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Schnellvergleich: ESP8266 vs. ESP8285 in der Praxis

Vor kurzem wurde der ESP8285 von Espressif vorgestellt, ein ESP8266 mit integriertem Flashspeicher. Im Praxistest zeigen sich die Unterschiede zwischen den Funkmodulen. Für batterie- oder akkubetriebene Projekte lohnt sich der Neuling.

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Die ersten Module mit ESP8285 tauchen inzwischen zu akzeptablen Preisen von unter zwei Euro je Modul auf. Nachdem sie aus dem Reich der Mitte ankamen, ging es an den ersten Test: Einen mobilen Sensor auf Basis eines ESP-01-Boards damit ersetzen. Bei diesem Praxiseinsatz zeigen sich die Unterschiede sehr schnell.

Um den ESP8285 kenenzulernen, bauen wir einen mobilen Sensor auf ESP8266-Basis auf einem PSF-A85-Board um.

Als erstes fällt der tatsächlich deutlich reduzierte Platzbedarf auf. Die Module sind klein. Richtig klein. Das hat auch Folgen für die ausgeführten GPIOs und Pins. Diese haben kein Standardrastermaß wie 2,54 mm oder 1,27 mm, sondern liegen noch darunter und erfordern zum unfallfreien Anlöten eine Lupenbrille, eine ruhige Hand und einen sauberen Lötkolben.

Die ESP8285-Module sind deutlich kleiner als ESP-12F oder ESP-01. Lupenbrille und ruhige Hand helfen beim Anlöten von Drähten.

Immerhin lötet man nicht so schnell eine Brücke zwischen zwei Pins, wie es zunächst aussieht. Bei zwei direkt nebeneinander liegenden Anschlüssen wirkte es erst so, als ob sie zusammengelötet wären, aber der Durchgangsprüfer bestätigte keine Verbindung.

Während man bei dem ESP-01-Modul, das zuvor für den mobilen Sensor zum Einsatz kam, noch direkt an den ESP8266 zwei Kupferlackdrähte anlöten musste, um den ADC zu nutzen sowie GPIO16 auf Reset zu legen für den stromsparenden Deepsleep-Modus, haben die Platinendesigner beim PSF-A85-Modul alle Pins herausgeführt. Dennoch muss man auch dort weitere Verbindungen schaffen: Den EN-Pin muss man auf Vcc, GPIO15 auf GND und GPIO16 auf RST verbinden. Die beiden GND-Anschlüsse sollte man zusammenlöten sowie zwischen GND und Vcc mindestens 100 µF sowie zum Abblocken von Lastspitzen für einen stabilen Betrieb noch 10 µF und 100 nF keramische Kapazität packen.

Beim ESP-01 muss man direkt an den Chip zwei Drähte anlöten, um Deepsleep und ADC nutzen zu können.

Beim Flashen einer aktuellen NodeMCU-Firmware muss man beim ESP8285 die Besonderheit des intern angebundenen Flashspeichers berücksichtigen. Anders als bei den ESP8266-Modulen ist dieser nicht per QIO angebunden, sondern langsamer via DOUT. Das benötigt weniger Pins, sodass die ausgeführten GPIOs vollständig nutzbar sein sollten. Im ESP-Flash-Programm muss man diese Einstellung jedoch anpassen. Bei anderen Einstellungen startete das Modul sonst nicht nach dem Flash-Vorgang.

An das PSF-A85 lässt sich eine WLAN-Antenne mit IPEX-Anschluss anbinden. Zudem ist der Antennen-Pin ausgeführt, sodass man dort beispielsweise einen 6,5 cm langen Draht anlöten könnte als billige Antenne. Dies machte im ersten Test jedoch keinen Unterschied, da die Funkstrecke nur wenige Meter und dünne Mauern überwinden muss. Das weitere Vorgehen zum Einspielen der LUA-Skripte oder eben der Firmware bleibt gleich wie beim ESP8266; selbst die Firmware benötigt keinerlei Anpassungen.

Die Software für den mobilen Sensor ließ sich daher ohne Änderungen direkt mit dem ESP8285-Modul nutzen und funktionierte auf Anhieb. Schließlich geht es an die Verbrauchsmessungen. Um ein ESP-01-Modul stromsparend zu machen, muss man die rote Betriebs-LED auslöten und am Mikroprozessor einen dünnen Draht an den GPIO16 löten für den Reset zum Aufwachen aus dem Tiefschlaf-Modus. Dadurch sinkt die Last im Deepsleep auf 45 µA am Lithiumionen-Akku. Beim ESP8285 waren aus dem Stand weniger als 25 µA zu erreichen. Bei diesen Werten dient in beiden Fällen ein 910 kOhm/200 kOhm-Spannungsteiler zur Messung der Akkuspannung und trägt mit rund 4 µA zum Verbrauch bei.

Die Aufwach-Zeiten des PSF-A85-Moduls bleiben bei 600-800 ms - genau wie beim ESP-01.

Durch die langsamere Flash-Anbindung könnte das Modul vielleicht langsamer arbeiten. Bei Schreibzugriffen lässt sich das auch feststellen. So dauert das Formatieren der 1 Mbyte Flash beim ESP-01 rund eine Sekunde, während sich der ESP8285 Zeit lässt und erst nach mehr als fünf Sekunden wieder ansprechbar ist.

Daher dient ein eingeschliffener 1-Ohm-Widerstand zur Strommessung mit Oszilloskop, um die Wach-Zeiten der Module zu prüfen. Erfreulich: Die bleibt gleich, ein Mehrverbrauch im Wach-Zustand lässt sich nicht verzeichnen. Das Modul selber misst genau wie der ESP8266 seine Programmlaufzeit mit durchschnittlich 300 ms, während das Oszilloskop entlarvt, dass es 600 bis 800 ms aktiv ist.

Für Projekte mit Akku- oder Batterie-gespeisten Funkmodulen ist der ESP8285 eine Verbesserung. Da die Module die meiste Zeit im Deepsleep-Modus schlafen, bedeutet die Reduktion des Verbrauches in diesem Modus auf weniger als die Hälfte einen spürbaren Laufzeitgewinn. Der Durchschnittsverbrauch bei fünf Minuten Abstand zwischen den Messungen sinkt im konkreten Beispiel rechnerisch von gut 210 µA auf etwa 190 µA praktisch bedeutet das noch mal 10% mehr Laufzeit: Etwa ein halbes Jahr mit einer 14500er LiIon-Zelle mit 900 mAh Kapazität und genügsamen Linearregler wie dem MCP1700. (Dirk Knop) / (hch)