Prispevki
ESP32 mikrokrmilnik: Vodnik za začetnike
Kazalo
UVOD
Dobrodošli v svetu ESP32 mikrokrmilnika! ESP32 je izjemno priljubljen mikrokrmilnik, ki se uporablja v številnih aplikacijah, kot so IoT, robotika, avtomatizacija doma in industrijska uporaba. Zmogljivost ESP32 je navdušila razvijalce po vsem svetu, saj ponuja vgrajen brezžični omrežni vmesnik, številne periferne vmesnike in nizko porabo energije.
ESP32 je znan po svoji vsestranskosti in zmožnostih. S svojo vgrajeno Wi-Fi in Bluetooth povezljivostjo omogoča enostavno povezovanje z drugimi napravami in internetom. To ga naredi odlično izbiro za aplikacije, ki zahtevajo brezžično komunikacijo, kot so aplikacije za IoT, robotika, avtomatizacija doma in industrijska uporaba.
Razvijalci cenijo ESP32 tudi zaradi njegove dostopnosti in zmogljivosti. ESP32 je cenovno ugodna in močna razvojna platforma, ki omogoča hitro prototipiranje in razvoj projektov. Podpora skupnosti in razpoložljivost različnih orodij in knjižnic olajšujejo razvijalcem izvajanje njihovih idej.
ESP32 je bil nenehno izboljševan od svoje uvedbe, s proizvajalci, ki so izdajali nove različice z več funkcijami in izboljšano zmogljivostjo. Danes je ESP32 nepogrešljiv v številnih aplikacijah, kot so IoT naprave, senzorji, robotski projekti, naprave za pametni dom in še več.
Če razmišljate o programiranju ESP32, imate na voljo več možnosti, odvisno od razvojnega okolja in programskega jezika, ki ga želite uporabiti. Ne glede na izbrano okolje in jezik je ESP32 zasnovan za preprosto in hitro razvijanje programske kode za različne aplikacije in projekte.
Poraba energije je pomembna značilnost mikrokrmilnikov, saj lahko vpliva na trajanje baterije v napravah, ki jih uporabljajo. ESP32 se ponaša z relativno nizko porabo energije v primerjavi z drugimi mikrokrmilniki, kot sta Arduino in Raspberry Pi. S svojimi različnimi načini delovanja, kot so “light sleep” in “modem sleep”, ter posebnimi funkcijami, kot sta RTC in Deep Sleep Timer, omogoča optimizacijo porabe energije.
Na splošno je arhitektura ESP32 zasnovana tako, da zagotavlja visoko zmogljivost, širok spekter funkcij in perifernih naprav, ki so vgrajene v sam čip. To omogoča enostavno povezovanje z drugimi napravami in senzorji.
ESP32 je resnično zmogljiv mikrokrmilnik, ki odpira vrata številnim inovativnim projektom. Njegova nizka cena, vsestranskost in napredne funkcije ga postavljajo v sam vrh izbire za razvijalce, ki želijo ustvariti napredne aplikacije in izkoristiti potencial umetne inteligence. Ne glede na vaše potrebe, bo ESP32 zagotovo navdušil s svojimi zmogljivostmi in vam omogočil, da uresničite svoje projekte.
Kaj je ESP32?
ESP32 je izjemno priljubljen mikrokrmilnik, ki se uporablja v številnih aplikacijah, kot so Internet stvari (IoT), robotika, avtomatizacija doma in industrijska uporaba. Zmogljivost ESP32 je navdušila razvijalce po vsem svetu, saj ponuja vgrajen brezžični omrežni vmesnik, številne periferne vmesnike in nizko porabo energije. Z vgrajeno Wi-Fi in Bluetooth povezljivostjo omogoča enostavno povezovanje z drugimi napravami in internetom, kar ga postavlja v sam vrh izbire za projekte, ki zahtevajo brezžično komunikacijo. Poleg tega ESP32 ponuja tudi visoko vsestranskost, kar omogoča njegovo uporabo v različnih aplikacijah, kot so IoT naprave, senzorji, robotski projekti, naprave za pametni dom in še več. S svojimi funkcionalnostmi in zmogljivostmi se ESP32 lahko primerja z drugimi priljubljenimi mikrokrmilniki, kot so Arduino, Raspberry Pi in ESP8266.
Kako programirati ESP32?
ESP32 lahko programiramo na več načinov, odvisno od razvojnega okolja in programskega jezika, ki ga želimo uporabiti. Nekateri od najbolj priljubljenih načinov programiranja ESP32 vključujejo:Arduino IDE: ESP32 lahko programiramo z uporabo priljubljenega razvojnega okolja Arduino IDE, ki zagotavlja preprost način za pisanje in nalaganje programske kode na mikrokrmilnik.PlatformIO: To je odprtokodno razvojno okolje, ki omogoča programiranje različnih mikrokrmilnikov, vključno z ESP32. PlatformIO zagotavlja preprosto uporabo in možnost integracije z drugimi razvojnimi orodji.
- Micropython: ESP32 lahko programiramo tudi z uporabo Micropythona, programskega jezika, ki temelji na Pythonu. Micropython je enostaven za učenje in uporabo ter omogoča hitro razvoj in testiranje programske kode.
- C/C++: ESP32 je mogoče programirati tudi z uporabo tradicionalnih programskih jezikov, kot sta C in C++. To je bolj zapleteno kot uporaba drugih razvojnih orodij, vendar zagotavlja večjo fleksibilnost in nadzor nad programske kode.
Ne glede na izbrano razvojno okolje in programski jezik, je ESP32 zasnovan tako, da omogoča preprosto in hitro razvoj programske kode za širok nabor aplikacij in projektov.
Za programiranje ESP32 v Arduino IDE je treba najprej dodati povezavo do naprave v razvojnem okolju. Postopek nastavitve vključuje naslednje korake:Odprite Arduino IDE in izberite “Nastavitve” iz menija “Datoteka”.V polju “URL za dodatne upravitelje plošč” vnesite URL plošče ESP32: “https://dl.espressif.com/dl/package_esp32_index.json”.
Kliknite gumb “OK” in zaprite okno Nastavitve.
Izberite “Upravitelj knjižnic” iz menija “Orodja” in vnesite “esp32” v polje iskanja.
Izberite “ESP32 by Espressif Systems” in kliknite gumb “Namesti”.
Počakajte, da se knjižnice namestijo.
Zaženite “Arduino IDE” in izberite “ESP32 Dev Module” iz menija “Orodja” -> “Plošče”.
Izberite pravi serijski port za vašo napravo iz menija “Orodja” -> “Port”.
Zdaj ste pripravljeni za programiranje ESP32 v Arduino IDE. Postopek nastavitve v drugih razvojnih okoljih, kot sta PlatformIO in Micropython, je nekoliko drugačen, vendar so navodila na voljo na spletnih straneh teh orodij.
YouTube video:
Primerjava ESP32 z drugimi mikrokrmilniki: kako se obnese?
ESP32 je v zadnjem času postal zelo priljubljen mikrokrmilnik zaradi svoje zmogljivosti, nizke porabe energije in dostopnosti. Vendar pa obstaja več drugih priljubljenih mikrokrmilnikov, s katerimi se lahko ESP32 primerja.Ena najbolj znanih ploščic je Arduino Uno. Medtem ko je Arduino Uno lažji za uporabo in je bolj prijazen do začetnikov, ima ESP32 boljše zmogljivosti, saj vključuje dvakrat več pomnilnika in višjo hitrost delovanja. Poleg tega ima ESP32 tudi vgrajeno povezljivost Wi-Fi in Bluetooth, kar pri Arduinu ni samoumevno.Drug mikrokrmilnik, ki je v zadnjem času postal priljubljen, je Raspberry Pi. Raspberry Pi je bolj namenjen zahtevnejšim projektom, ki zahtevajo večjo procesno moč in uporabo operacijskega sistema. ESP32 pa je bolj namenjen manj zahtevnim projektom, kjer je pomembna nizka poraba energije in povezljivost z internetom.
Nekateri drugi priljubljeni mikrokrmilniki so še:
ESP8266: predhodnik ESP32, ki ima manj zmogljivosti in funkcij, vendar je še vedno priljubljen zaradi svoje nizke cene in enostavnosti uporabe.
STM32: mikrokrmilnik francoskega proizvajalca STMicroelectronics, ki je znan po svoji zmogljivosti in natančnosti.
PIC: mikrokrmilnik ameriškega proizvajalca Microchip Technology, ki je znan po svoji zanesljivosti in priljubljenosti med industrijskimi uporabniki.
Čeprav se lahko ESP32 primerja z drugimi mikrokrmilniki glede zmogljivosti in funkcij, pa ima v primerjavi z drugimi mikrokrmilniki edinstveno kombinacijo funkcij, ki ga postavlja na sam vrh izbire za številne projekte, ki zahtevajo nizko porabo energije in povezljivost z internetom.
Najprej si oglejmo specifikacije ESP32 in primerjajmo njegove lastnosti s podobnimi mikrokrmilniki, kot so ESP8266 in Arduino Uno.CPU: ESP32 ima dvojedrni procesor Tensilica LX6 z urejenostjo MIPS in frekvenco 160 MHz (do 240 MHz). ESP8266 ima enojedrni procesor Tensilica L106 z urejenostjo RISC in frekvenco 80 MHz (do 160 MHz). Arduino Uno ima enojedrni procesor ATmega328P z urejenostjo AVR in frekvenco 16 MHz.Pomnilnik: ESP32 ima 520 KB SRAM in 4 MB pomnilnika flash (od tega je 1 MB namenjen za shranjevanje programa). ESP8266 ima 80 KB SRAM in 512 KB pomnilnika flash. Arduino Uno ima 2 KB SRAM in 32 KB pomnilnika flash.
GPIO: ESP32 ima 34 GPIO pinov, ki lahko služijo kot vhodi ali izhodi, od tega je 18 pinov tudi analognih vhodov. ESP8266 ima 17 GPIO pinov, ki so tudi analogni vhodi. Arduino Uno ima 20 digitalnih vhodov in izhodov, od katerih jih je 6 tudi analognih vhodov.
Komunikacijski vmesniki: ESP32 ima vgrajene Bluetooth in Wi-Fi module, ki podpirata različne protokole in standardne. Poleg tega ima tudi vmesnike za I2C, SPI in UART. ESP8266 ima vgrajen Wi-Fi modul, ki podpira standard 802.11 b/g/n. Arduino Uno nima vgrajenih komunikacijskih vmesnikov, vendar ima možnost povezave prek vmesnika USB in serijskega porta.
Poraba energije: ESP32 ima več načinov varčevanja z energijo in omogoča delovanje na zelo nizki ravni porabe energije. ESP8266 ima nekaj načinov varčevanja z energijo, vendar ne toliko kot ESP32. Arduino Uno nima posebnih načinov varčevanja z energijo.
Na splošno ima ESP32 več zmogljivosti in boljše specifikacije v primerjavi z ESP8266 in Arduino Uno. Poleg tega ima vgrajen Bluetooth in Wi-Fi modul, kar ga dela še bolj uporaben za brezžične aplikacije. Vendar pa ima ESP32 tudi višjo ceno v primerjavi z drugima dvema mikrokrmilnikoma.
Uporaba ESP32 ima številne prednosti, med katerimi so:Nizka poraba energije: ESP32 je opremljen s funkcijami varčevanja z energijo, zaradi katerih ima zelo nizko porabo energije, kar je zelo pomembno pri baterijsko napajanem delovanju.Dvojedrni procesor: ESP32 ima dva procesorska jedra, kar omogoča hkratno izvajanje več opravil in hitrejši odzivni čas.
WiFi in Bluetooth povezljivost: ESP32 ima vgrajeno WiFi in Bluetooth povezljivost, kar omogoča brezžično povezavo s svetovnim spletom in drugimi napravami.
Veliko število perifernih naprav: ESP32 ima številne periferne naprave, kot so analogni/digitalni pretvornik, PWM, I2C, SPI, UART in druge.
Nizka cena: ESP32 je zelo dostopen mikrokrmilnik, ki ima v primerjavi z drugimi mikrokrmilniki z enakimi funkcijami nizko ceno.
Med slabosti uporabe ESP32 pa lahko omenimo:
Kompleksnost: ESP32 ima številne funkcije in napredne možnosti, ki lahko zahtevajo nekaj znanja in izkušenj za njihovo uporabo.
Težave s stabilnostjo: Zaradi kompleksnosti in visokega nivoja prilagodljivosti ima lahko ESP32 težave s stabilnostjo programske opreme, kar lahko povzroči nestabilno delovanje.
Omejene količine pomnilnika: ESP32 ima omejeno količino pomnilnika, ki je na voljo za uporabo, kar lahko predstavlja omejitev pri izvajanju nekaterih zahtevnejših aplikacij.
ESP32 S2 Mini Type-C USB je kompaktna mikrokrmilniška plošča z robustnim čipom ESP32-S2, naprednimi možnostmi povezljivosti in vrsto aplikacij za IoT projekte...
ESP32 38-pinska razširitvena plošča FreeNove omogoča enostavno povezovanje in vizualizacijo GPIO pinov ter nudi odlične možnosti napajanja in tehnično podporo...
ACEBOTT-ESP32-Shield-V1.0 je razširitvena plošča za ESP32-Max-V3.0, ki poenostavi povezovanje senzorjev in modulov ter poveča učinkovitost razvoja IoT projektov...
ESP32 DHT11 18650 CP2104 je razvijalna plošča z DHT11 senzorjem za merjenje temperature in vlažnosti ter podporo za litij-ionsko baterijo 18650, idealna za IoT projekte...
ESP32 WROOM-32U 38pinov microUSB je zmogljiv brezžični modul s dual-core procesorjem in integrirano Wi-Fi ter Bluetooth povezljivostjo, idealen za razvoj naprednih IoT rešitev in pametnih naprav...
ESP32 Arduino UNO format Interface ESP-DO CH340 je zmogljiva razvojna plošča za IoT in pametne naprave, združljiva z Arduino in MicroPython, idealna za začetnike in izkušene razvijalce...
ESP32 WROOM-32 z 0.96 OLED je razvojna plošča z 0.96" OLED zaslonom, ki podpira 2.4 GHz dual-mode Wi-Fi in Bluetooth ter ponuja različne načine delovanja za enostavno integracijo v različne projekte...
ESP32 38pinska razširitvena plošča v2 omogoča enostavno povezovanje ESP32 krmilnikov z različnimi senzorji ter pospešuje razvoj prototipov za uporabnike in razvijalce...
Kako dodati ploščo ESP32 v Arduino IDE?
Arduino Integrated Development Environment (IDE) je odprtokodno razvojno okolje, ki je namenjeno programiranju in razvijanju projektov z Arduino platformo. Omogoča programiranje mikrokrmilnikov s preprostim in uporabniku prijaznim vmesnikom ter različnimi funkcijami za urejanje, preverjanje in nalaganje kode na mikrokrmilnik.Arduino IDE ima vgrajen “Serial Monitor”, ki omogoča uporabnikom spremljanje in komunikacijo s serijskim vmesnikom mikrokrmilnika, kar omogoča preverjanje delovanja in debugiranje programa.Poleg tega Arduino IDE podpira različne knjižnice, ki jih lahko uporabite pri razvoju projektov, kar olajša uporabo in integracijo senzorjev in drugih modulov.
Arduino IDE je preprost za uporabo in zato zelo priljubljen med začetniki v svetu mikrokrmilnikov, saj ne zahteva predhodnega znanja programiranja.
Dodajanje plošče ESP32 v Arduino IDE je preprost postopek, ki vključuje naslednje korake:Odprite Arduino IDE in pojdite na meni “File”.
Izberite “Preferences”.
V polje “Additional Boards Manager URLs” vnesite URL naslov “https://dl.espressif.com/dl/package_esp32_index.json”.
Kliknite “OK”.
Nato odprite meni “Tools” in izberite “Board”.
Izberite “Boards Manager”.
V iskalno polje vnesite “ESP32”.
Izberite najnovejšo različico in kliknite na gumb “Install”.
Počakajte, da se namestitev konča.
Sedaj lahko izberete ploščo ESP32 tako, da greste v meni “Tools”, izberete “Board” in nato izberete “ESP32 Dev Module”.Sedaj lahko začnete pisati in nalagati programe na vašo ploščo ESP32.
Za nalaganje programa na ESP32 v Arduino IDE, najprej potrebujemo ustrezno konfiguracijo plošče in programa. To smo že nastavili v prejšnjem koraku, zdaj pa bomo napisali preprost program, ki bo zasvetil LED na plošči.Odprite Arduino IDE in izberite “File” > “New” za začetek novega programa.
Napišite naslednji program:
const int LED_PIN = 2;
void setup() {
pinMode(LED_PIN, OUTPUT);
}
void loop() {
digitalWrite(LED_PIN, HIGH);
delay(1000);
digitalWrite(LED_PIN, LOW);
delay(1000);
}Naložite program v ploščo tako, da kliknete na “Upload” ikono v orodni vrstici (ali izberete “Sketch” > “Upload”).
Počakajte, da se program naloži na ploščo in se začne izvajati. LED bi moral utripati vsako sekundo.
To je le preprost primer, kako lahko uporabite ESP32 z Arduino IDE. Obstaja veliko več funkcij in knjižnic, ki jih lahko uporabite za izdelavo različnih projektov.
Lorem ipsum dolor sit amet, consectetur adipiscing elit. Ut elit tellus, luctus nec ullamcorper mattis, pulvinar dapibus leo.
Koliko moči porabi ESP32?
Poraba energije je pomembna lastnost mikrokrmilnikov, saj ima lahko velik vpliv na trajanje baterije v napravah, ki uporabljajo mikrokrmilnik. ESP32 je znana po relativno nizki porabi energije v primerjavi z drugimi mikrokrmilniki.ESP32 ima vgrajeno napajalno enoto z nizko napetostjo, ki omogoča delovanje v širokem razponu napetosti. Poleg tega ima tudi možnosti za optimizacijo porabe energije, kot so globoke spanje, ki omogoča, da se naprava popolnoma izklopi in porabi le nekaj mikroampov, ter način delovanja, ki omogoča izmenično delovanje posameznih jeder procesorja za bolj učinkovito porabo energije.Obstaja tudi več načinov za zmanjšanje porabe energije v programski kodi, kot so uporaba prekinitvenih rutin, ki omogočajo, da naprava preklopi v globoko spanje, ko ni potrebe po obdelavi, ter optimizacija uporabe senzorjev in drugih zunanjih komponent.
V primerjavi z drugimi mikrokrmilniki, kot so Arduino in Raspberry Pi, ima ESP32 v povprečju nižjo porabo energije, kar ga naredi privlačno izbiro za naprave z omejenim virom energije, kot so senzorji na baterije, nosljive naprave in podobno.
ESP32 ima več načinov delovanja, ki se razlikujejo po porabi energije. Način delovanja lahko izberemo glede na potrebe aplikacije in s tem optimiziramo porabo energije.Najpreprostejši način delovanja je aktivno delovanje, kjer je naprava v celoti vklopljena in porabi največ energije. V tem načinu se uporabljajo vsi procesorski viri, kar omogoča največjo hitrost obdelave podatkov.Obstaja pa tudi način delovanja z imenom “deep sleep”, kjer se naprava lahko popolnoma izklopi in porabi zelo malo energije. V tem načinu se lahko poraba zniža na nekaj mikroampov. V tem načinu se naprava zbudi le, ko prejme signal ali ko se določi časovna omejitev.
Med tema dvema načinoma obstaja tudi več načinov, ki omogočajo izmenično delovanje jeder procesorja in s tem optimizirajo porabo energije. To so načini “light sleep” in “modem sleep”. V načinu “light sleep” se eno jedro procesorja izklopi in naprava deluje z manjšo hitrostjo, kar omogoča varčevanje z energijo. V načinu “modem sleep” pa se izklopi tudi omrežna povezava.
Poleg tega ima ESP32 tudi posebne funkcije, kot je RTC (Real Time Clock), ki omogoča natančno spremljanje časa in porabe energije, ter Deep Sleep Timer, ki omogoča natančno nastavitev globine spanja.
Skupaj z optimizacijo programiranja in uporabo zunanjih senzorjev in komponent lahko ESP32 doseže izjemno nizko porabo energije, kar ga naredi zelo uporaben za aplikacije z omejenim virom energije.
ESP32 ima vgrajene tehnike varčevanja z energijo, ki omogočajo optimalno uporabo baterije ali drugega vira energije. Nekatere od tehnik so:Sleep mode: ESP32 lahko preide v sleep mode, kjer porabi zelo malo energije. V tem načinu lahko ohranja svoje notranje pomnilnike, vendar ne opravlja nobenih drugih nalog. Tako lahko prihranite energijo, ko vaš program ne potrebuje aktivne povezave ali delovanja.Deep sleep mode: To je še bolj varčen način, v katerem se CPU in večina notranjih komponent izklopijo. V tem načinu lahko ESP32 še vedno beleži dogodke, kot so časovniki in prekinitve.
Light sleep mode: To je nekakšna vmesna stopnja med sleep in deep sleep mode. CPU se izklopi, nekateri periferni komponenti pa ostanejo aktivni.
Dynamic Frequency Scaling (DFS): To je tehnika, s katero lahko ESP32 prilagodi svojo hitrost procesiranja glede na obremenitev in zahteve delovanja. S tem se zmanjša poraba energije, kadar ni potrebno hitro procesiranje.
Clock gating: To je tehnika, s katero se izklopijo neaktivni deli čipa, kot so moduli, ki jih ne uporablja vaš program. Tako se zmanjša poraba energije.
S pravilno uporabo teh tehnik varčevanja z energijo lahko podaljšate življenjsko dobo baterije vašega ESP32 projekta in zmanjšate porabo energije.
Zaključek
Članek se je osredotočal na mikrokrmilnik ESP32 in njegovo uporabo v različnih projektih. V članku smo predstavili zgodovino ESP32, njegovo arhitekturo in načine programiranja. Poudarili smo tudi porabo energije ESP32 in tehnike varčevanja z energijo ter primerjali ESP32 z drugimi priljubljenimi mikrokrmilniki. Dodatno smo opisali korake za dodajanje ESP32 v Arduino IDE, povezovanje z brezžičnim omrežjem in dostopanje do interneta. Opisali smo tudi različne vhode in izhode na ESP32.Skupno gledano, ESP32 je zelo zmogljiv in prilagodljiv mikrokrmilnik, ki se lahko uporablja v številnih projektih. Njegove prednosti vključujejo vgrajeno brezžično povezljivost, veliko število vhodov in izhodov ter zmogljivost procesiranja podatkov. Slabosti vključujejo večjo porabo energije v primerjavi z drugimi mikrokrmilniki in nekoliko višjo ceno.
Zaključno, ESP32 je eden izmed najbolj priljubljenih mikrokrmilnikov na trgu in zagotavlja odlične zmogljivosti za različne aplikacije.
ESP32 je močan in vsestranski mikrokrmilnik, ki ima velik potencial za širok spekter aplikacij. Zmogljivost in funkcionalnost ESP32 ga postavljata v vrh mikrokrmilnikov na trgu. Poleg visoke hitrosti in zmogljive arhitekture ima tudi različne periferne naprave, ki mu omogočajo upravljanje različnih senzorjev in izhodnih naprav. Prav tako ima vgrajeno podporo za brezžične protokole, kot so Wi-Fi in Bluetooth, ki odpirajo veliko možnosti za povezljivost in Internet of Things aplikacije.Uporaba ESP32 v kombinaciji z Arduino IDE omogoča preprosto programiranje in razvoj aplikacij, kar je pritegnilo veliko razvijalcev po vsem svetu. Poleg tega je nizka poraba energije ESP32 pomembna značilnost za aplikacije, ki zahtevajo daljšo življenjsko dobo baterije.
Kljub svojim prednostim pa ESP32 ni brez pomanjkljivosti. Nekateri razvijalci opozarjajo na težave s stabilnostjo programske opreme in omejitve velikosti pomnilnika. Vendar pa se te težave zdi, da so zmanjšane z nadaljnjimi izboljšavami in posodobitvami programske opreme.
Kot celota, ESP32 predstavlja močno orodje za razvijalce, ki iščejo zmogljiv mikrokrmilnik za svoje projekte. Z velikim naborom funkcionalnosti, široko podporo skupnosti in nizko porabo energije, se zdi, da je ESP32 eden najboljših mikrokrmilnikov na trgu.
Ključne besede
strojno učenje, umetna inteligenca, algoritmi, modeli, podatki, nadzorovano učenje, nenadzorovano učenje, ojačevalno učenje, aplikacije, izzivi, varnost, zasebnost, etika, regulacija.