Esp32 обвязка: ESP32 » Digitrode.ru

ESP32

Статья проплачена кошками — всемирно известными производителями котят.

Если статья вам понравилась, то можете поддержать проект.

Домашняя страница для платы ESP32 под Arduino на GitHub — github.com/espressif/arduino-esp32

Свой образец покупал на AliExpress

Аппаратная часть IoT-платформы выполнена на модуле ESP-WROOM-32 с однокристальной системой ESP32-D0WDQ6 производства компании Espressif.

Чип ESP32-D0WDQ6 — выполнен по технологии SoC (англ. System-on-a-Chip — система на кристалле).

ESP32-WROOM — модуль с чипом ESP32-D0WDQ6, Flash-памятью на 4 МБ и всей необходимой обвязкой, которые спрятаны под металлическим кожухом. Рядом с кожухом расположена миниатюрная антенна из дорожки на верхнем слое печатной платы. Металлический кожух экранирует компоненты модуля и тем самым улучшает электромагнитные свойства.

Кристалл включает в себя 2-ядерный 32-разрядный процессор Tensilica Xtensa LX6, 520 Кб памяти SRAM и 448 Кб флеш-памяти, 4 Мб внешней флеш-памяти. Тактовая частота выставляется до 240 МГц в зависимости от режима энергопотребления.

Имеются встроенный температурный датчик, датчик Холла, инфракрасный контроллер на приём и на передачу, контроллер сенсорных кнопок, Bluetooth (BLE v4.2 BR/EDR), Wi-Fi (стандарты связи Wi-Fi 802.11 b/g/n (2,4 ГГц)).

Преобразователь USB-UART на микросхеме CP2102 обеспечивает связь модуля ESP32-WROOM с USB-портом компьютера. При подключении к ПК — платформа ESP32 DevKit определяется как виртуальный COM-порт.

Разъём micro-USB предназначен для прошивки и питания платформы ESP32 DevKit с помощью компьютера.

Контакты

C двух сторон платы расположены контактные гребёнки по 15 пинов с шагом 2,54 мм (модификация на 30 пинов).

Доступны 25 пинов общего назначения. Все контакты поддерживают прерывания. Максимальный ток на пинах: 12 мА/

• Цифровые 21 контакт ввода-вывода (GPIO): 1–5, 12–19, 21–23, 25–27, 32 и 33. Контакты общего назначения. Пины могут быть настроены на вход или на выход. Логический уровень единицы — 3,3 В, нуля — 0 В. Максимальный ток выхода — 12 мА. Все выводы ввода-вывода могут работать как ШИМ, что позволяет выводить аналоговые значения в виде ШИМ-сигнала с разрядность 16 бит. Максимальное количество каналов 16
• цифровые 4 контакта ввода (GPI): 34, 35, 36 и 39. Могут быть настроены только на вход.
• 15 аналоговых входов с АЦП (12 бит): 2, 4, 12–15, 25–27, 32–36 и 39. Позволяет представить аналоговое напряжение в цифровом виде с разрядностью 12 бит
• 2 аналоговых выхода с ЦАП (8 бит): 25 (DAC1) и 26 (DAC2). Аналоговый выход цифро-аналогового преобразователя, который позволяет формировать 8-битные уровни напряжения. Выводы могут использоваться для аудио-выхода.
• 10 контактов ёмкостного сенсора

На пинах ввода-вывода можно сконфигурировать аппаратные интерфейсы:

• 3×UART
• 3×SPI
• 2×I²C
• 3× I²S

Для экспериментов используйте выводы 2, 4, 12, 13, 14, 18, 19, 21, 22, 23, 25, 26, 27.

Сводная таблица выводов для использования в проектах

Пины питания

• VIN: Пин для подключения внешнего источника напряжения в диапазоне от 5 до 14 вольт (рядом с GND)
• 3V3: Пин от стабилизатора напряжения с выходом 3,3 вольта и максимальных током 1 А. Регулятор обеспечивает питание модуля ESP32-WROOM (рядом с GND)
• GND: Выводы земли (два контакта, по одному на каждой стороне)

На отладочном модуле расположены две тактовые кнопки. Кнопка EN предназначена для ручного перезапуска платы — аналог кнопки RESET обычного компьютера.

Кнопка Boot служит для ручного запуска режима прошивки модуля. Алгоритм следующий: Зажмите кнопку BOOT;
Нажмите и отпустите кнопку EN; Отпустите кнопку BOOT.

Также на плате находится светодиод питания и индикаторный светодиод, подключённый к цифровому пину 2 (вместо 13 как у стандартных Arduino).

Питание

Линейный понижающий регулятор напряжения AMS1117-3.3 обеспечивает питание микроконтроллера. Выходное напряжение 3,3 вольта с максимальным током 1 А.

Питание подаётся через разъём micro-USB или контакт Vin. Источник определяется автоматически.

При питании через USB используйте зарядник на 5В совместно с кабелем Micro USB. В случае питания через Vin рекомендуется входное напряжение от 5 до 14 В. Преобразователь питания на плате выровняет входное напряжение до необходимых 3,3 В.

Важно! Напряжение логических уровней на пинах — 3,3В, подключение 5-вольтовой периферии может повредить микроконтроллер!

Как и в случае с платами Arduino, платы ESP32 также бывают от разных производителей с разным числом выводов и разной обвязкой. Также появляются модификации и конкретной платы. Например, плата ESP32 DEVKIT DOIT бывает с 30 и 36 пинами.

Установка для Arduino IDE

Базовые примеры

Аналоговые входы

Touch-выводы

PWM (ШИМ)

Встроенные примеры

Сервоприводы

Wi-Fi

Веб-клиент

WiFiServer. Веб-сервер

Используем Dropbox

RGB-модуль

Bluetooth

Bluetooth Low Energy (BLE)

Библиотека Preferences: хранение настроек

RFID-модуль RC522

API

Дополнительные материалы

Модель ESP32 (36 выводов) для Fritzing

Векторное изображение

MicroPython для ESP32

Реклама

IoT-платформа ESP32 DevKit v1 на базе микроконтроллера ESP-WROOM-32 [обновлено 01.

12.2021]

На базе IoT-платформы ESP32 DevKit v1 можно разрабатывать проекты, где требуется беспроводная передача данных по Wi-Fi и/или Bluetooth. Микроконтроллеры серии ESP32 от компании Espressif достаточно быстро завоевали популярность из-за отличных характеристик и более низкой ценой по сравнению с существующими решениями, отличная замена устаревшей платформы Arduino Uno. На базе модуля ESP32 реализуются проекты:

• Web-сервер и Web-клиент для обработки управляющих запросов;
• Беспроводной музыкальный проигрыватель интернет-радио и музыкального стриминга;
• Беспроводная метеостанция с различными датчиками и сенсорным управлением;
• Робот с дистанционным управлением по Wi-Fi или Bluetooth BLE;
• И многие другие.

Платформа для разработки ESP32 DevKit основана на модуле ESP32-WROOM с чипом ESP32-D0WDQ6 от Espressif.

Вид сверху и снизу

Элементы платы

Функциональная схема микроконтроллера

ESP32 DevKit на 36 контактов

Модули ESP32 DevKit бывают двух видов на 30 и 36 контактов. Разница заключается в выведенных контактах интегрированной flash-памяти на SPI интерфейсе.

Чип ESP32-D0WDQ6

Чип ESP32-D0WDQ6 — выполнен по технологии SoC (англ. System-on-a-Chip — система на кристалле), в которую входит 2-ядерный 32-битный процессор Tensilica Xtensa LX6 с блоками памяти ROM на 448 КБ и SRAM на 520 КБ. В кристалле расположены беспроводные модули Wi-Fi/Bluetooth, датчик Холла и сенсор температуры.

Модуль ESP32-WROOM

ESP32-WROOM — модуль с чипом ESP32-D0WDQ6, Flash-памятью на 4 МБ и всей необходимой обвязкой, которая спрятана под металлический корпус. Контакты SCK/CLK, SDO/SD0, SDI/SD1, SHD/SD2, SWP/SD3 и SCS/CMD, а именно, GPIO6 to GPIO11 подключены к интегрированной flash-памяти SPI, встроенной в модуль, и не рекомендуется ее использовать для других целей.

Рядом с корпусом расположена миниатюрная антенна из дорожки на верхнем слое печатной платы в виде змейки. Металлический корпус экранирует компоненты модуля, создает клетку Фарадея, и тем самым улучшает электромагнитные свойства.

USB-UART преобразователь

Преобразователь USB-UART на микросхеме CP2102 обеспечивает связь модуля ESP32-WROOM с USB-портом компьютера. При подключении к ПК — платформа ESP32 DevKit определяется как виртуальный COM-порт.

Разъём micro-USB

Разъём micro-USB предназначен для прошивки и питания платформы ESP32 DevKit с помощью компьютера.

Светодиодная индикация

Кнопка EN

Кнопка предназначена для ручного сброса программы — аналог кнопки RESET обычного компьютера.

Кнопка BOOT

Кнопка служит для ручного перевода модуля в режим прошивки.

Регулятор напряжения

Линейный понижающий регулятор напряжение AMS1117-3. 3 обеспечивает питание микроконтроллера. Выходное напряжение 3,3 вольта с максимальным током 1 А.

• Модуль: ESP32-WROOM с чипом ESP32-D0WDQ6
• Частота беспроводной передачи: 2,4 ГГц
• Стандарт Wi-Fi: 802.11b/g/n
• Стандарт Bluetooth: BLE v4.2 BR/EDR
• Тактовая частота: до 240 МГц
• Flash-память: 448 КБ
• Внешняя Flash-память: 4 МБ
• SRAM-память: 520 КБ
• Пинов общего назначения: 25 ввода-вывода (GPIO) и 4 ввода (GPI)
• Контактов с АЦП: 15
• Разрядность АЦП: 12 бит
• Контактов с ЦАП: 2
• Разрядность ЦАП: 8 бит
• Контактов с ШИМ: 21 (16 каналов)
• Разрядность ШИМ: 16 бит
• Контактов с ёмкостным сенсором: 8
• Пинов с прерываниями: 25
• Аппаратные интерфейсы: 3×SPI, 3×UART, 2×I²C и 2×I²S
• Напряжение логических уровней: 3,3 В
• Максимальный ток с пина или на пин: 12 мА
• Максимальный выходной ток пина 3V3: 1 А
• Входное напряжение через пин Vin: 5–14 В
• Габариты: 51×28 мм

Альтернативная схема распиновки от vishnumaiea. in.

Контакты питания

• VIN: Пин для подключения внешнего источника напряжения в диапазоне от 5 до 14 вольт. Так же можно подключить стандартный аккумулятор на 3.7V, которые используют в телефонах и планшетах (проверенно, точно работает).
• 3V3: Пин от стабилизатора напряжения с выходом 3,3 вольта и максимальных током 1 А. Регулятор обеспечивает питание модуля ESP32-WROOM.
• GND: Выводы земли.

Порты ввода/вывода

• Цифровые входы/выходы: 21 пин 1–5, 12–19, 21–23, 25–27, 32 и 33
  Контакты ввода-вывода общего назначения. Пины могут быть настроены на вход или на выход. Логический уровень единицы — 3,3 В, нуля — 0 В. Максимальный ток выхода — 12 мА.
• Цифровые входы: 4 пина 34–36 и 39
  Контакты ввода общего назначения. Могут быть настроены только на вход.
• ШИМ: все пины ввода-вывода
  Позволяет выводить аналоговые значения в виде ШИМ-сигнала с разрядность 16 бит. Максимальное количество каналов 16.
• АЦП: 15 пинов 2, 4, 12–15, 25–27, 32–36 и 39
  Позволяет представить аналоговое напряжение в цифровом виде с разрядностью 12 бит.
• ЦАП: пины 25(DAC1) и 26(DAC2)
  Аналоговый выход цифро-аналогового преобразователя, который позволяет формировать 8-битные уровни напряжения. Выводы могут использоваться для аудио-выхода.

В отличие от большинства плат Arduino, родным напряжением ESP32 DevKit является 3,3 В, а не 5 В. Выходы для логической единицы выдают 3,3 В, а в режиме входа ожидают принимать не более 3,3 В. Более высокое напряжение может повредить микроконтроллер!

Будьте внимательны при подключении периферии: убедитесь, что она может корректно функционировать в этом диапазоне напряжений.

Интерфейсы

Каждый пин ввода-вывода платформы поддерживает аппаратные интерфейсы.

Контакты только для режима работы Input

Контакты GPIO с 34 по 39 предназначены только для режима работы на вход (Input). Эти выводы не имеют внутренних подтягивающих или понижающих резисторов.

Контакты с поддержкой Pull Up

• GPIO14
• GPIO16
• GPIO17
• GPIO18
• GPIO19
• GPIO21
• GPIO22
• GPIO23

Контакты без поддержки Pull Up

• GPIO13
• GPIO25
• GPIO26
• GPIO27
• GPIO32
• GPIO33

Шина I2C

На ESP32 размещено два канала шины I2C. По умолчанию в Arduino IDE для I2C используются контакты:

• GPIO 21 (SDA)
• GPIO 22 (SCL)

Поддерживается разработка с помощью Arduino IDE на языке C++. Но плата будет использоваться для разработки приложений на C# на базе платформы .NET nanoFramework.

Модули ESP-WROOM можно купить Aliexpress. Модуль ESP32 DevKit v1 на 30 контактов был приобретен у продавца SAMIORE Store, лот ESP-32S ESP-WROOM-32 ESP32 ESP-32 Bluetooth and WIFI Dual Core CPU with Low Power Consumption MCU ESP-32, позиция ESP-32 30PIN, 1 мая 2020 года за $3.70, текущая (на 16.10.2021) стоимость без учета доставки составляет $3.65.

Платформы ESP8266 и ESP32 произведены одной компанией Espressif. Микроконтроллер ESP32 отличается от своего предшественника улучшенными характеристиками, увеличенным функционалом и большим объемом памяти. Стоимость нового устройства дороже примерно в 2 раза.

Важным преимуществом ESP32 является более быстрый Wi-Fi и Bluetooth. В ESP32 установлен более мощный процессор, позволяющий реализовывать сложные проекты. Эта платформа подходит для приложений, в которых требуется интернет или новые интерфейсы. Для более дешевых разработок используется ESP8266.

Объем памяти у нового устройства ESP32 увеличен – 512 Кб против 160 Кб ESP8266. Также ESP32 отличается большим количеством выводов GRIO. К нескольким контактам на ESP32 прикреплены емкостные сенсорные датчики и датчик температуры. На обоих устройствах контакты GRIO можно использовать по-разному. ESP32 имеет 18 12-битных АЦП каналов. У его предшественника есть всего 1 10-битный вывод АЦП.

Мощность процессора значительно влияет на скорость работы. Модуль ESP32 показывает рекордную производительность по сравнению с предшественником ESP8266. Загрузка страницы с длинным скетчем и множеством графики занимает секунды.

Все схемы и datasheet доступны в репозитории GitHub devdotnetorg/ESP32-WROOM-32.

1. ESP32 WROOM DevKit v1: распиновка, схема подключения и программирование — Амперка/a>
2. Микроконтроллер ESP32 и проекты Arduino — ARDUINOMASTER
3. Урок 1. Общие сведения о системе ESP32. Плата DevKit V1. — ЭДУАРД. mypractic.ru
4. ESP32 Pinout Reference : GPIO Overview & Features — uPesy Documentation
5. ESP32 Pinout Reference: Which GPIO pins should you use? — RandomNerdTutorials.com
6. ESP32 DEVKIT V1 DOIT — EspaceRM

3. Сертификация Matter — ESP32-h3

Сертификация Matter означает соответствие продукта спецификации Альянса стандартов подключения (CSA) и позволяет использовать логотип сертифицированного продукта и список продукта на веб-сайте Альянса для проверки.

Вам необходимо стать членом CSA и запросить идентификационный код поставщика в CSA Certification, прежде чем подавать заявку на сертификацию Matter. Затем вам нужно выбрать авторизованного поставщика тестов (должен пройти валидацию для тестирования Matter) и отправить свой продукт на тестирование. Вот несколько советов для сертификационного теста Matter.

3.1 Введение в Test Harness (TH)

Test Harness на RaspberryPi используется для сертификационного теста Matter. Вы можете загрузить образ TH RaspberryPi отсюда и установить его на карту micro SD с помощью Raspberry Pi Imager.

Тестовые случаи могут быть проверены с помощью TH четырьмя способами, включая автоматический пользовательский интерфейс, полуавтоматический пользовательский интерфейс, ручной пользовательский интерфейс и документ шагов проверки. Пользовательский интерфейс веб-сайта используется для первых трех методов. Вы можете следовать инструкциям в Руководстве пользователя TH, чтобы использовать пользовательский интерфейс веб-сайта. Для последнего метода вы должны использовать чип-инструмент на пути 9.0011 ~/apps TH и шаг за шагом выполните команды из Документа шагов проверки.

3.2 Двоичный раздел фабрики Matter

Двоичные файлы раздела фабрики Matter содержат вводимые в эксплуатацию информацию (дискриминатор, соль, количество итераций и верификатор spake2+) и информацию об аттестации устройства (декларация о сертификации (CD), промежуточный сертификат аттестации продукта (PAI), сертификат устройства Сертификат аттестации (DAC) и закрытый ключ DAC), информация об экземпляре устройства (идентификатор поставщика, имя поставщика, идентификатор продукта, название продукта и т. д.) и информация об устройстве (фиксированная метка, поддерживаемые языки и т. д.). Эта информация используется для идентификации продукта и обеспечения безопасности ввода в эксплуатацию.

3.2.1 Декларация о сертификации

Декларация о сертификации (CD) — это криптографический документ, который позволяет устройству Matter подтвердить свое соответствие протоколу. Его можно создать, выполнив следующие шаги. Нам нужно сгенерировать компакт-диск, который соответствует идентификатору поставщика и идентификатору продукта в DAC и в базовом информационном кластере.

Тестовый компакт-диск, подписанный ключами подписи тестового компакт-диска в репозитории SDK connecthomeip, требуется для теста сертификации Matter, поэтому certificate_type из них 1 (предварительно). Компакт-диск в официальных продуктах, прошедших сертификационный тест Matter, выдается CSA, а тип сертификации  – 2 (официальный).

 cd path/to/esp_matter/connectedhomeip/connectedhomeip
out/host/chip-cert gen-cd --format-version 1 --vendor-id 0x131B --product-id 0x1234 \
                          --device-type-id 0x010c --certificate-id CSA00000SWC00000-01 \
                          --security-level 0 --security-info 0 --номер-версии 1 \
                          --certification-type 1 \
                          --key учетные данные/тест/сертификационное-декларация/Chip-Test-CD-Signing-Key. pem \
                          --cert учетные данные/тест/сертификационное-декларация/Chip-Test-CD-Signing-Cert.pem \
                          --out path/to/test_CD_file
 

 cd path/to/connectedhomeip/out/host/
./chip-cert gen-att-cert --type a --subject-cn "Пример PAA CN" --subject-vid 0x131B \
                         --valid-from "2021-06-28 14:23:43" --lifetime 4294967295 \
                         --out-key /путь/к/PAA_key \
                         --out /path/to/PAA_certificate
 

 cd путь/к/esp_matter/tools/mfg_tool
python3 -m pip install -r требования.txt
экспорт PATH=$PATH:$PWD/../../connectedhomeip/connectedhomeip/out/host
 

 ./mfg_tool.py -n <число> -cn Espressif --paa -c /путь/к/сертификату_PAA -k /путь/к/ключу_PAA \
              -cd /path/to/CD_file -v 0x131B --vendor_name Espressif -p 0x1234 \
              --product-name Test-light --hw-ver 1 --hw-ver-str v1. 0
 

 cd path/to/connectedhomeip/out/host/
. /chip-tool Pairing ble-thread 0x7283 hex:  <дискриминатор> --paa-trust-store-path 
 

 cd ~/chip-certification-tool
./скрипты/stop.sh
./скрипты/pi-setup/update-paa-certs.h
гм .env
./скрипты/установить-по-умолчанию-env.sh
эхо "CHIP_TOOL_USE_PAA_CERTS=true" >> .env
./скрипты/start.sh
 

 sudo cp /path/to/PAA_certificate.der /var/paa-root-certs/
 

 cd путь/к/примеру
сборка idf.py
cd path/to/esp_matter/connectedhomeip/connectedhomeip/src/app
./ota_image_tool.py create -v <идентификатор поставщика> -p <идентификатор продукта> -vn 2 -vs v1.1 -da sha256 \
                           /путь/к/original_app_bin /путь/к/out_ota_bin