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# ESP8266 : panorama du SoC, des modules et des cartes de développement
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## Présentation
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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).
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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.
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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.
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## Trois niveaux à ne pas confondre
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Avant d'entrer dans les spécifications, une clarification de vocabulaire — fréquemment mélangé dans la documentation amateur :
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| Niveau | Définition | Exemples |
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|---|---|---|
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| **SoC** *(System on Chip)* | Le circuit intégré nu, vendu par Espressif. | ESP8266EX |
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| **Module** | Un petit PCB qui embarque le SoC, sa flash, son antenne et un brochage standardisé. | ESP-01, ESP-12E, ESP-WROOM-02 |
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| **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 |
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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.
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## Spécifications techniques du SoC ESP8266EX
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### Processeur
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- cœur **Tensilica Xtensa LX106**, RISC 32 bits ;
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- cadencé à **80 MHz** par défaut, **160 MHz** en overclock logiciel.
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### Mémoire
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- **32 Kio** d'IRAM (instructions) ;
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- **32 Kio** de cache d'instructions ;
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- **80 Kio** de RAM utilisateur ;
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- **16 Kio** de RAM système réservée à l'ETS ;
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- 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.
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### Radio Wi-Fi
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- norme **IEEE 802.11 b/g/n** (2,4 GHz uniquement) ;
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- chiffrements **WEP, WPA, WPA2** (pas de WPA3) ;
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- modes **station**, **point d'accès** et **mixte (STA+AP)** ;
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- bloc RF intégré (TR switch, balun, LNA, PA, matching network) : seule l'antenne reste à fournir.
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### Périphériques
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- **17 GPIO** numérotés (GPIO0 à GPIO16), dont une partie est préemptée par la flash SPI ou non exposée sur les modules courants ;
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- **SPI** matériel ;
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- **I²C** : pas de contrôleur matériel exploitable côté utilisateur, l'implémentation se fait en bit-banging via les bibliothèques courantes ;
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- **I²S** avec DMA ;
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- **UART0** matériel complet (TX/RX) ; un **UART1** en émission seule peut être activé sur GPIO2 pour le debug ;
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- un **ADC 10 bits** unique, par approximations successives, lisible sur la broche TOUT/ADC0.
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### Alimentation
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- tension nominale **3,3 V** (plage 3,0 à 3,6 V) ;
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- pics de courant pouvant atteindre **environ 300 mA** lors des émissions Wi-Fi : un régulateur dimensionné en conséquence est indispensable.
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## Modules à base d'ESP8266
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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.
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### Modules AI-Thinker
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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.
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Les plus diffusés :
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| Module | Particularités |
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|---|---|
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| **ESP-01** | Le plus compact (8 broches), antenne PCB, 1 Mo de flash sur les versions noires. Très économique, mais GPIO très limités. |
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| **ESP-01S** | Version révisée de l'ESP-01 : 1 Mo de flash et LED câblée différemment. |
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| **ESP-07** | 16 broches, antenne céramique + connecteur IPEX pour antenne externe, blindage RF. |
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| **ESP-12E / ESP-12F / ESP-12S** | Format SMD 22 broches, blindé, antenne PCB. Base de la quasi-totalité des cartes NodeMCU et WeMos. |
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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.
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### Modules Espressif
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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 :
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| Module | Antenne |
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|---|---|
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| **ESP-WROOM-02** | PCB |
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| **ESP-WROOM-02D** | PCB (version révisée) |
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| **ESP-WROOM-02U** | Connecteur U.FL pour antenne externe |
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| **ESP-WROOM-S2** | Variante orientée SDIO |
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Liste détaillée et historique sur Wikipédia : <https://en.wikipedia.org/wiki/ESP8266>
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## Cartes de développement
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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.
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### NodeMCU
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La carte la plus populaire de la famille, déclinée en plusieurs révisions :
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- **v0.9** : module ESP-12, format « large » de 47 mm ;
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- **v1.0** (DEVKIT v1.0) : module ESP-12E, USB-série CP2102, format normalisé ;
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- **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.
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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 :
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| Étiquette NodeMCU | GPIO ESP8266 |
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|---|---|
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| D0 | GPIO16 |
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| D1 | GPIO5 |
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| D2 | GPIO4 |
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| D3 | GPIO0 |
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| D4 | GPIO2 (LED interne) |
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| D5 | GPIO14 |
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| D6 | GPIO12 |
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| D7 | GPIO13 |
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| D8 | GPIO15 |
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### WeMos D1 mini
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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.
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### Adafruit HUZZAH
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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.
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### Module ESP-12E nu
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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.
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### DOIT ESP-12F (DevKit V1)
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Carte de prototypage à base de module ESP-12F, comparable à une NodeMCU v3, vendue sous le nom **DOIT DevKit V1**.
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## Quelle carte choisir ?
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En synthèse, selon l'usage visé :
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- **Découverte / projet minimaliste** : ESP-01 (avec un adaptateur USB-série).
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- **Prototypage généraliste** : NodeMCU v3 ou DOIT DevKit V1 — GPIO largement exposés, prise en main immédiate.
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- **Projet domotique embarqué dans un boîtier** : WeMos D1 mini et son écosystème de shields.
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- **Prototype fiable et durable** : Adafruit HUZZAH.
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- **Production commerciale** : module ESP-WROOM-02 (variante adaptée selon l'antenne souhaitée), pour la certification et la qualité RF.
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## Pour aller plus loin
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- [L'ESP-01 : présentation et premiers pas](https://varlog.a5l.fr/post/esp-01-presentation-premiers-pas)
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- [Premier programme ESP-01 : afficher les informations système](https://varlog.a5l.fr/post/esp-01-premier-programme)
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- [ESP8266 : commandes AT](https://varlog.a5l.fr/post/esp8266-commandes-at)
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- Documentation officielle Espressif : <https://www.espressif.com/en/products/socs/esp8266>
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- Article Wikipédia (en anglais), plus complet : <https://en.wikipedia.org/wiki/ESP8266> |