1

Mikrokontrolery ESP32, czyli dobry sposób na IoT

| Technika

Mikrokontrolery stanowią serce coraz szerszej grupy urządzeń. Zaawansowana funkcjonalność, a co za tym idzie autonomiczność, to największe atuty tego typu rozwiązań. Co więcej, bezprzewodowa transmisja danych daje możliwość komunikacji, aktualizacji oprogramowania i systemów bezpieczeństwa danego urządzenia. Trzeba także dodać, że mikrokontrolery charakteryzują się niskim poborem mocy, dlatego stanowią dobre rozwiązanie dla aplikacji zasilanych bateryjnie. Wszystko to sprawia, że dziedziną, w której mikrokontrolery cieszą się szczególną popularnością, jest Internet of Things.

Mikrokontrolery ESP32, czyli dobry sposób na IoT

Warto w tym wypadku wspomnieć o rozwiązaniach firmy Espressif, która zajmuje się produkcją złożonych komponentów przemysłowych do transmisji bezprzewodowej. Asortyment dostawcy obejmuje programowalne mikrokontrolery, obsługujące między innymi interfejsy komunikacji Wi-Fi oraz Bluetooth.

Oferuje on nie tylko chipy i moduły, lecz także zestawy startowe oraz testowe, które umożliwiają diagnostykę połączeń bezprzewodowych. Produkty firmy Espressif opatrzone są deklaracją niezmienności Fixed-BOM, mają od 10 do 12 lat wsparcia ze strony producenta, w pełni legalne adresy MAC oraz spełniają wszelkie niezbędne certyfikaty do wykorzystywania w szeregu aplikacji.

ESP32

Stworzony przez specjalistów firmy Espressif chip SoC ESP32 napędza szeroką gamę aplikacji. Wyróżnia się małym poborem mocy przy rozbudowanej funkcjonalności, która obejmuje między innymi obsługę komunikacji Wi-Fi 802.11 b/g/n/e/i i Bluetooth BR/EDR oraz BLE. Serce mikrokontrolera stanowi 32-bitowy rdzeń o taktowaniu 240 MHz.

Wspiera go energooszczędny koprocesor, który odpowiada za działanie urządzenia w trybie głębokiego snu. Mikrokontroler ESP32 wspiera także szereg peryferii jak przetworniki DAC i ADC, I²C, UART, SPI, CAN 2.0, PWM czy RWII. Wbudowana pamięć SRAM wynosi 520 KB, natomiast ROM 448 KB. Kwestie bezpieczeństwa, które odkrywają istotną rolę w aplikacjach typu IoT, reguluje w tym wypadku kilka funkcji, takich jak obsługa protokołów WFA, WPA/WPA2 i WAPI, Secure Boot, szyfrowanie Flash, 1024-bitowe OTP (768 bitów dla klientów) oraz AES, SHA-2, RSA, ECC, RNG.

Amazon FreeRTOS

 
Zestaw ESP32-DevKitC

Nie sposób jednak korzystać z pełni potencjału mikrokontrolera bez stosownego oprogramowania. Nie każdy system jest jednak w stanie sprostać wymaganiom, jakie stawiają profesjonalne aplikacje. Części systemów brakuje funkcjonalności, inne z kolei nie są dostatecznie stabilne, aby sprostać przemysłowym normom.

Istnieje jednak rozwiązanie pozbawione wad pozostałych systemów, a jest nim Amazon FreeRTOS. Pozwala on zapomnieć o problemach z łącznością, ograniczeniami w komunikacji pomiędzy różnymi platformami, kłopotami z licencjami oraz pofragmentowanym kodem.

W ramach usług AWS firma Amazon prowadzi program partnerski "AWS Qualified Device". Dzięki temu rozwiązaniu dostawca oprogramowania zapewnia o pełnej kompatybilności systemu z wybranymi komponentami swoich partnerów biznesowych. Certyfikacja polega na diagnostyce sprzętu pod kątem zgodności z konkretnymi usługami składowymi, będącymi częścią środowiska AWS. W ten sposób projektant uzyskuje pewność co do kompatybilności wybranego rozwiązania, co ułatwia mu dobór odpowiednich komponentów do opracowywanej aplikacji.

 
Płytka ESP-WROVER-KIT

Jednym z partnerów firmy Amazon jest właśnie Espressif. Rozbudowana funkcjonalność produktów tego dostawcy obejmuje między innymi wsparcie dla systemu Amazon FreeRTOS, co czyni je świetną propozycją do nowoczesnych aplikacji IoT.

Wśród oficjalnie certyfikowanych produktów, wspierających Amazon FreeRTOS, znajdują się następujące zestawy deweloperskie:

ESP32-DevKitC - zestaw, który umożliwia wykorzystanie potencjału takich modułów, jak: ESP32-WROOM-32D, ESP32-WROOM-32U, ESP32-SOLO-1, ESP32-WROVER-B and ESP32-WROVERIB. Został on wyposażony w interfejs USB, USB-UART bridge, regulator LDO, porty GPIO i przyciski power oraz reset.

ESP-WROVER-KIT - to zestaw rozwojowy kompatybilny z modułami WROVER. Zestaw ma slot na kartę microSD, interfejs LCD, który wspiera wyświetlacze do 3,2 cala połączone przez SPI. Produkt ma możliwość integracji z interfejsem modułów kamer OV7670. Dodatkowo płytka wyposażona jest w mostek USB FTDI FT2232HL, który pozwala na stosowanie JTAG do bezpośredniego debugowania poprzez port micro-USB.

 
Płytka ESP32-PICO-KIT v4

ESP32-PICO-KIT v4 - to najmniejszy zestaw rozwojowy (52×20,3×10 mm) w ofercie firmy Espressif. Produkt bazuje na module typu SiP (Sys-tem-in-Package), który integruje szereg interfejsów i funkcji w jednym pakiecie. Ma on pełną funkcjonalność, a w tym interfejsy I/O oraz USB, wbudowaną antenę 3D, regulator LDO i USB-UART bridge.

Wiele wersji

W zależności od potrzeb istnieje możliwość wyboru różnych wersji mikrokontrolera ESP32: SoC - ESP32-D2WD z 2 MB Flash oraz moduł typu Systemin-Package - ESP32-PICO-D4, wyposażony w 4 MB Flash. Wielkość pamięci nie pozostaje jednak jedyną różnicą, która dzieli oba te produkty. Otóż poza samym układem ESP32, drugi wariant zawiera także zintegrowany oscylator kwarcowy, kondensator filtrujący oraz linie RF, tym samym przewyższając ESP32-D2WD stopniem zintegrowania.

Różne są także obudowy układów, dla ESP32-PICO-D4 jest to LGA, natomiast dla ESP32-D2WD - QFN48. Istnieje kilka wersji drugiego produktu. Wśród nich znajdują się warianty z jednym rdzeniem lub pozbawione pamięci. Chipy te stanowią dobre rozwiązanie do prostszych aplikacji.

Soyter Components