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publish: ESP8266 : panorama du SoC, des modules et des cartes de développement

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2026-05-16 16:53:54 +02:00
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@@ -1,157 +0,0 @@
# ESP8266 : panorama du SoC, des modules et des cartes de développement
## Présentation
L'**ESP8266** est un microcontrôleur économique intégrant nativement une interface **Wi-Fi 2,4 GHz** (IEEE 802.11 b/g/n) et une pile **TCP/IP**. Il est conçu et commercialisé par **Espressif Systems**, société chinoise basée à Shanghai et présente à l'international (États-Unis, Inde, République tchèque, Brésil, Singapour).
Lancé fin **2014**, l'ESP8266 a connu un succès fulgurant grâce à un rapport prix / fonctionnalités sans précédent : pour quelques euros, il met à disposition un microcontrôleur 32 bits cadencé à 80 MHz et une connectivité Wi-Fi complète. Sa déclinaison la plus connue, le module **ESP-01**, est devenue la porte d'entrée standard vers l'IoT pour le grand public.
Le SoC a depuis été complété par la famille **ESP32** (cœur Xtensa LX6/LX7 dual-core, Bluetooth en plus du Wi-Fi), puis par les **ESP32-Cx / ESP32-Sx / ESP32-Hx**. L'ESP8266 reste cependant massivement utilisé pour les projets simples, peu gourmands en ressources et sensibles au coût.
## Trois niveaux à ne pas confondre
Avant d'entrer dans les spécifications, une clarification de vocabulaire — fréquemment mélangé dans la documentation amateur :
| Niveau | Définition | Exemples |
|---|---|---|
| **SoC** *(System on Chip)* | Le circuit intégré nu, vendu par Espressif. | ESP8266EX |
| **Module** | Un petit PCB qui embarque le SoC, sa flash, son antenne et un brochage standardisé. | ESP-01, ESP-12E, ESP-WROOM-02 |
| **Carte de développement** | Une carte plus large embarquant un module, un pont USB-série, un régulateur, des boutons et des broches au pas standard. | NodeMCU, WeMos D1 mini, Adafruit HUZZAH |
L'ESP-01 est donc un **module** (vendu par AI-Thinker), ni un SoC ni une carte de développement. Cette distinction guide la suite de l'article.
## Spécifications techniques du SoC ESP8266EX
### Processeur
- cœur **Tensilica Xtensa LX106**, RISC 32 bits ;
- cadencé à **80 MHz** par défaut, **160 MHz** en overclock logiciel.
### Mémoire
- **32 Kio** d'IRAM (instructions) ;
- **32 Kio** de cache d'instructions ;
- **80 Kio** de RAM utilisateur ;
- **16 Kio** de RAM système réservée à l'ETS ;
- pas de ROM ni de flash interne : le code est chargé depuis une **flash SPI externe** (QSPI) pouvant atteindre **16 Mio**. Sur les modules vendus, la capacité se situe en pratique entre 512 Kio et 4 Mio.
### Radio Wi-Fi
- norme **IEEE 802.11 b/g/n** (2,4 GHz uniquement) ;
- chiffrements **WEP, WPA, WPA2** (pas de WPA3) ;
- modes **station**, **point d'accès** et **mixte (STA+AP)** ;
- bloc RF intégré (TR switch, balun, LNA, PA, matching network) : seule l'antenne reste à fournir.
### Périphériques
- **17 GPIO** numérotés (GPIO0 à GPIO16), dont une partie est préemptée par la flash SPI ou non exposée sur les modules courants ;
- **SPI** matériel ;
- **I²C** : pas de contrôleur matériel exploitable côté utilisateur, l'implémentation se fait en bit-banging via les bibliothèques courantes ;
- **I²S** avec DMA ;
- **UART0** matériel complet (TX/RX) ; un **UART1** en émission seule peut être activé sur GPIO2 pour le debug ;
- un **ADC 10 bits** unique, par approximations successives, lisible sur la broche TOUT/ADC0.
### Alimentation
- tension nominale **3,3 V** (plage 3,0 à 3,6 V) ;
- pics de courant pouvant atteindre **environ 300 mA** lors des émissions Wi-Fi : un régulateur dimensionné en conséquence est indispensable.
## Modules à base d'ESP8266
Deux familles principales coexistent. AI-Thinker a inondé le marché avec sa série « ESP-0x / ESP-1x », tandis qu'Espressif a publié plus tardivement sa propre gamme « ESP-WROOM », mieux positionnée pour les usages commerciaux.
### Modules AI-Thinker
![Logo AI-Thinker](ai-thinker.png)
Les modules AI-Thinker se distinguent essentiellement par leur **facteur de forme**, leur **antenne** (PCB, céramique, IPEX), le **nombre de broches exposées** et la **taille de la flash** soudée.
Les plus diffusés :
| Module | Particularités |
|---|---|
| **ESP-01** | Le plus compact (8 broches), antenne PCB, 1 Mo de flash sur les versions noires. Très économique, mais GPIO très limités. |
| **ESP-01S** | Version révisée de l'ESP-01 : 1 Mo de flash et LED câblée différemment. |
| **ESP-07** | 16 broches, antenne céramique + connecteur IPEX pour antenne externe, blindage RF. |
| **ESP-12E / ESP-12F / ESP-12S** | Format SMD 22 broches, blindé, antenne PCB. Base de la quasi-totalité des cartes NodeMCU et WeMos. |
Les autres références (ESP-02 à ESP-11, ESP-13, ESP-14) existent mais n'ont jamais réellement percé. Elles sont aujourd'hui difficiles à trouver et n'offrent pas d'avantage face aux ESP-12x.
### Modules Espressif
![Logo Espressif](espressif-logo-pratik-panda-clients-2.png)
Espressif propose sa propre gamme **WROOM**, certifiée FCC/CE et conçue pour une intégration produit. C'est généralement le choix retenu pour un passage en production commerciale :
| Module | Antenne |
|---|---|
| **ESP-WROOM-02** | PCB |
| **ESP-WROOM-02D** | PCB (version révisée) |
| **ESP-WROOM-02U** | Connecteur U.FL pour antenne externe |
| **ESP-WROOM-S2** | Variante orientée SDIO |
Liste détaillée et historique sur Wikipédia : <https://en.wikipedia.org/wiki/ESP8266>
## Cartes de développement
Les cartes de développement embarquent un module ESP8266 et tout le nécessaire pour démarrer immédiatement : convertisseur USB-série, régulateur 3,3 V, boutons RESET et FLASH, broches au pas de 2,54 mm, parfois LED utilisateur.
### NodeMCU
![Brochage NodeMCU v3](nodemcuv3.0-pinout.jpg)
La carte la plus populaire de la famille, déclinée en plusieurs révisions :
- **v0.9** : module ESP-12, format « large » de 47 mm ;
- **v1.0** (DEVKIT v1.0) : module ESP-12E, USB-série CP2102, format normalisé ;
- **v3** (« LoLin » et clones) : module ESP-12E ou ESP-12F, USB-série CH340. La plus répandue, bien que la numérotation « v3 » soit purement commerciale et non officielle.
La carte expose les GPIO du module sous des noms **D0 à D8** propres à NodeMCU, qui ne correspondent **pas** directement aux numéros GPIO de l'ESP8266. Une table de correspondance est donc indispensable :
| Étiquette NodeMCU | GPIO ESP8266 |
|---|---|
| D0 | GPIO16 |
| D1 | GPIO5 |
| D2 | GPIO4 |
| D3 | GPIO0 |
| D4 | GPIO2 (LED interne) |
| D5 | GPIO14 |
| D6 | GPIO12 |
| D7 | GPIO13 |
| D8 | GPIO15 |
### WeMos D1 mini
Format ultra-compact (34 × 25 mm), module ESP-12F, USB-série CH340. Compatible mécaniquement avec un large écosystème de **shields** empilables (relais, OLED, batterie, capteur DHT…). C'est aujourd'hui la carte privilégiée pour les projets domotiques, en particulier sous ESPHome ou Tasmota.
### Adafruit HUZZAH
Carte haut de gamme à base de module ESP-12E, régulateur 500 mA, et entrées protégées tolérant des signaux 5 V via résistances de pull-up (le SoC reste alimenté en 3,3 V). Idéale pour un prototypage fiable, mais plus chère ; la version sans USB nécessite un adaptateur FTDI externe.
### Module ESP-12E nu
Le module ESP-12E n'est pas une carte de développement : c'est le module SMD soudé sur la majorité des NodeMCU et WeMos. Son brochage reste utile à connaître lorsqu'on conçoit sa propre carte autour de lui.
![Brochage du module ESP-12E](20220128-104522.png)
### DOIT ESP-12F (DevKit V1)
Carte de prototypage à base de module ESP-12F, comparable à une NodeMCU v3, vendue sous le nom **DOIT DevKit V1**.
## Quelle carte choisir ?
En synthèse, selon l'usage visé :
- **Découverte / projet minimaliste** : ESP-01 (avec un adaptateur USB-série).
- **Prototypage généraliste** : NodeMCU v3 ou DOIT DevKit V1 — GPIO largement exposés, prise en main immédiate.
- **Projet domotique embarqué dans un boîtier** : WeMos D1 mini et son écosystème de shields.
- **Prototype fiable et durable** : Adafruit HUZZAH.
- **Production commerciale** : module ESP-WROOM-02 (variante adaptée selon l'antenne souhaitée), pour la certification et la qualité RF.
## Pour aller plus loin
- [L'ESP-01 : présentation et premiers pas](https://varlog.a5l.fr/post/esp-01-presentation-premiers-pas)
- [Premier programme ESP-01 : afficher les informations système](https://varlog.a5l.fr/post/esp-01-premier-programme)
- [ESP8266 : commandes AT](https://varlog.a5l.fr/post/esp8266-commandes-at)
- Documentation officielle Espressif : <https://www.espressif.com/en/products/socs/esp8266>
- Article Wikipédia (en anglais), plus complet : <https://en.wikipedia.org/wiki/ESP8266>
cb93c086-4b6f-4c32-82a5-208adb14d0bf/index.md
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## Présentation
L'**ESP8266** est un microcontrôleur économique intégrant nativement une interface **Wi-Fi 2,4 GHz** (IEEE 802.11 b/g/n) et une pile **TCP/IP**. Il est conçu et commercialisé par **Espressif Systems**, une société chinoise basée à Shanghai et présente à l'international (États-Unis, Inde, République tchèque, Brésil, Singapour).
L'**ESP8266** est un microcontrôleur économique intégrant nativement une interface **Wi-Fi 2,4 GHz** (IEEE 802.11 b/g/n) et une pile **TCP/IP**. Il est conçu et commercialisé par **Espressif Systems**, société chinoise basée à Shanghai et présente à l'international (États-Unis, Inde, République tchèque, Brésil, Singapour).
Lancé fin **2014**, l'ESP8266 a connu un succès très rapide grâce à un rapport prix / fonctionnalités sans précédent : pour quelques euros, il met à disposition un microcontrôleur 32 bits cadencé à 80 MHz et une connectivité Wi-Fi complète. Sa version la plus connue, l'**ESP-01**, est devenue la porte d'entrée standard vers l'IoT pour le grand public.
Lancé fin **2014**, l'ESP8266 a connu un succès fulgurant grâce à un rapport prix / fonctionnalités sans précédent : pour quelques euros, il met à disposition un microcontrôleur 32 bits cadencé à 80 MHz et une connectivité Wi-Fi complète. Sa déclinaison la plus connue, le module **ESP-01**, est devenue la porte d'entrée standard vers l'IoT pour le grand public.
Le SoC a depuis été complété par la famille **ESP32** (cœur Xtensa LX6/LX7 dual-core, Bluetooth en plus du Wi-Fi), puis par les **ESP32-Cx / ESP32-Sx / ESP32-Hx**, mais l'ESP8266 reste massivement utilisé pour les projets simples et peu gourmands.
Le SoC a depuis été complété par la famille **ESP32** (cœur Xtensa LX6/LX7 dual-core, Bluetooth en plus du Wi-Fi), puis par les **ESP32-Cx / ESP32-Sx / ESP32-Hx**. L'ESP8266 reste cependant massivement utilisé pour les projets simples, peu gourmands en ressources et sensibles au coût.
## Trois niveaux à ne pas confondre
Avant d'entrer dans les spécifications, une clarification utile sur le vocabulaire — fréquemment mélangé dans la documentation amateur :
Avant d'entrer dans les spécifications, une clarification de vocabulaire — fréquemment mélangé dans la documentation amateur :
| Niveau | Définition | Exemples |
|---|---|---|
| **SoC** *(System on Chip)* | Le circuit intégré nu, vendu par Espressif. | ESP8266EX |
| **Module** | Un petit PCB qui embarque le SoC, sa flash, son antenne et un brochage standardisé. | ESP-01, ESP-12E, ESP-WROOM-02 |
| **Carte de développement** | Une carte plus large qui embarque un module + un USB-série + un régulateur + des boutons + des broches au pas standard. | NodeMCU, WeMos D1 mini, Adafruit HUZZAH |
| **Carte de développement** | Une carte plus large embarquant un module, un pont USB-série, un régulateur, des boutons et des broches au pas standard. | NodeMCU, WeMos D1 mini, Adafruit HUZZAH |
L'ESP-01 est donc un *module* (vendu par AI-Thinker), pas un SoC ni une carte de développement à proprement parler.
L'ESP-01 est donc un **module** (vendu par AI-Thinker), ni un SoC ni une carte de développement. Cette distinction guide la suite de l'article.
## Spécifications techniques du SoC ESP8266EX
### Processeur
- cœur **Tensilica Xtensa LX106**, RISC 32 bits ;
- cadencé à **80 MHz** par défaut, **160 MHz** en mode overclock logiciel.
- cadencé à **80 MHz** par défaut, **160 MHz** en overclock logiciel.
### Mémoire
@@ -33,64 +33,64 @@ L'ESP-01 est donc un *module* (vendu par AI-Thinker), pas un SoC ni une carte de
- **32 Kio** de cache d'instructions ;
- **80 Kio** de RAM utilisateur ;
- **16 Kio** de RAM système réservée à l'ETS ;
- pas de ROM ni de flash interne : le code est chargé depuis une **flash SPI externe** (QSPI) pouvant atteindre **16 Mio**, généralement comprise entre 512 Kio et 4 Mio sur les modules vendus.
- pas de ROM ni de flash interne : le code est chargé depuis une **flash SPI externe** (QSPI) pouvant atteindre **16 Mio**. Sur les modules vendus, la capacité se situe en pratique entre 512 Kio et 4 Mio.
### Radio Wi-Fi
- norme **IEEE 802.11 b/g/n** (2,4 GHz uniquement) ;
- chiffrement **WEP, WPA, WPA2** (mais pas WPA3) ;
- chiffrements **WEP, WPA, WPA2** (pas de WPA3) ;
- modes **station**, **point d'accès** et **mixte (STA+AP)** ;
- bloc RF intégré (TR switch, balun, LNA, PA, matching network) — le module n'a besoin que de son antenne.
- bloc RF intégré (TR switch, balun, LNA, PA, matching network) : seule l'antenne reste à fournir.
### Périphériques
- **17 GPIO** théoriques au niveau du SoC (mais beaucoup sont préemptées par la flash SPI ou non exposées sur les modules courants) ;
- **17 GPIO** numérotés (GPIO0 à GPIO16), dont une partie est préemptée par la flash SPI ou non exposée sur les modules courants ;
- **SPI** matériel ;
- **I²C** logiciel (bit-banging, pas de contrôleur dédié) ;
- **I²C** : pas de contrôleur matériel exploitable côté utilisateur, l'implémentation se fait en bit-banging via les bibliothèques courantes ;
- **I²S** avec DMA ;
- **UART** matérielle complète sur des broches dédiées ; un second UART en émission seule peut être activé sur GPIO2 ;
- **UART0** matériel complet (TX/RX) ; un **UART1** en émission seule peut être activé sur GPIO2 pour le debug ;
- un **ADC 10 bits** unique, par approximations successives, lisible sur la broche TOUT/ADC0.
### Alimentation
- tension d'alimentation **3,0 à 3,6 V** (nominal 3,3 V) ;
- pics de courant pouvant atteindre **environ 300 mA** lors des émissions Wi-Fi.
- tension nominale **3,3 V** (plage 3,0 à 3,6 V) ;
- pics de courant pouvant atteindre **environ 300 mA** lors des émissions Wi-Fi : un régulateur dimensionné en conséquence est indispensable.
## Modules à base d'ESP8266
Deux familles principales coexistent. AI-Thinker a inondé le marché avec la série « ESP-0x / ESP-1x », pendant qu'Espressif a publié sa propre gamme « ESP-WROOM » plus tardive.
Deux familles principales coexistent. AI-Thinker a inondé le marché avec sa série « ESP-0x / ESP-1x », tandis qu'Espressif a publié plus tardivement sa propre gamme « ESP-WROOM », mieux positionnée pour les usages commerciaux.
### Modules AI-Thinker
![Logo AI-Thinker](ai-thinker.png)
AI-Thinker a produit une longue série de modules, qui se distinguent essentiellement par leur **facteur de forme**, leur **antenne** (PCB, céramique, IPEX), leur **nombre de broches exposées** et la **taille de la flash** soudée.
Les modules AI-Thinker se distinguent essentiellement par leur **facteur de forme**, leur **antenne** (PCB, céramique, IPEX), le **nombre de broches exposées** et la **taille de la flash** soudée.
Les plus connus :
Les plus diffusés :
| Module | Particularités |
|---|---|
| **ESP-01** | Le plus compact, 8 broches, antenne PCB, 1 Mo de flash sur les versions noires. Le plus économique, mais GPIO très limités. |
| **ESP-01S** | Version améliorée de l'ESP-01, généralement 1 Mo de flash et LED câblée différemment. |
| **ESP-01** | Le plus compact (8 broches), antenne PCB, 1 Mo de flash sur les versions noires. Très économique, mais GPIO très limités. |
| **ESP-01S** | Version révisée de l'ESP-01 : 1 Mo de flash et LED câblée différemment. |
| **ESP-07** | 16 broches, antenne céramique + connecteur IPEX pour antenne externe, blindage RF. |
| **ESP-12E / ESP-12F / ESP-12S** | Format SMD 22 broches, blindé, antenne PCB. Base de la quasi-totalité des cartes NodeMCU et WeMos. |
Les autres références (ESP-02 à ESP-11, ESP-13, ESP-14) existent mais ont peu percé en pratique. La plupart sont aujourd'hui difficiles à trouver et n'ont pas d'intérêt particulier face aux ESP-12x.
Les autres références (ESP-02 à ESP-11, ESP-13, ESP-14) existent mais n'ont jamais réellement percé. Elles sont aujourd'hui difficiles à trouver et n'offrent pas d'avantage face aux ESP-12x.
### Modules Espressif
![Logo Espressif](espressif-logo-pratik-panda-clients-2.png)
Espressif a publié sa propre gamme « WROOM » certifiée FCC/CE, souvent privilégiée pour les produits commerciaux :
Espressif propose sa propre gamme **WROOM**, certifiée FCC/CE et conçue pour une intégration produit. C'est généralement le choix retenu pour un passage en production commerciale :
| Module | Antenne |
|---|---|
| **ESP-WROOM-02** | PCB |
| **ESP-WROOM-02D** | PCB (version révisée) |
| **ESP-WROOM-02U** | Connecteur U.FL pour antenne externe |
| **ESP-WROOM-S2** | Variante avec SDIO |
| **ESP-WROOM-S2** | Variante orientée SDIO |
Liste détaillée et historique des modules sur Wikipédia : <https://en.wikipedia.org/wiki/ESP8266>
Liste détaillée et historique sur Wikipédia : <https://en.wikipedia.org/wiki/ESP8266>
## Cartes de développement
@@ -100,13 +100,13 @@ Les cartes de développement embarquent un module ESP8266 et tout le nécessaire
![Brochage NodeMCU v3](nodemcuv3.0-pinout.jpg)
La carte la plus populaire de la famille. Elle existe en plusieurs révisions :
La carte la plus populaire de la famille, déclinée en plusieurs révisions :
- **v0.9** : module ESP-12, format « large » 47 mm de large ;
- **v0.9** : module ESP-12, format « large » de 47 mm ;
- **v1.0** (DEVKIT v1.0) : module ESP-12E, USB-série CP2102, format normalisé ;
- **v3** (« LoLin » et clones) : module ESP-12E ou ESP-12F, USB-série CH340. C'est la version la plus répandue, bien que la numérotation « v3 » soit purement commerciale (non officielle).
- **v3** (« LoLin » et clones) : module ESP-12E ou ESP-12F, USB-série CH340. La plus répandue, bien que la numérotation « v3 » soit purement commerciale et non officielle.
La carte expose la plupart des GPIO du module sous des noms **D0 à D8** propres à NodeMCU, qui ne correspondent **pas** directement aux numéros GPIO de l'ESP8266. Une table de correspondance est indispensable :
La carte expose les GPIO du module sous des noms **D0 à D8** propres à NodeMCU, qui ne correspondent **pas** directement aux numéros GPIO de l'ESP8266. Une table de correspondance est donc indispensable :
| Étiquette NodeMCU | GPIO ESP8266 |
|---|---|
@@ -122,21 +122,31 @@ La carte expose la plupart des GPIO du module sous des noms **D0 à D8** propres
### WeMos D1 mini
Format compact (34 × 25 mm), module ESP-12F, USB-série CH340. Compatible mécaniquement avec un large écosystème de **shields** empilables (relais, OLED, batterie, capteur DHT…). C'est aujourd'hui la carte la plus utilisée pour des projets domotiques.
Format ultra-compact (34 × 25 mm), module ESP-12F, USB-série CH340. Compatible mécaniquement avec un large écosystème de **shields** empilables (relais, OLED, batterie, capteur DHT…). C'est aujourd'hui la carte privilégiée pour les projets domotiques, en particulier sous ESPHome ou Tasmota.
### Adafruit HUZZAH
Carte haut de gamme avec module ESP-12E, régulateur 500 mA, niveau logique compatible avec une logique 5 V via résistances de pull-up. Idéale pour prototyper de manière fiable, mais plus chère et nécessite un FTDI externe sur la version sans USB.
Carte haut de gamme à base de module ESP-12E, régulateur 500 mA, et entrées protégées tolérant des signaux 5 V via résistances de pull-up (le SoC reste alimenté en 3,3 V). Idéale pour un prototypage fiable, mais plus chère ; la version sans USB nécessite un adaptateur FTDI externe.
### Espressif ESP-12E (module)
### Module ESP-12E nu
Le module ESP-12E n'est pas une carte de développement à proprement parler : c'est le module SMD soudé sur la majorité des NodeMCU et WeMos. Son brochage est cependant utile à connaître lorsqu'on veut concevoir sa propre carte autour de lui.
Le module ESP-12E n'est pas une carte de développement : c'est le module SMD soudé sur la majorité des NodeMCU et WeMos. Son brochage reste utile à connaître lorsqu'on conçoit sa propre carte autour de lui.
![Brochage du module ESP-12E](20220128-104522.png)
### DOIT ESP-12F
### DOIT ESP-12F (DevKit V1)
Carte de prototypage à base de module ESP-12F, comparable à une NodeMCU v3, parfois vendue sous le nom **DOIT DevKit V1**.
Carte de prototypage à base de module ESP-12F, comparable à une NodeMCU v3, vendue sous le nom **DOIT DevKit V1**.
## Quelle carte choisir ?
En synthèse, selon l'usage visé :
- **Découverte / projet minimaliste** : ESP-01 (avec un adaptateur USB-série).
- **Prototypage généraliste** : NodeMCU v3 ou DOIT DevKit V1 — GPIO largement exposés, prise en main immédiate.
- **Projet domotique embarqué dans un boîtier** : WeMos D1 mini et son écosystème de shields.
- **Prototype fiable et durable** : Adafruit HUZZAH.
- **Production commerciale** : module ESP-WROOM-02 (variante adaptée selon l'antenne souhaitée), pour la certification et la qualité RF.
## Pour aller plus loin
@@ -144,5 +154,4 @@ Carte de prototypage à base de module ESP-12F, comparable à une NodeMCU v3, pa
- [Premier programme ESP-01 : afficher les informations système](https://varlog.a5l.fr/post/esp-01-premier-programme)
- [ESP8266 : commandes AT](https://varlog.a5l.fr/post/esp8266-commandes-at)
- Documentation officielle Espressif : <https://www.espressif.com/en/products/socs/esp8266>
- Article Wikipédia (en anglais), plus complet : <https://en.wikipedia.org/wiki/ESP8266>
```
- Article Wikipédia (en anglais), plus complet : <https://en.wikipedia.org/wiki/ESP8266>
cb93c086-4b6f-4c32-82a5-208adb14d0bf/meta.json
+11 -3
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@@ -4,15 +4,22 @@
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+148
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@@ -0,0 +1,148 @@
# ESP8266 : panorama du SoC, des modules et des cartes de développement
## Présentation
L'**ESP8266** est un microcontrôleur économique intégrant nativement une interface **Wi-Fi 2,4 GHz** (IEEE 802.11 b/g/n) et une pile **TCP/IP**. Il est conçu et commercialisé par **Espressif Systems**, une société chinoise basée à Shanghai et présente à l'international (États-Unis, Inde, République tchèque, Brésil, Singapour).
Lancé fin **2014**, l'ESP8266 a connu un succès très rapide grâce à un rapport prix / fonctionnalités sans précédent : pour quelques euros, il met à disposition un microcontrôleur 32 bits cadencé à 80 MHz et une connectivité Wi-Fi complète. Sa version la plus connue, l'**ESP-01**, est devenue la porte d'entrée standard vers l'IoT pour le grand public.
Le SoC a depuis été complété par la famille **ESP32** (cœur Xtensa LX6/LX7 dual-core, Bluetooth en plus du Wi-Fi), puis par les **ESP32-Cx / ESP32-Sx / ESP32-Hx**, mais l'ESP8266 reste massivement utilisé pour les projets simples et peu gourmands.
## Trois niveaux à ne pas confondre
Avant d'entrer dans les spécifications, une clarification utile sur le vocabulaire — fréquemment mélangé dans la documentation amateur :
| Niveau | Définition | Exemples |
|---|---|---|
| **SoC** *(System on Chip)* | Le circuit intégré nu, vendu par Espressif. | ESP8266EX |
| **Module** | Un petit PCB qui embarque le SoC, sa flash, son antenne et un brochage standardisé. | ESP-01, ESP-12E, ESP-WROOM-02 |
| **Carte de développement** | Une carte plus large qui embarque un module + un USB-série + un régulateur + des boutons + des broches au pas standard. | NodeMCU, WeMos D1 mini, Adafruit HUZZAH |
L'ESP-01 est donc un *module* (vendu par AI-Thinker), pas un SoC ni une carte de développement à proprement parler.
## Spécifications techniques du SoC ESP8266EX
### Processeur
- cœur **Tensilica Xtensa LX106**, RISC 32 bits ;
- cadencé à **80 MHz** par défaut, **160 MHz** en mode overclock logiciel.
### Mémoire
- **32 Kio** d'IRAM (instructions) ;
- **32 Kio** de cache d'instructions ;
- **80 Kio** de RAM utilisateur ;
- **16 Kio** de RAM système réservée à l'ETS ;
- pas de ROM ni de flash interne : le code est chargé depuis une **flash SPI externe** (QSPI) pouvant atteindre **16 Mio**, généralement comprise entre 512 Kio et 4 Mio sur les modules vendus.
### Radio Wi-Fi
- norme **IEEE 802.11 b/g/n** (2,4 GHz uniquement) ;
- chiffrement **WEP, WPA, WPA2** (mais pas WPA3) ;
- modes **station**, **point d'accès** et **mixte (STA+AP)** ;
- bloc RF intégré (TR switch, balun, LNA, PA, matching network) — le module n'a besoin que de son antenne.
### Périphériques
- **17 GPIO** théoriques au niveau du SoC (mais beaucoup sont préemptées par la flash SPI ou non exposées sur les modules courants) ;
- **SPI** matériel ;
- **I²C** logiciel (bit-banging, pas de contrôleur dédié) ;
- **I²S** avec DMA ;
- **UART** matérielle complète sur des broches dédiées ; un second UART en émission seule peut être activé sur GPIO2 ;
- un **ADC 10 bits** unique, par approximations successives, lisible sur la broche TOUT/ADC0.
### Alimentation
- tension d'alimentation **3,0 à 3,6 V** (nominal 3,3 V) ;
- pics de courant pouvant atteindre **environ 300 mA** lors des émissions Wi-Fi.
## Modules à base d'ESP8266
Deux familles principales coexistent. AI-Thinker a inondé le marché avec la série « ESP-0x / ESP-1x », pendant qu'Espressif a publié sa propre gamme « ESP-WROOM » plus tardive.
### Modules AI-Thinker
![Logo AI-Thinker](ai-thinker.png)
AI-Thinker a produit une longue série de modules, qui se distinguent essentiellement par leur **facteur de forme**, leur **antenne** (PCB, céramique, IPEX), leur **nombre de broches exposées** et la **taille de la flash** soudée.
Les plus connus :
| Module | Particularités |
|---|---|
| **ESP-01** | Le plus compact, 8 broches, antenne PCB, 1 Mo de flash sur les versions noires. Le plus économique, mais GPIO très limités. |
| **ESP-01S** | Version améliorée de l'ESP-01, généralement 1 Mo de flash et LED câblée différemment. |
| **ESP-07** | 16 broches, antenne céramique + connecteur IPEX pour antenne externe, blindage RF. |
| **ESP-12E / ESP-12F / ESP-12S** | Format SMD 22 broches, blindé, antenne PCB. Base de la quasi-totalité des cartes NodeMCU et WeMos. |
Les autres références (ESP-02 à ESP-11, ESP-13, ESP-14) existent mais ont peu percé en pratique. La plupart sont aujourd'hui difficiles à trouver et n'ont pas d'intérêt particulier face aux ESP-12x.
### Modules Espressif
![Logo Espressif](espressif-logo-pratik-panda-clients-2.png)
Espressif a publié sa propre gamme « WROOM » certifiée FCC/CE, souvent privilégiée pour les produits commerciaux :
| Module | Antenne |
|---|---|
| **ESP-WROOM-02** | PCB |
| **ESP-WROOM-02D** | PCB (version révisée) |
| **ESP-WROOM-02U** | Connecteur U.FL pour antenne externe |
| **ESP-WROOM-S2** | Variante avec SDIO |
Liste détaillée et historique des modules sur Wikipédia : <https://en.wikipedia.org/wiki/ESP8266>
## Cartes de développement
Les cartes de développement embarquent un module ESP8266 et tout le nécessaire pour démarrer immédiatement : convertisseur USB-série, régulateur 3,3 V, boutons RESET et FLASH, broches au pas de 2,54 mm, parfois LED utilisateur.
### NodeMCU
![Brochage NodeMCU v3](nodemcuv3.0-pinout.jpg)
La carte la plus populaire de la famille. Elle existe en plusieurs révisions :
- **v0.9** : module ESP-12, format « large » 47 mm de large ;
- **v1.0** (DEVKIT v1.0) : module ESP-12E, USB-série CP2102, format normalisé ;
- **v3** (« LoLin » et clones) : module ESP-12E ou ESP-12F, USB-série CH340. C'est la version la plus répandue, bien que la numérotation « v3 » soit purement commerciale (non officielle).
La carte expose la plupart des GPIO du module sous des noms **D0 à D8** propres à NodeMCU, qui ne correspondent **pas** directement aux numéros GPIO de l'ESP8266. Une table de correspondance est indispensable :
| Étiquette NodeMCU | GPIO ESP8266 |
|---|---|
| D0 | GPIO16 |
| D1 | GPIO5 |
| D2 | GPIO4 |
| D3 | GPIO0 |
| D4 | GPIO2 (LED interne) |
| D5 | GPIO14 |
| D6 | GPIO12 |
| D7 | GPIO13 |
| D8 | GPIO15 |
### WeMos D1 mini
Format compact (34 × 25 mm), module ESP-12F, USB-série CH340. Compatible mécaniquement avec un large écosystème de **shields** empilables (relais, OLED, batterie, capteur DHT…). C'est aujourd'hui la carte la plus utilisée pour des projets domotiques.
### Adafruit HUZZAH
Carte haut de gamme avec module ESP-12E, régulateur 500 mA, niveau logique compatible avec une logique 5 V via résistances de pull-up. Idéale pour prototyper de manière fiable, mais plus chère et nécessite un FTDI externe sur la version sans USB.
### Espressif ESP-12E (module)
Le module ESP-12E n'est pas une carte de développement à proprement parler : c'est le module SMD soudé sur la majorité des NodeMCU et WeMos. Son brochage est cependant utile à connaître lorsqu'on veut concevoir sa propre carte autour de lui.
![Brochage du module ESP-12E](20220128-104522.png)
### DOIT ESP-12F
Carte de prototypage à base de module ESP-12F, comparable à une NodeMCU v3, parfois vendue sous le nom **DOIT DevKit V1**.
## Pour aller plus loin
- [L'ESP-01 : présentation et premiers pas](https://varlog.a5l.fr/post/esp-01-presentation-premiers-pas)
- [Premier programme ESP-01 : afficher les informations système](https://varlog.a5l.fr/post/esp-01-premier-programme)
- [ESP8266 : commandes AT](https://varlog.a5l.fr/post/esp8266-commandes-at)
- Documentation officielle Espressif : <https://www.espressif.com/en/products/socs/esp8266>
- Article Wikipédia (en anglais), plus complet : <https://en.wikipedia.org/wiki/ESP8266>
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