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ESP32-WROOM-32EのDatasheet

• ESP32-WROOM-32EのDatasheet: esp32-wroom-32e_esp32-wroom-32ue_datasheet_en.pdf
• DevKitC仕様: ESP32-DevKitC V4 Getting Started Guide - ESP32 - — ESP-IDF Programming Guide latest
   
  
  
  
  (↑ピンレイアウトはクリックで拡大)

スペック

ESP32-DevKitC-32E (ESP-WROOM-32E, chip: ESP32-D0WD-V3)
CPU: Tensilica Xtensa Dual-Core LX6 @ 160 / 240Mhz
SRAM: 520KB
Flash Memory: 4MB (PSRAM無し)
Wi-Fi: 802.11n up to 150 Mbps / 802.11g up to 54 Mbps / 802.11 b/g/n/d/e/i/k/r
Bluetooth: v4.2 BR/EDR and BLE specification
Power: 2.2～3.6V / 80 mA
Pin: 38pin

互換ボードはいろんなメーカーから出ているようだけど、Espressif製のものはチップ上部から黒いPCBアンテナ部分がはみ出ている。互換ボードより少しだけ高くなるけど安心を買いたい人はEspressif製を選んだ方が良い。ちなみに2022/12現在、Amazonだと純正ボードは2,890円だった。円安と半導体不足の影響もあって安いとは言えなくなっている。

環境

OS: Windows10 Pro (x64)
デバイス: ESP32-DevKitC-32E (ESP-WROOM-32E)
開発環境: VisualStudioCode + PlatformIO/PyMakr
言語: C/MicroPython

デバイスマネージャーで正常にドライバを認識しているか事前に確認しておく

↑の場合、シリアルポートCOM4で認識している

開発

MicroPython

• MicroPython latest ドキュメント
• ESP32 用クイックリファレンス — MicroPython latest ドキュメント

ファームウェアを書き換えるので以下の公式サイトから最新ファームウェアをダウンロード。
MicroPython - Python for microcontrollers
導入にはesptoolを使う。Python製なのでpip経由でインストール可能。

PS C:\Users\ryo> pip install esptool PS C:\Users\ryo> esptool.py --chip esp32 --port COM4 erase_flash esptool.py v4.4 Serial port COM4 Connecting...................................... A fatal error occurred: Failed to connect to ESP32: Wrong boot mode detected (0x13)! The chip needs to be in download mode. For troubleshooting steps visit: https://docs.espressif.com/projects/esptool/en/latest/troubleshooting.html ## 上記のようなエラーが出た場合はbootボタンを押しっぱなしにして実行する PS C:\Users\ryo> esptool.py --chip esp32 --port COM4 erase_flash esptool.py v4.4 Serial port COM4 Connecting.... Chip is ESP32-D0WD-V3 (revision v3.0) Features: WiFi, BT, Dual Core, 240MHz, VRef calibration in efuse, Coding Scheme None Crystal is 40MHz Uploading stub... Running stub... Stub running... Erasing flash (this may take a while)... Chip erase completed successfully in 18.2s Hard resetting via RTS pin... ## ファームウェア書き込み、1分程度時間がかかった PS C:\Users\ryo> esptool.py --chip esp32 --port COM4 --baud 460800 write_flash -z 0x1000 esp32-20220618-v1.19.1.bin esptool.py v4.4 Serial port COM4 Connecting.... Chip is ESP32-D0WD-V3 (revision v3.0) Features: WiFi, BT, Dual Core, 240MHz, VRef calibration in efuse, Coding Scheme None Crystal is 40MHz Uploading stub... Running stub... Stub running... Changing baud rate to 460800 Changed. Configuring flash size... Flash will be erased from 0x00001000 to 0x0017efff... Compressed 1560976 bytes to 1029132... Wrote 1560976 bytes (1029132 compressed) at 0x00001000 in 27.1 seconds (effective 460.2 kbit/s)... Hash of data verified. Leaving... Hard resetting via RTS pin...

ファームウェア書き込みが終わったらシリアルモニターを開く、自動的にREPLが起動されるので動作確認。

MicroPython v1.19.1 on 2022-06-18; ESP32 module with ESP32 Type "help()" for more information. >>> print('hello, esp32') hello, esp32 >>> import sys >>> sys.version '3.4.0; MicroPython v1.19.1 on 2022-06-18'

MicroPython 3.4.0が無事インストールされた。MicroPythonで読み込める組み込みモジュールは以下のように確認できる。モジュールの名前に接頭辞 u がついているもの(例: umachine)は接頭辞の無いもの(例: machine)にエイリアスされる。

>>> help('modules') __main__ gc ubluetooth upysh _boot inisetup ucollections urandom _onewire math ucryptolib ure _thread micropython uctypes urequests _uasyncio neopixel uerrno uselect _webrepl network uhashlib usocket apa106 ntptime uheapq ussl btree onewire uio ustruct builtins uarray ujson usys cmath uasyncio/__init__ umachine utime dht uasyncio/core umqtt/robust utimeq ds18x20 uasyncio/event umqtt/simple uwebsocket esp uasyncio/funcs uos uzlib esp32 uasyncio/lock upip webrepl flashbdev uasyncio/stream upip_utarfile webrepl_setup framebuf ubinascii uplatform websocket_helper Plus any modules on the filesystem ## 特定のモジュールについてメソッドや属性を知りたければhelp(モジュール名)を実行する >>> help(network) object <module 'network'> is of type module __name__ -- network __init__ -- <function> WLAN -- <function> LAN -- <function> PPP -- <function> phy_mode -- <function> STA_IF -- 0 AP_IF -- 1 ... 省略

VSCodeでMicroPython用プロジェクトを作成・認識させるには micropy-cli を使うと便利。typeshedのスタブが生成されてコード補完やlint設定が効くようになる。

PS C:\Users\ryo> pip install micropy-cli PS C:\Users\ryo\> micropy stubs search esp32 MicroPy Searching Stub Repositories... MicroPy Results for esp32: MicroPy esp32-micropython-1.10.0 MicroPy esp32-micropython-1.11.0 MicroPy esp32-micropython-1.12.0 MicroPy esp32-micropython-1.15.0 MicroPy esp32-micropython-1.9.4 MicroPy esp32-pycopy-1.11.0 MicroPy esp32-pycopy-2.11.0.1 MicroPy esp32-pycopy-2.11.0.5 MicroPy esp32-pycopy-3.0.0 MicroPy esp32_LoBo MicroPy esp32_LoBo-esp32_LoBo-3.2.24 MicroPy esp32s2-micropython-1.15.0 PS C:\Users\ryo> micropy stubs add esp32-micropython-1.15.0 MicroPy Adding esp32-micropython-1.15.0 to stubs MicroPy Resolving stub... MicroPy esp32-micropython-1.15.0: 100%|█████████████████████████████████████████████████████████| [13.6k/13.6k @ ?B/s] MicroPy Detected Firmware: micropython MicroPy Firmware not found locally, attempting to install it... MicroPy Resolving stub... MicroPy micropython: 100%|██████████████████████████████████████████████████████████████████| [43.6k/43.6k @ 44.6MB/s] MicroPy ✔ micropython firmware added! MicroPy ✔ esp32-micropython-1.15.0 added! PS C:\Users\ryo\Documents\VSCode\esp32-dev> micropy init MicroPy Creating New Project ? Project Name esp32-dev ?? Choose any Templates to Generate done (2 selections) ?? Which stubs would you like to use? [esp32-micropython-1.15.0] MicroPy Initiating esp32-dev MicroPy Stubs: MicroPy Rendering Templates MicroPy Populating Stub Info... MicroPy Vscode File Updated! MicroPy Vsextensions File Generated! MicroPy Gitignore File Generated! MicroPy ✔ Stubs Injected! MicroPy ✔ Project Created! MicroPy Created esp32-dev at ./.

MicroPythonを使いたい場合はこれらの対応をすれば大きな不自由なく開発できそう。

ネットワーク

Wi-Fi

ESP32 + MicroPythonならWi-Fi接続も簡単にできる。

import network def connect_wifi(ssid: str, password: str) -> WLAN: sta_if = network.WLAN(network.STA_IF) if not sta_if.isconnected(): print('connecting to wi-fi ...') sta_if.active(True) sta_if.connect(ssid, password) while not sta_if.isconnected(): ## 接続完了まで待つ pass print('network:', sta_if.ifconfig()) return sta_if sta_if = connect_wifi('ssid', 'password') sta_if.disconnect() ## 接続を閉じる

connecting to wi-fi ...
# (IP, netmask, gw, DNS addresses)
network: ('192.168.100.17', '255.255.255.0', '192.168.100.1', '192.168.100.1')

ESP32をアクセスポイント(AP)にしたい場合も簡単。

>>> ap = network.WLAN(network.AP_IF) >>> ap.active(True) True >>> ap.config(essid='esp32-ap', password='pass') >>> ap.ifconfig() ('192.168.4.1', '255.255.255.0', '192.168.4.1', '0.0.0.0')

上記の例はセキュリティ皆無なので実運用では使わないように。ローカルIPはデフォルトだと192.168.4.1になる。

Bluetooth

あとでやる

センサー

BMP180

Lチカは飛ばして、たまたまジャンクっぽいBMP180があったのでMicroPython経由で試す

• ESP32 with BMP180 Barometric Sensor | Random Nerd Tutorials
• micropython-IMU/micropython-bmp180 from machine import Pin, I2C import ubinascii from bmp180 import BMP180 i2c = I2C(0, scl=Pin(22), sda=Pin(21), freq=100000) addr = i2c.scan() print(f"address: {str(addr)}") def read_bmp180(i2c_bus: I2C): bmp180 = BMP180(i2c_bus) bmp180.oversample_setting = 3 bmp180.baseline = 101325.0 chip_id = ubinascii.hexlify(bmp180.chip_id) print(chip_id) temperature = bmp180.temperature pressure = bmp180.pressure altitude = bmp180.altitude print(f'temperature: {temperature} *C') print(f'pressure: {pressure} mbar') print(f'altitude: {altitude} m') # REPL実行結果 >>> address: [119] >>> read_bmp180(i2c) b'5502' temperature: 22.54342 *C pressure: 102124.3 mbar altitude: -62.78415 m 温度は大体±2℃くらい誤差があり、気圧と標高は明らかにおかしい。はんだ付け少し失敗してたし安物センサーだし妥当かな。

その他

Deep Sleepモード

Deep Sleepモードは間欠動作させるときに使える。

import machine # ディープスリープから起こされたかをチェック if machine.reset_cause() == machine.DEEPSLEEP_RESET: print('woke from a deep sleep') # 10秒間のディープスリープに入る machine.deepsleep(10000)

Deep Sleepから復帰した時は、machine.deepsleep() から制御が返るわけではなく、main.pyの先頭から再実行される。

CPU

ESP32(ESP32-DevKitC-32E)のCPU周波数はデフォルトで160MHzになっていたが、machineモジュール経由で周波数を変えられる。ただ、軽いIoT用途で使うケースがほとんどなので160MHzで省電力運用した方が良さそう。

>>> import machine >>> machine.freq() # CPU の現在の周波数を取得 (160MHz) 160000000 >>> machine.freq(240000000) # CPU の周波数を 240 MHz に設定 >>> machine.freq() 240000000

ハードウェア

MCUの内部温度はesp32モジュール経由で取得できるけど、正しい値かわからない。

>>> import esp32 >>> esp32.raw_temperature() # MCUの内部温度(華氏)を取得 123 # 0℃

''GPIO''
GPIO 34番以降は入力専用らしくPULLUP/PULLDOWNできない。MicroPython上でも出力用に設定するとエラーになった。

ValueError: pin can only be input

Tips

''REPLソフトリブート''
MicroPythonのREPL上でCtrl+Dでソフトリブートされ、boot.py/main.pyが自動実行される。

>>> # Ctrl+Dを押すとソフトリブート MPY: soft reboot MicroPython v1.19.1 on 2022-06-18; ESP32 module with ESP32 Type "help()" for more information.

参考サイト

網羅的に図解付きでいろんなサンプルが公開されている、MicroPythonの公式サイトとここだけ見てればあとは適当に応用するだけ

• 160+ ESP32 Projects, Tutorials and Guides with Arduino IDE​ | Random Nerd Tutorials
  MicroPython用のライブラリリスト
• Awesome MicroPython