В 2015 году разработчик микроконтроллера ESP8266 представил новое устройство, также предназначенное для работы с беспроводными технологиями, — серию микроконтроллеров ESP32. По сравнению с предшественником, новые устройства отличаются значительно улучшенными характеристиками и расширенными функциональными возможностями. Эти микроконтроллеры идеально подходят для разработки устройств, поддерживающих технологии Интернета вещей (IoT), то есть для подключения различных объектов к Интернету.
На сегодняшний день контроллеры ESP32 стали вполне доступными. Например, на красном маркетплейсе с востока можно приобрести двухъядерную отладочную плату всего за 350 рублей.
Спасибо, что подписались на канал про полезные технологии:
Основная информация
ESP32 — это линейка недорогих и высокопроизводительных микроконтроллеров с низким энергопотреблением, оснащённых встроенными интерфейсами Wi-Fi и Bluetooth.
Эти микроконтроллеры разработаны компанией Espressif Systems и оснащены процессорным ядром Tensilica Xtensa LX6 в одно- или двухъядерной версии.
ESP32 предлагает широкий спектр возможностей и большое количество периферийных интерфейсов, что позволяет говорить о целой «системе ESP32».
Я мог бы долго рассказывать о преимуществах ESP32, перечислять его интерфейсы и восхищаться уровнем интеграции, но давайте перейдем к конкретным примерам и реальным проектам.
Особенности ESP32
ESP32 разработан для носимой электроники и IoT-приложений, упакован в миниатюрный корпус размером всего 6 х 6 мм, и для его интеграции требуется около 10 дополнительных компонентов. Он обладает широким функционалом и огромным потенциалом. Комбинация Wi-Fi и Bluetooth, двух ядер процессора и обширного набора периферийных возможностей позволяет ESP32 стать лидером в своём сегменте. Как и его предшественник ESP8266, ESP32 обещает снова произвести революцию в мире Интернета вещей.
В сравнении с ESP8266, у ESP32 значительно увеличилась производительность: вычислительная мощность выросла в четыре раза. Теперь в ESP32 два ядра, каждое из которых работает на частоте 160 МГц. Второе ядро существенно облегчает разработку — одно может выполнять задачи реального времени, например, связанные с графикой или управлением двигателями, в то время как второе отвечает за коммуникации и связь. Это позволяет разработчику меньше беспокоиться о распределении ресурсов между задачами.
Применение ESP32
Этот микроконтроллер, благодаря впечатляющим возможностям и низкой цене, находит применение в самых разных областях. Однако компания Espressif Systems выделяет в первую очередь использование ESP32 для разработки IoT-устройств.
IoT, или Интернет вещей, — это концепция, предполагающая подключение любых устройств к Интернету с целью управления ими через сеть. Наличие встроенных Wi-Fi и Bluetooth модулей, высокая производительность и доступная цена делают ESP32 идеальным выбором для IoT-решений.
Высокая вычислительная мощность позволяет использовать ESP32 для обработки изображений и звука в реальном времени. Среди возможных применений — системы домашней автоматизации, умные дома, контроль здоровья, сельское хозяйство, промышленная автоматизация, робототехника и даже игрушки. И это далеко не полный перечень возможностей ESP32.
ESP32 может применяться в самых разных областях благодаря своей высокой производительности, встроенным модулям Wi-Fi и Bluetooth, а также низкой стоимости. Вот несколько примеров использования ESP32:
1. Умный дом и домашняя автоматизация: ESP32 может использоваться для управления освещением, отоплением, жалюзи и другими элементами дома через мобильное приложение или голосовые команды. С помощью него можно реализовать системы управления освещением, регулировку температуры в помещениях и даже охранные системы.
2. Системы мониторинга здоровья: Благодаря низкому энергопотреблению, ESP32 можно применять в носимых устройствах, таких как фитнес-браслеты или смарт-часы, для отслеживания физических показателей, таких как пульс, температура тела, уровень активности и качество сна.
3. Робототехника: В роботах ESP32 может управлять датчиками, моторами и другими элементами. Например, его можно использовать для создания автономных роботов с Wi-Fi или Bluetooth управлением, которые могут выполнять задачи как в промышленности, так и в домашнем хозяйстве.
4. Умное сельское хозяйство: С ESP32 можно разрабатывать системы контроля за состоянием почвы, влажности, температуры и уровня освещенности. Эти данные могут передаваться через Интернет для автоматического управления системами орошения и удобрения, что позволяет повысить эффективность сельского хозяйства.
5. Игрушки и развлекательные устройства: В игрушках ESP32 может использоваться для создания интерактивных возможностей, таких как дистанционное управление, взаимодействие с другими устройствами через Bluetooth или Wi-Fi, а также для реализации сложных функций, например, голосового управления.
6. Контроль доступа: ESP32 можно интегрировать в системы управления доступом, такие как умные замки, которые могут открываться с помощью смартфона или карты доступа через Bluetooth или Wi-Fi.
7. Устройства для умных городов: ESP32 можно применять для мониторинга городской среды, например, для контроля за качеством воздуха, уровнями шума, освещенности на улицах, что позволит автоматизировать управление городской инфраструктурой.
8. Системы реального времени: Благодаря возможности обрабатывать данные в реальном времени, ESP32 можно использовать в системах распознавания речи и изображений, что может быть применимо, например, в устройствах голосовых помощников или умных камерах.
Средства разработки для ESP32
Для разработки на ESP32 используются различные программные инструменты, которые входят в программный комплект разработчика (SDK). Этот комплект включает в себя:
1. Компилятор. Компилятор для процессора Xtensa LX106 встроен в состав GNU Compiler Collection. Так как компилятор распространяется с открытым исходным кодом, в различных SDK могут быть разные его сборки, отличающиеся поддерживаемыми опциями.
2. Библиотеки. В комплект входят библиотеки для работы с периферийными устройствами микроконтроллера, а также стеки протоколов WiFi и TCP/IP.
3. Инструменты для загрузки. Эти средства позволяют загружать исполняемые файлы в память микроконтроллера.
4. Опциональная интегрированная среда разработки (IDE). Она может быть выбрана в зависимости от предпочтений разработчика.
Компания Espressif предоставляет свой SDK бесплатно. Он включает компилятор GCC, библиотеки Espressif и загрузочную утилиту XTCOM. Библиотеки поставляются в виде скомпилированных файлов без исходных текстов. Espressif поддерживает две версии SDK: одна основана на RTOS, другая — на механизме callback (обратные вызовы).
Помимо официального SDK, существуют альтернативные разработки:
- esp-open-sdk — улучшенная версия SDK от Espressif, включающая GCC-компилятор и некоторые библиотеки компании. Работает только на Linux.
- Unofficial Development Kit Михаила Григорьева — содержит Windows-инсталлятор, собственную сборку GCC и интеграцию с графической IDE Eclipse, а также актуальные библиотеки и документацию от Espressif. На русскоязычном форуме можно найти поддержку и обсуждения.
- Arduino IDE for ESP8266 — расширение для Arduino IDE, позволяющее легко программировать ESP8266 (и ESP32) так же, как другие модули Arduino. Поддерживает сетевые возможности микроконтроллера и включает GCC-компилятор и загрузчик прошивки ESPTool.
- GNU toolchain for esp8266 — позволяет интеграцию с Visual Studio.
- ESP8266 GCC Toolchain от Макса Филиппова.
- Sming — проект, добавляющий совместимые с Arduino библиотеки поверх стандартных библиотек Espressif, но без использования препроцессора Arduino. Программирование ведётся на чистом языке C.
Доступные SDK на сайте Espressif
На официальном сайте компании можно найти ссылки на два SDK:
1. ESP31_RTOS_SDK — SDK для ESP31B, основан на FreeRTOS.
2. Espressif IDF (IoT Development Framework) — официальный фреймворк для разработки на ESP32.
Хотя это может быть не сразу понятно из описания на сайте, для разработки на ESP32 рекомендуется использовать именно ESP-IDF. Существует множество инструкций по его установке для Linux, Windows и macOS.
Заключение
Микроконтроллер ESP32 стал одним из лучших в своём сегменте. В таком компактном и доступном устройстве сосредоточено невероятное количество функций. Однако, несмотря на впечатляющие возможности, на данный момент уровень поддержки ESP32 не такой высокий, как у ESP8266. В интернете пока немного документации, примеров и сред разработки, что связано с молодостью платформы.
