NeilScope 3, выход в сеть.

    Наверное уже мало кто не слышал про доступные и мощные по своим возможностям, модули серии ESP 01-12. Однако, так пока сложилось что осциллограф NeilScope 3 (далее NS3) не имеет безпроводной связи с ПК, и появление этих модулей просто не оставляет никакого выбора (: . Первое - необходимо достич аппаратной и программной совместимости со всеми ревизиями плат NS3, а их уже достаточно много, значит используем только те аппаратные ресурсы, которые доступны на данный момент. Нарисуем блок схему подключения модуля к NS3, нам потребуются дополнительные сигналы управления модулем и значит прийдется применить расширитель I/O, иначе потеряем совместимость. Расширитель I/O берем с интерфейсом I2C, этот интерфейс уже есть в NS3 и его достаточно легко "вытянуть". Блок схема:

    Достаточно просто, первое - по I2C соеденяем расширитель I/O, второе - "врезаемся" в USART, и третъе - заводим управление модулем с расширителя I/O. Для исключения конфликтов на шине USART необходимо использовать ключ 74HC4053, или любое другое решение с соответствующей функциональностью. МК NS3 должен иметь возможность менять местами сигналы RX/TX модуля ESP, для этих целей и служит 74HC4053. Такое соединение модуля ESP и NS3 позволяет использовать эту "связку" в следующих режимах:

• Host OFF  -  МК выключит ESP и свой интерфейс USART.
• ESP Bridge  -   MCU USART - выключен, ESP  - включен, ESP USART скоммутирован - ESP_TX->CP2102_RX, ESP_RX<-CP2102_TX
• Host CP2102  -   MCU USART - включен, ESP  - выключен
• Host ESP  -  MCU USART - включен, ESP  - включен, ESP USART скоммутирован - ESP_TX->CP2102_TX (MCU_RX), ESP_RX<-CP2102_RX (MCU_TX).
  Автоматически отключается и переходит в режим Host OFF если в этом режиме был подключен кабель USB к NS3 и ПК, недопуская конфликта на шине USART.
• ESP Boot -  по соединениям то же что и ESP Bridge, но при включении вывод GPIO0 модуля находится в 0, что переводит его в режим загрузчика, это позволяет перепрошивать модуль используя NS3 просто как "мост".

ESP-07

Обновление прошивки NS3

1. Если у вас еще не установлен Python3, то сделайте это, он все равно нам понадобится для дальнейшей работы.
2. Устанавливаем gcc toolchain - arm-none-eabi , не забываем добавить в переменные окружения (чекбокс при установке), переагружаемся.
3. Скачиваем репозиторий NS3 - ссылка, распаковываем куда-нибудь, только путь без пробелов, это важно.

В корневой папке репозитория находим скрипт build.py. Запускаем его из консоли с ключем -h или --help:
        > python ns3_build.py -h


Ключ --lcd-bits указывает сколько у ЖК при записи идет бит на точку, то-есть какова длина слова в битах. --lcd-bus определяет физическое соединения ЖК и МК, 8 линий, или 16 с использованием внешней защелки 74HC573. Указываем необходимые ключи, также при желании добавляем ключ --verbose для более полного вывода информации во время сборки:
        > python ns3_build.py --lcd-bits __LCD_16_BIT__ --lcd-bus __LCD_DIRECT__


По окончанию работы скрипта в папке ' projectpath\\.out ' будут файлы прошивки bin / hex / elf. Папка назначения изменяется ключем -o :
        > python ns3_build.py -o C:\\NS3\\Firmwares\\target

Это всё что было необходимо, можно прошивать осциллограф утилитой NSFlasLoader. Cборка прошивки самому гарантирует что используемая прошивка всегда актуальной версии, советую поступать именно так. В дальнейшем возможно будет автоматическая проверка версии и обновление прошивки через сеть.



Для тех кому все это проделовать лень, или интересует только бинарник, можно посмотреть на форуме - ссылка, там выкладываю последние бинарники.

Arduino IDE

• Сначала скачиваем официальный установочный пакет с официального сайта Arduino.cc
• Запустить Arduino IDE, далее Файл – Настройки – в поле Additional Boards Manager URLs вставить ссылку на стабильную версию http://arduino.esp8266.com/package_esp8266com_index.json , нажать OK (В это поле вы можете вводить несколько ссылок, разделенных запятой)
• Перезапустить Arduino IDE
• Инструменты – Плата – Boards Manager
• В Boards Manager в поле фильтра введите esp8266 или вручную пролистайте список и кликните на ESP8266 by ESP8266 Community Forum , Кликните Install и дождитесь окончания загрузки (около 130 Мегабайт). Если загрузка произошла слишком быстро, возможно, что вы уже устанавливали Arduino IDE для ESP8266 и потребуется почистить кэш Boards Manager, иначе у вас останется установленной старая версия. Нужно сначала деинсталлировать старую версию, а потом необходимо удалить файлы кэша. Для Win7 удалите файлы из папки C:\Users\Пользователь\AppData\Roaming\Arduino15 и повторите все, начиная с п.2
• Закрываем Boards Manager, перезапускаем Arduino IDE
• В меню Инструменты выберите Плата – Generic ESP8266
• Установите частоту вашего модуля 80 или 160Mhz, размер флеш памяти 512к и выберите последовательный порт, к которому подключен ваш USB-TTL адаптер

Прошивка

    Подключаем модуль, включаем осциллограф, в MENU->Advanced.. выбираем используемый I2C<->GPIO - PCA9675 или MAX7320, пр необходимости изменяем I2C slave адрес под используемую мс. После в этом же меню переводим коммуникацию с ПК в режим - ESP Boot, модуль при этом должен включится и мигнуть синим светодиодом. Устанавливаем драйвера виртуального порта COM - CP2102 VCP, если до этого конфигурировали CP2102, то сбрасываем VID/PID CP2102 до заводских, делается это в один клик утилитой - CP2102 util, еще раз спасибо Ильдару!


Прошиваем модуль нажав Вгрузить в Arduino IDE:



После прошивки, отключаем кабель USB и в осциллографе переключаем коммуникацию на ESP Host. Если не интересует NodeMCU то можно пропустить следующий параграф и сразу перейти к завершительному этапу

NodeMCU

    Идем в репозиторий NodeMCU, там находим онлайн генератор прошивки (Online firmware custom build), кому лень - ссылка, выбираем необходимые модули и ждем на почту письмо с ссылкой на загрузку, это произойдет когда прошивка будет готова:


Для прошивки модуля нам понадобится ESP8266Flasher - ссылка, загружаем, запускаем, и выбираем во вкладке Advanced скорость - 115200, остальное не трогаем (разве что SPI Mode скорее всего нужно ставить в QIO для ESP-07, но работает и так):
 
Во вкладке Config выбираем прошивку сохраненную по ссылке из почты или из репозитория, переводим комуникацию в режим ESP Boot (точно так как в случае прошивки через Arduino IDE), нажимаем Flash. Результат:


   Если все сделали правильно то после успешной прошивки нужно перезагрузить модуль. Сначала запускаем терминал, например Termite, выбираем порт и скорость 9600,  и изменяем комуникацию в осциллографе на Host OFF и затем ESP Bridge. Модуль должен быстро мигнуть 2 раза, включаем в режиме "моста" потому что так проще сразу все проверить и именно в этом режиме загружаются, и/или исполняются lua скрипты на модуле. После включения должны увидеть что то подобное этому:


    Отлично, на первую строку "кракозябл" можно не обращать внимания, это сообщение загрузчика ESP8266, а далее идет приветствие NodeMCU и сообщение о неудачной попытке запуска init.lua, ну да правильно, мы ведь его еще не загрузили (:
Значит качаем например мою утилиту - esp8266-nodemcu-commander, и всё! Можно загружать и исполнять lua скрипты на модуле, из flash и/или ram.

Потрясающая весчь как по мне этот NodeMCU :) , так как модуль ESP-07 имеет богатый набор интерфейсов и большую функциональность, несмотря на то что основная его функция в нашем случае, конечно же, остается коммуникация между NS3 и сетью/интернетом. Если теперь мне понадобится WiFi датчик температуры то скорее всего выберу NodeMCU (:
Скачиваем init.lua из репозитория, или создаем файл с таким же именем и вставляем в него следующий код:



сохраняем файл, перед этим не забываем поменять ssid и password для своей WiFi сети, строка 12 - wifi.sta.config("*********","*********"). Заливаем файл в модуль используя esp8266-nodemcu-commander, перезапускаем модуль ESP.  В репозиторий я также включил прошивку NodeMCU, именно эту прошивку я использовал для своего модуля ESP-07.

 

Final

    Сбрасываем модуль установив режим ESP Host в осциллографе, это режим когда прибор переключается на обмен с ПК через модуль ESP. При этом USB кабель должен быть отключен от прибора, иначе осциллограф сам автоматически отключит модуль ESP. Происходит это потому что CP2102 "мешает" обмену между модулем и МК осциллографа, одновременно они работать немогут. По "умолчанию" в обеих прошивках установлен IP модуля - 192.168.1.119, маска подсети - 255.255.255.0, и шлюз - 192.168.1.1, если нужны другие значения то измените их перед прошивкой, в скетче Arduino IDE если пошли по первому варианту, и/или в файле init.lua если прошивали NodeMCU.


   
    На данный момент модуль работает в режиме telnet сервера, порт 2323, для связи конечно ужен telnet клиент. Клиента взял из стандартных библиотек python, запускается он в пару строк кода. Оставалось только интегрировать его в "коммандный драйвер" NS3 который уже использовался в тестирующей утилите осциллографа - ns-test-util, этой же утилитой и оттестировал работу связки ESP-07 <-> осциллограф. Для запуска утилиты качаем репозиторий, распаковаем и запускаем файл main.py:
    > python main.py

Выбираем интерфейс связи с осциллографом и запускаем тест:
   
Как видим тест пройден успешно, связь через telnet клиент/сервер есть!

 

Эпилог

   На данный момент невозможно использовать софт под осциллограф и логический анализатор написанный Ильдаром, так как для этого нужно изменить взаимодействие программы и драйвера, сейчас софт жестко завязан на драйвер USBXpress от Silabs.

    На самый конец хотелось бы описать пару трудностей которые возникли по ходу дела, первый "баг" вылез при наладке связи модуля ESP и МК по USART, при передаче ESP8266 дублирует байты 0xFF, смена режимов USART в МК и модуле ничего не дало. Очень неприятный "баг" могущий поломать систему взаимосвязи осциллографа и ПК, долго думал и пришел к решению дублировать все байты на стороне ESP кроме 0xFF так как ESP их сама и дублирует, а на стороне МК учесть что при обмене посредством модуля ESP от ПК приходят сообщения с дублированными байтами. Еще одну проблему подкинула библиотека telnetlib, она входит в стандартный набор библиотек, так вот при приеме данных от сервера библиотечные функции вырезали все байты с значением 0x00, для текстовых сообщений это логично, но нам нужны и "сырые" данные в которых байт с значением 0x00 не редкость. Пришлось полезть в исходник telnetlib.py и посмотреть что к чему, на мое удивление я разобрался в нем очень быстро, за 10 мин был написан неблокирующий метод чтения данных от сервера - read_eager_raw(), за прототип взял существующий метод read_eager. Окорректированный вариант telnetlib добавил в репозиторий ns-test-util.

Были и другие мелочи но это ерунда, в общем как то так (: Enjoy!

 

print( [ln.format() + '\n' for ln in links] ) NeilScope3 - Описание Официальный сайт Python - python.org Установочные пакеты PyQt5.4.1 - PyQt-gpl-5.4.1 NeilScope3 sources GitHub - neil-scope3 ESP8266 NodeMCU firmware and telnet lua - ns-telnet-usart-bridge-nodemcu NodeMCU communicate utility -  esp8266-nodemcu-commander ESP8266 firmware for Arduino IDE - ns3-telnet-usart-bridge-arduino-ide ns-test-util GitHub - ns-test-util, ns-test-util (zip) Драйвер виртуального COM порта (VCP)  - CP2102 VCP Утилита конфигурирования VID/PID CP2102 - CP2102 util -- ESP-07 board scheme/PCB in proteus 8 format - project MAX7320 board scheme/PCB in proteus 8 format - project -- ConEmu, the prefect windows terminal - http://conemu.github.io/