Крошечный IoT-модуль за $ 7 упаковывает WiFi, BLE и датчики, работает FreeRTOS

[Обновлено: 8 сентября] - COM «ESP3212» от SeeedStudio подключает Espressif-ориентированный IoT-ориентированный ESP32 к ESP8266 SoC, который использует более быстрый Tensilica LX6 MCU и добавляет BLE и датчики.

В настоящее время поставляется Espressif, высокоинтегрированный и ожидаемый ESP32, последовавший за его популярной беспроводной системой на кристалле ESP8266.
Он доступен как часть крошечного компьютера-модуля SeedStudio ESP3212, а также на собственной, немного более крупной плате эталонного дизайна ESP-WROOM-32 от Espressif и более обширной плате разработки ESP32.

За последние два года SoC ESP8266 был чем-то вроде истории Золушки в мире хакеров IoT.
Он особенно популярен среди разработчиков Arduino, которые использовали модули на основе ESP8266 для добавления Wi-Fi в проекты Arduino, не требуя гибридной конструкции на основе Linux, в которой используется модуль WiFi, такой как Qualcomm AR9331.

Espressif, небольшая, но быстрорастущая компания, базирующаяся в Китае, была удивлена ​​ударом, нанесенным ей, и в прошлом изо всех сил пыталась поддержать и документировать ESP8266, чтобы удовлетворить неожиданно ускоряющийся спрос.
Тем не менее, сотни процветающих проектов, основанных на модулях ESP8266, появились благодаря процветающему сообществу открытого исходного кода, которое помогло документировать SoC и разработало для него набор инструментов с открытым исходным кодом.

ESP8266 был включен в широкий спектр более коммерческих IoT-модулей и одноплатных компьютеров, таких как Arduino Srl Arduino Uno WiFi и Arduino STAR Otto от Arduino Srl.
Это также найдено в новом 4Duino-24 от 4D Systems, среди других плат.

Espressif ESP32 SoC подробнее


Эспрессиф ESP32

Беспроводная система ESP32, встроенная в процессор с низким энергопотреблением TSNC 40 нм, является не заменой ESP8266, а более дорогим родственником.
Он также поддерживает автономную работу или использование в качестве подчиненного устройства, например, в качестве подсистемы, встроенной в плату Arduino.

В отличие от ESP8266, ESP32 обеспечивает двухрежимный Bluetooth 4.2 с классической устаревшей поддержкой и поддержкой LE (низкое энергопотребление).
SoC также предлагает более быстрый, до 150 Мбит / с HT40 (ширина канала 40 МГц) 2,4 ГГц WiFi по сравнению с предыдущим HT20 WiFi.


Блок-схема Espressif ESP32 SoC (слева) и схема расположения микросхем

(нажмите на картинку, чтобы увеличить)

Wi-Fi 802.11b / g / n / e / i поставляется с интегрированной основной полосой, стеком и LWIP, а также встроенными разъемами на печатной плате и внешней антенной IPEX.
Режим 802.11i предлагает дополнительные функции безопасности, а режим 802.11e обеспечивает управление несколькими очередями для QoS.
WPS безопасность и поддержка Wi-Fi Direct также доступны.

Многие из усовершенствований ESP32 связаны с переходом на 32-разрядный процессор Cadence Tensilica Xtensa LX6 (PDF) , двухъядерный MCU, анонсированный в январе 2015 года, с повышением тактовой частоты от 80 МГц до 240 МГц и производительностью 600 DMIPS.
В ESP8266 используется более старый одноядерный 80-МГц процессор Tensilica Xtensa L106.

ESP32 SoC от Espressif оснащен 520 КБ ОЗУ (от 160 КБ) и 448 КБ ПЗУ и поддерживает до 64 МБ внешней флэш-памяти (через до четырех модулей QSPI 16 МБ), а также до 8 МБ внешней SRAM с 8-, 16- и 32-битные варианты доступа.
Устройство также имеет встроенные функции безопасности, включая протоколы WEP / WPA WiFi и аппаратное ускорение шифрования AES, SHA2, RSA-4096 и Elliptical Curve.

Новые функции ESP32 предлагают новый Ethernet MAC и более широкий спектр интерфейсов.
Они включают почти вдвое больше сигналов GPIO с 36, все из которых предлагают поддержку ввода / вывода ШИМ / таймер и допуск 5В.

GPIO предлагает новый интерфейс CAN 2.0, 10-кратный емкостный сенсорный интерфейс и интерфейсы датчиков температуры, а в некоторых случаях выдает больше сигналов на интерфейс для других входов / выходов.
Теперь вы получаете 3x или 4x SPI и 2x или 3x UARTS, в зависимости от конфликтующей страницы продукта и спецификаций, представленных Espressif.

GPIO также доступен в 2x I2C, 2x I2S, 2x 10-битном ЦАП и 12-битном, до 16-канального АЦП, по сравнению с предыдущим 10-битным.
Дополнительный GPIO включает в себя хост-интерфейс SD / eMMC / SDIO и подчиненные интерфейсы SDIO / SPI, а также ИК-порт, ШИМ двигателя, светодиодную ШИМ и интерфейс отладки OpenOCD.
Есть также датчик Холла, сверхмалошумящий аналоговый усилитель и генератор на 32 кГц, в дополнение к другим таймерам и генераторам.

ESP32 работает при напряжении от 2,5 до 3,6 В и предлагает функции энергосбережения, в том числе динамическое разделение мощности и ток глубокого сна 5 мкА или 2,5 мкА, в зависимости от цитирования.
Опять же, SoC поддерживает широкий температурный диапазон от -40 до 125 ° C.

К настоящему времени Espressif создала две конструкции платы вокруг своей ESP32 SoC, а другие разработки были в очереди.
Первый «Совет по разработке ESP32» (показан ниже) был создан главным образом для внутренней отладки, тестирования и начальной разработки программного обеспечения ESP32.


ESP32 Совет по развитию

(щелкните изображение, чтобы увеличить)

Первая плата предлагает открытые контакты для GPIO, а также отдельный банк контактов UART.
Он обеспечивает питание от 2,2 до 3,6 В, разъем питания и несколько выключателей питания.
Другие функции включают в себя пару 8-значных тумблеров и антенный разъем.
Утверждается, что конструкция платы поддерживает диапазон рабочих температур от -40 до 85 ° C, по-видимому, для расширенного тестирования температуры и квалификации SoC ESP32.

В дополнение к плате разработки ESP32 Espressif также разработал дизайн для крошечной эталонной платы ESP-WROOM-32 размером 25,5 x 18 мм (см. Ниже).
ESP-WROOM-32, по-видимому, нацелен на ускорение распространения сторонних модулей на основе ESP32, аналогичных тем, которые в настоящее время используют ESPress66 Espressif.


Принципиальная схема ESP-WROOM-32 и детали платы

(нажмите на картинку, чтобы увеличить)

Схемы для эталонного дизайна ESP-WROOM-32 уже доступны.
Кроме того, плата поддерживается пакетом FreeRTOS SDK с открытым исходным кодом , который предназначен для работы на рабочем столе x86 на основе Debian или Ubuntu Linux.
Ожидается, что будущие эталонные дизайны будут поддерживать такие функции, как ЖК-интерфейсы, сенсорные панели и последовательное соединение с USB.

Модуль ESP32 на базе ESP32 от SeeedStudio

Модуль SeeedStudio ESP3212, по-видимому, является одной из первых плат, созданных на основе немного более крупного эталонного дизайна Espressif ESP-WROOM-32.
Компания нацеливает ESP3212 на маломощные концентраторы датчиков IoT, регистраторы, вложения видео стримеров и другие приложения домашней автоматизации и ячеистой сети.


SeeedStudio ESP3212 вид спереди и сзади

(нажмите на картинку, чтобы увеличить)

Модуль 24 x 16 x 3 мм ESP3212 добавляет RTC с 16 КБ SRAM, а также 4 МБ флэш-памяти SPI через модуль Winbond W25Q32FV.
Модуль ESP3212 работает от 3,0 до 3,6 В со средним рабочим током 90 мА.
Крошечная плата также включает в себя встроенную антенну 3DBi PCB.
Модуль SeeedStudio поддерживает широкий диапазон рабочих температур от -40 до 50 ° C.


SeeedStudio ESP3212 угловой вид и детали модуля

(нажмите на картинку, чтобы увеличить)

Неудивительно, что ESP3212 поставляется с прошивкой ESP32 FreeRTOS SDK и с наборами инструментов с открытым исходным кодом, основанными на GCC.

Дальнейшая информация

Модуль ESP3212 компании SeeedStudio, основанный на SoC Espressif ESP32, доступен для предварительного заказа по цене 6,95 долл. США за одну порцию в диапазоне от 5,91 долл. США за заказ из 50 штук.
По словам Сиеда, единичные поставки в США обходятся в 4,79 долл., Но объемные заказы получают значительные скидки.
После быстрой отправки исходной партии модуль будет отправлен примерно 10 октября. Более подробную информацию можно найти на странице продукта Seeed ESP3212 .

ESPressif ESP32 SoC теперь поставляется.
Дополнительную информацию можно найти на этой странице продукта ESP32 , на этой странице GitHub и на этом неофициальном сайте ресурсов ESP32 .
Дополнительную информацию о ESP-WROOM-32 компании, которая, по-видимому, в настоящее время не поставляется, можно найти на веб-сайте компании, здесь , в том числе в техническом описании ESP-WROOM-32 [PDF] .