Placa dezvoltare ESP32, ESP-WROOM-32, WiFi si Bluetooth BLE, DevKit1

Acest tutorial foloseste chiar placa ESP32 DevKit V1 cu modulul ESP-WROOM-32, programata din Arduino IDE prin USB Type-C, fara alta placa de dezvoltare. Placa este un punct de plecare pentru proiecte IoT, iar primul test util este sa comandati un LED extern, ca sa verificati ca programul se incarca si ca pinii functioneaza.

In exemplu aprindeti si stingeti un LED rosu de 5 mm conectat la pinul D23 printr-o rezistenta de 220 ohmi, iar starea LED-ului o urmariti si pe monitorul serial.

Cum functioneaza:

Pinul D23 corespunde pinului GPIO23 al modulului. Cand programul il seteaza pe HIGH, pinul furnizeaza 3.3 V si prin LED trece curent. Cand il seteaza pe LOW, pinul este la 0 V si LED-ul se stinge. Alimentarea de 5 VDC vine de la calculator prin cablul USB Type-C, iar un regulator de pe placa o reduce la 3.3 V pentru modul.

Rezistenta limiteaza curentul prin LED. Un LED rosu are o cadere de tensiune de aproximativ 2.0 V, deci curentul este I = (3.3 V - 2.0 V) / 220 ohmi, adica aproximativ 5.9 mA. Valoarea este sigura pentru un pin GPIO. Pentru un curent de 10 mA ar fi necesara o rezistenta de aproximativ 130 ohmi, iar 220 ohmi ofera o margine confortabila.

Cu pauza de 500 ms in starea HIGH si 500 ms in starea LOW, perioada de clipire este de 1000 ms, adica 1 Hz.

Am ales D23 pentru ca este un pin de iesire obisnuit. Pinii D34, D35, VP si VN sunt numai intrari, iar pinii D2, D12, D15 si GPIO0 sunt pini de configurare la pornire, deci este mai bine sa fie evitati pentru un test simplu.

Conectare:

Alimentati placa doar prin cablul USB Type-C conectat la calculator (5 VDC). Nivelul logic al pinilor este de 3.3 V, deci LED-ul se conecteaza direct prin rezistenta, fara convertor de nivel. LED-ul are piciorul lung (anod, A) catre rezistenta si piciorul scurt (catod, K) catre masa.

Butoane, reglaje si indicatoare:

Pasul 1: conectati cablul USB Type-C intre placa si calculator. Daca incarcarea esueaza, apasati si mentineti butonul BOOT inainte de conectare si pe durata UPLOAD-ului.

Pasul 2: dupa mesajul de incarcare terminata in Arduino IDE, eliberati butonul BOOT si apasati o data butonul EN.

Pasul 3: verificati ca LED-ul extern clipeste o data pe secunda si ca monitorul serial afiseaza alternativ mesajele ON si OFF.

Placa si biblioteci:

In Arduino IDE deschideti File > Preferences si adaugati in campul Additional boards manager URLs adresa https://espressif.github.io/arduino-esp32/package_esp32_index.json. Apoi deschideti Tools > Board > Boards Manager, cautati esp32 si instalati pachetul esp32 de la Espressif Systems.

Selectati din Tools > Board > esp32 placa ESP32 Dev Module, iar la Tools > Port alegeti portul serial al placii.

Programul foloseste doar functiile incluse in pachetul ESP32, deci nu trebuie instalata nicio biblioteca.

Codul:

Programul de mai jos configureaza pinul D23 ca iesire si il comuta o data pe secunda, afisand starea pe monitorul serial.

/*
  ESP32 DevKit V1 - blink an external LED on GPIO23
  Board (Arduino IDE): ESP32 Dev Module
  Board package: esp32 by Espressif Systems (installed from Boards Manager)
  Libraries: none, only the core functions of the ESP32 package are used
  Wiring:
    D23 (GPIO23) -> 220 ohm resistor -> LED anode (long leg)
    LED cathode (short leg) -> GND
*/
// Pin the external LED is connected to (D23 = GPIO23)
const int LED_PIN = 23;
// Time spent in each state, in milliseconds
const unsigned long BLINK_DELAY_MS = 500;
void setup() {
  // Start the serial port used by the serial monitor
  Serial.begin(115200);
  // Configure the LED pin as a digital output
  pinMode(LED_PIN, OUTPUT);
  Serial.println("ESP32 LED blink started");
}
void loop() {
  // Turn the LED on (pin at 3.3 V)
  digitalWrite(LED_PIN, HIGH);
  Serial.println("LED ON");
  delay(BLINK_DELAY_MS);
  // Turn the LED off (pin at 0 V)
  digitalWrite(LED_PIN, LOW);
  Serial.println("LED OFF");
  delay(BLINK_DELAY_MS);
}

Cum functioneaza codul:

Constanta LED_PIN are valoarea 23 si indica pinul D23 (GPIO23) la care este conectat LED-ul extern. Constanta BLINK_DELAY_MS are valoarea 500 si stabileste durata fiecarei stari in milisecunde.

In functia setup() se porneste portul serial la 115200 baud cu Serial.begin(115200), apoi pinul LED_PIN este configurat ca iesire cu pinMode(LED_PIN, OUTPUT).

In functia loop() se seteaza pinul pe HIGH cu digitalWrite(LED_PIN, HIGH), se afiseaza mesajul LED ON, se asteapta BLINK_DELAY_MS, apoi se seteaza pinul pe LOW, se afiseaza LED OFF si se asteapta din nou. Functia se repeta continuu.

Rezultat:

Deschideti monitorul serial din Arduino IDE la viteza de 115200 baud. Mesajele ON si OFF apar alternativ la fiecare jumatate de secunda, iar LED-ul extern clipeste in acelasi ritm.

ESP32 LED blink started
LED ON
LED OFF
LED ON
LED OFF
LED ON
LED OFF
LED ON
LED OFF

Probleme frecvente:

Incarcarea programului da eroare de conectare. Cauza este de obicei faptul ca placa nu a intrat in modul de incarcare. Apasati si mentineti butonul BOOT (sau legati GPIO0 la GND) la conectarea cablului si pe durata UPLOAD-ului, apoi apasati EN.

Portul nu apare in Arduino IDE. Cauza poate fi un cablu USB doar pentru incarcare sau lipsa driverului convertorului CP2102. Folositi un cablu care transmite si date si instalati driverul CP210x de pe site-ul producatorului.

LED-ul extern nu se aprinde. Verificati polaritatea: piciorul lung merge la rezistenta, iar cel scurt la GND. Verificati si ca rezistenta este legata la D23 si nu la un pin vecin.

Monitorul serial afiseaza caractere ciudate. Viteza selectata in monitorul serial difera de cea din cod. Alegeti 115200 baud.

Placa se reseteaza sau se opreste aleatoriu. Alimentarea este insuficienta, mai ales cand WiFi este activ. Folositi un port USB sau o sursa care ofera cel putin 500 mA si un cablu scurt.

Limitari si sfaturi:

Nivelul logic este de 3.3 V si pinii nu suporta 5 V. Folositi un translator de nivel logic pentru senzori cu iesiri de 5 V. Pinii D34, D35, VP si VN sunt numai intrari, iar cu WiFi activ pinii ADC2 nu pot fi cititi.

Dupa acest test puteti conecta un senzor I2C pe D21 (SDA) si D22 (SCL), puteti citi tensiuni analogice pe D34 sau puteti folosi WiFi si Bluetooth BLE pentru a trimite datele catre un server sau catre telefon.