WLAN, Bluetooth, 32Bit, viel Speicher und hohe Taktfrequenz
Ja, das bieten die ESP32-Prozessoren der Firma Espressif Systems.
Ich habe verschiedene Prozessoren auf diversen Entwicklungsboards ausprobiert und bin begeistert.
Hier das Datenblatt für meinen ESP32
Hier schon mal ein Handbuch für den ESP32 (auf Board ESP32-Dev-KitC V4)
Fehlende Seiten: 0-18, 38-252, 276-512, fehlende Kapitel sind rot gekennzeichnet:
Einleitung ...................................................................................................................... 0-18
1 Der Mikrocontroller ESP32 und seine Funktionalitäten ................................................ 19
1.1 Die ESP32-SoCs .......................................................................................................... 19
1.2 Die Module ................................................................................................................. 22
1.2.1 Die WROOM-, SOLO-, WROVER- und PICO-Module ................................................. 22
1.3 Die Boards ................................................................................................................. 25
1.4 Das ESP32-Dev-KitC V4 .............................................................................................. 26
1.4.1 Das Pinout .............................................................................................................. 28
1.4.2 Funktionen der GPIO-Pins ...................................................................................... 29
1.4.3 Höhere Eingangsspannung an GPIOs ..................................................................... 35
1.5 ESP32-Dev-KitC V4 – Erstinbetriebnahme am PC ...................................................... 37
1.5.1 Windows ................................................................................................................. 37
1.5.2 Linux ....................................................................................................................... 38
Die Stromversorgung ....................................................................................................... 39
2.1 Betriebszustände und typische Stromverbräuche ...................................................... 39
2.2 Anschlüsse zur Stromversorgung ............................................................................... 41
2.3 Grundschema der Stromversorgung .......................................................................... 42
2.4 Spannungsquellen ..................................................................................................... 43
2.5 Spannungsregler ....................................................................................................... 46
2.5.1 Lineare Spannungsregler ....................................................................................... 46
2.5.2 Schaltregler .......................................................................................................... 4.
3 Ihre Werkstatt 51
3.1 Breadboard & Co. .............................................................................................................. 51
3.1.1 Das Breadboard .................................................................................................... 51
3.1.2 Jumperkabel ........................................................................................................... 52
3.1.3 Leiterplatine ........................................................................................................... 53
3.2 Hilfreiche Werkzeuge ........................................................................................................ 55
3.3 Fritzing .................................................................................................................. 58
3.3.1 Was ist Fritzing? ................................................................................................... 58
3.3.2 Fritzing starten ...................................................................................................... 58
3.3.3 In der Steckplatinenansicht arbeiten ............................................................ 60
3.3.4 In der Schaltplanansicht arbeiten .................................................................. 66
3.3.5 In der Leiterplattenansicht arbeiten .............................................................. 68
3.3.6 Bauteile importieren ........................................................................................... 70
3.3.7 Bauteile ändern und selbst erstellen ............................................................. 71
3.4 Löttechnik ........................................................................................................... 71
3.4.1 Bauteile auf Platinen löten ............................................................................... 72
3.4.2 Bauteile entlöten .................................................................................................. 73
3.4.3 SMD löten ............................................................................................................... 74
3.4.4 ESP32-Modul löten .............................................................................................. 75
4 Entwicklungsumgebungen 81
4.1 Der Weg von lesbaren Anweisungen zum Maschinencode ............................. 81
4.2 Das Betriebssystem der Entwicklungsumgebung ................................................ 84
4.3.1/2 esptool.py Installation unter Windows/Linux ......................................... 85-89
4.3.3 Ausführbare Versionen von esptool .............................................................. 90
4.3.4 esptool einsetzen ................................................................................................. 90
4.4 Entwicklungsumgebungen in der Übersicht .......................................................... 93
4.4.1 Das Espressif IDF .................................................................................................. 94
4.4.2/3 Die Arduino-IDE/Web-Editor .... ........................... 108-125
4.4.4 Eclipse ........................................................................................................... 126
4.4.5 MicroPython .................................................................................................... 127
4.4.6 Lua ................................................................................................................. 134
4.5 Partitionstabelle festlegen .................................................................................... 141
4.6 Resümee ................................................................................................................. 143
5 Programmierung mit C und C++ 145
5.1 Programmdesign für den Mikrocontroller ............................................................... 145
5.1.1 »Normale« C-/C++-Programme ...................................................................... 147
5.1.2 Sketche ....................................................................................................... 148
5.1.3 Erweiterte Programmstruktur ......................................................................... 148
5.2 Syntax und Semantik in der Programmiersprache .............................................. 149
5.3 Zeichen, Kommentare und Begrifflichkeiten ......................................................... 150
5.3.1 Zeichen und ihre Bedeutung ............................................................................ 150
5.3.2 Kommentare .......................................................................................................... 152
5.3.3 Begrifflichkeiten ................................................................................................... 152
5.4 Daten und Datentypen ....................................................................................... 153
5.5 Variablen ............................................................................................................ 158
5.5.1 Deklaration und Definition ............................................................................... 158
5.5.2 Initialisierung und Wertezuweisung ............................................................. 159
5.5.3 Gültigkeitsbereiche von Variablen ................................................................. 159
5.5.4 Typqualifizierer ..................................................................................................... 160
5.5.5 Der Variablenmodifikator PROGMEM .......................................................... 161
5.6 Ausdrücke und Operatoren ............................................................................................ 162
5.6.1 Arithmetische Operatoren ................................................................................ 162
5.6.2 Zuweisungsoperatoren ...................................................................................... 162
5.6.3 Bedingte Operatoren (Vergleiche) .................................................................. 163
5.6.4 Aussagenlogik ....................................................................................................... 165
5.6.5 Bitoperatoren ........................................................................................................ 166
5.6.6 Typenumwandlung ............................................................................................. 169
5.6.7 Der Operator sizeof ............................................................................................. 170
5.6.8 Fehlerquellen ......................................................................................................... 171
5.7 Zeiger (Pointer) ................................................................................................... 171
5.8 Arrays und Strukturen ...................................................................................................... 175
5.8.1 Arrays (Tabellen) ................................................................................................... 175
5.8.2 struct (Strukturen) ............................................................................................... 177
5.8.3 unions ...................................................................................................................... 178
5.8.4 enum ........................................................................................................................ 178
5.8.5 typedef ..................................................................................................................... 179
5.9 Kontrollstrukturen; if, if-else, switch ... case, while, do-while, for ..................... 179-187
5.10 Funktionen ..................................................................................................... 188
5.10.1 Die Syntax einer Funktion ................................................................................. 189
5.10.2 Funktionsdeklaration und Funktionsdefinition ......................................... 190
5.10.3 Funktionsaufruf .................................................................................................... 192
5.10.4 Übergabe von Parametern ................................................................................ 194
5.10.5 Rücksprung ............................................................................................................. 199
5.10.6 Rückgabe von Ergebnissen ............................................................................... 200
5.11 Funktionen nutzen: Ihr Werkzeugkasten ................................................................ 202
5.11.1 Zeitfunktionen ...................................................................................................... 202
5.11.2 Mathematische und trigonometrische Funktionen ................................. 203
5.11.3 Zufallszahlen ......................................................................................................... 206
5.12 Klassen und objektorientierte Programmierung .................................................. 208
5.13 Die String()-Klasse ......................................................................................... 216
5.14 Serielle Aus- und Eingabe ............................................................................... 225
5.15 Exkurs: Tasks und Threads .......................................................................... 231
5.15.1 Die FreeRTOS-Task-API ....................................................................................... 232
5.15.2 Threads programmieren .................................................................................... 233
5.16 Präprozessordirektiven .......................................................................................... 234
5.16.1 Die Direktive #define .......................................................................................... 234
5.16.2 Die Direktive #include ........................................................................................ 235
5.16.3 #ifdef-/#endif-Direktive .................................................................................... 236
5.17 Prinzipien des Softwareentwurfs ........................................................................ 237
5.18.1-3 Fehlermanagement; Einfache/aufwändigere/professionelle Methoden ...... 237-248
5.18.4 Datenblätter ............................................................................................... 248
5.19 JSON – das Datenformat für den Datenaustauch ............................................. 248
6 Peripherie und Funktionen des ESP32 253
6.1 Der interne Hall-Sensor .................................................................................................... 253
6.2 Digitale Aus-/Eingänge .................................................................................................... 254
6.2.1 Digitale Ausgänge ................................................................................................ 255
6.2.2 Digitale Eingänge ................................................................................................. 257
6.3 Analoge Aus-/Eingänge ................................................................................................... 263
6.3.1 Analoge Ausgänge ............................................................................................... 263
6.3.2 Analoge Eingänge ................................................................................................ 264
6.4 Das ESP32-Touch-Sensor-System ................................................................................ 275
6.5 DHT11/DHT22 ...................................................................................................... 281
6.6 433-MHz-Steuerung .......................................................................................... 285
6.7 LED-Control und Pulsweitenmodulation .................................................................. 291
6.7.1 Pulsweitenmodulation ....................................................................................... 291
6.7.2 Die ESP32-LED-Steuereinheit ........................................................................... 292
6.8 Impulszähler ....................................................................................................... 297
6.9 Universaltimer, Watchdogtimer ..................................................................... 301-304
6.10 Energie-(Spar-)Modi ......................................................................................... 305
6.11 Daten auf dem ESP32 speichern ..................................................................... 314
6.12/13 FreeRTOS-Task-FunktionenThread-Funktionalität nutzen ................ 317-324
7 Externe Schnittstellen 325
7.1 SPI ............................................................................................................................... 325
7.1.1 RFID mit RFID-RC522 ........................................................................................... 326
7.1.2 SD-Karte .................................................................................................................. 333
7.1.3 TFT-Display ............................................................................................................. 339
7.2 I²C ...................................................................................................................... 344
7.3 Bluetooth Bluetooth Classic Bluetooth Low Energy ....................................... 348-365
7.4 WLAN/WiFi; ESP32 als AP/»Station«, mit ESP-Now, ESP32-Mesh .......... 366-388
7.5 UART; UART-Schnittstellen des ESP32, UART-Echo .......................................... 389-393
7.6 OTA ...................................................................................................................... 394
8 Externe Kommunikations- und Steuerungsmöglichkeiten 399
8.1 Das JSON-Datenaustauschformat in der Praxis .................................................... 400
8.2 Apps .................................................................................................................. 405
8.2.1 Blynk .............................................................................................................. 405
8.2.2 MIT App Inventor ................................................................................................. 417
8.3 Messenger ....................................................................................................... 430
8.3.1 E-Mail-Versand ............................................................................................ 430
8.3.2 Pushbullet ..................................................................................................... 438
8.3.3 Alexa ........................................................................................................... 446
8.3.4 Telegram, Twitter und WhatsApp .................................................................. 450
8.4 Das MQTT-Protokoll ........................................................................................... 450
8.5 Cloud-IoT-Plattformen ........................................................................................... 458
8.5.1 Cayenne ........................................................................................................ 458
8.5.2 Adafruit IO ....................................................................................................... 465
8.5.3 IFTTT ................................................................................................................. 473
8.6 Lokale Anwendungen nutzen ............................................................................... 484
8.6.1 Node-RED .................................................................................................... 485
8.6.2 ioBroker ...................................................................................................... 499
9 Projektideen 513
9.1 The Evil Dice ............................................................................................... 513
9.2 Die Maker-Uhr ............................................................................................ 519
9.3 Das Dateisystem einmal anders ........................................................................ 539
9.4 Solar-Repeater ..................................................................................................... 549
9.5 Als die Bilder laufen lernten; Schwarz-Weiß-Bild, RGB-Bild, TFT-Slide-Show .......... 553-565
9.6 IoT-Barometer Sensor BMP280; I²C-OLED-Display SSD1306 ............................ 566-578
9.6.3/4 Beide Module an einem gemeinsamen I²C-Bus/ an getrennten I²C-Kanälen .............. 578
9.7 Eine kleine Schaltzentrale ............................................................................... 582
Anhang ................................................................................................................. 603
Index .................................................................................................................... 607