ESP8266

WLAN auf kleinstem Raum – Neue Möglichkeiten mit dem ESP8266

Drahtlose Anwendungen erfreuen sich nicht nur im Bereich der Heimautomatisierung immer wachsender Beliebtheit, so verwundert es nicht, dass leicht zu verbauende Module, welche nur wenige Euro kosten, einen kompletten WLAN und Internetstack enthalten, kaum externe Beschaltung benötigen und zudem noch herstellerseitig mit reichlich Softwaresupport ausgestattet sind, besonders in der Bastlerszene mit Begeisterung aufgenommen werden.

Der Espressiv ESP8266 ist so ein Baustein und in dieser Form der Erste seiner Art.

In diesem Beitrag möchten wir seine Möglichkeiten und Limitationen aus einer anderen Sicht beleuchten, nämlich aus der Perspektive der professionellen Entwicklung von Consumer- und Industrieanwendungen.

Der Wunsch andere Geräte als PCs an das Internet anzubinden, ist keinesfalls neu. telos hat bereits in den 90er Jahren erfolgreich diverse Projekte realisiert, die eine Integration des Internet in Geräte der Unterhaltungselektronik zum Gegenstand hatten (WebTV, Elektronische Programmzeitschrift, Teleshopping etc.)

Damals wie heute gibt es einige Grundprobleme, die gelöst werden müssen, damit solche Geräte die Akzeptanz der Kunden finden.
Zum Einen ist eine Netzwerkanbindung oft eine Beigabe im Sinne des Marketings. Daraus resultiert ein enormer Kostendruck bei der Realisierung. Bei hochpreisigen Geräten mag dies noch kompensierbar sein, im mittleren und unteren Preissegment einer Gerätekategorie zählt jedoch jeder Euro.
Genau hier wird der Einsatz eines ESP8266-basierten Systems interessant. Die Kosten für ein solches Modul nebst Beschaltung liegen deutlich unter 3 Euro inklusive der nötigen analogen Technik für den WLAN-Empfang. Ferner kann die Anbindung an ein Hauptsystem schlank und somit ohne all zu hohen Entwicklungsaufwand erfolgen, z.B. über eine serielle Kommunikationsschnittstelle. Der ESP8266 enthält einen relativ leistungsfähigen Prozessor, nebst der üblichen Peripherie der alle mit der Internet / WLAN-Verbindung anfallenden Aufgaben eigenständig erledigen kann.

Üblicherweise wird der ESP8266 in Form fertiger Module verbaut, welche neben dem eigentlichen Chip auch die Antenne und einen Flash-Speicher enthalten, der Firmware und Konfigurationsdaten aufnehmen kann.

Ebenso wichtig wie die Herstellkosten eines Gerätes sind die Folgekosten für eventuell anfallenden Support. Dieser Aspekt wird häufig bei der Produktplanung übersehen und kommt beispielsweise zum Tragen, wenn die Konfiguration eines internetfähigen Gerätes von vielen Kunden schlicht nicht verstanden wird, da entweder die Anleitung nicht intuitiv geschrieben ist, die Nutzerführung durch Menüs Fragen aufwirft oder die Materie ganz einfach mehr technisches Verständnis erfordert, als vom Nutzer erwartet werden kann.

Dieser Umstand wiegt um so schwerer, je magerer die Nutzerschnittstelle ausfällt. Auf Bildschirmen lassen sich gute Hilfestellungen geben, wenn ein Gerät jedoch lediglich mit einigen LEDs ausgestattet ist, dann stellt die Konfiguration eine echte Herausforderung dar.

ESP8266 in WLAN

In einem WLAN muss minimal ein Router ausgewählt und dessen Zugangsdaten eingetragen werden, von unterschiedlichen Verschlüsselungen und besonderen Authentifizierungen ganz zu schweigen.

In der Hobbyszene kann man die Konfiguration denkbar einfach durch hartes Kodieren der Daten gestalten; bei kommerziellen Produkten liegt genau hier die Problematik.

Der ESP8266 liefert hier einen äußerst interessanten Lösungsansatz. Er kann sowohl als Accesspoint, als auch als WLAN-Client konfiguriert werden. In ersterer Betriebsart läßt sich die WIFI-Umgebung scannen und so ist es möglich, dem Benutzer im Initialzustand ein Gerät zu präsentieren, bei welchem er sich mit Smartphone oder PC so anmelden kann, als wäre es ein eigenständiger Router. Erst nach der Anmeldung kann dann die eigentliche Konfiguration über eine Webseite erfolgen, die nutzerseitig mit dem vertrauten Browser bedient werden kann. Hier sucht der Anwender dann den gewünschten Router aus und gibt die Zugangsdaten ein.
Wohl gemerkt, völlig ohne Bedienelemente am Gerät.

Aber bedeutet das nun, dass jedes Haushaltsgerät und jeder Industriesensor, jedes Spielzeug und jede Maschine demnächst mit WLAN ausgestattet sein wird?
Die Frage lässt sich mit einem klaren Nein beantworten und hierfür gibt es diverse Gründe, die sich auch durch noch so billige und intelligente Komponenten nicht aus dem Weg räumen lassen.

Sicherheit

Im industriellen Umfeld tragen alle Drahtlosnetzwerke das latente Problem der Störanfälligkeit und der Tatsache, dass sie selbst störende elektromagnetische Wellen emittieren. Hier werden aus Gründen der Robustheit der Gesamtsysteme nach wie vor bedrahtete oder auch optische Lösungen dominieren.
Im Heimbereich hingegen stellt sich das Problem der IT-Sicherheit. Alle bedeutenden Betriebssysteme werden nahezu täglich aufgrund neuer Sicherheitslücken aktualisiert. Solche Sicherheitsprobleme existieren natürlich auch – und sogar vermehrt – in eingebetteten Systemen, die über einen Internetzugang verfügen.

Aktualisierung der Firmware

Im Falle des ESP8266 lässt sich die gesamte Systemfirmware relativ mühelos aktualisieren, sowohl online als auch offline. Es wird aber stets in der Verantwortung eines Herstellers liegen, die Software bezüglich der Sicherheit auf dem aktuellen Stand zu halten und seine Software hinsichtlich der Sicherheit zu prüfen.
Die Erfahrung hat gezeigt, dass der Aufwand hierfür enorm ist und so werden viele Unternehmen davor zurückschrecken, solche Module in sämtliche Geräte quasi als Beigabe einzubauen.

Abhilfe kann perspektivisch nur der Modulhersteller schaffen, indem er quasi als Plattformpaket selbst Sicherheitsupdates zur Verfügung stellt, die dann mehr oder minder teilautomatisiert in die Geräte eingespielt werden, möglichst ohne das Zutun des Anwenders.

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