ESP32-DevKitC NodeMCU 30pin Type-C: мощный старт в мир IoT

Плата разработчика ESP32-WROOM-32 DevKitC NodeMCU 30pin — это логичное продолжение легендарного чипа ESP8266 от компании Espressif Systems. Новый микроконтроллер ESP32 объединяет в себе не только популярные стандарты беспроводной связи WiFi и Bluetooth, но и открывает поистине широкие возможности для создания инновационных проектов с низким энергопотреблением. Это идеальное решение как для энтузиастов-любителей, так и для профессиональных разработчиков.

Сферы применения контроллеров ESP32 поистине безграничны. Они лежат в основе устройств для экосистемы Интернета вещей (IoT): от систем сбора и хранения данных и всевозможных датчиков до устройств аудио- и видеостриминга. ESP32 активно используется в домашней автоматизации для управления освещением, розетками и дверными замками, в промышленной робототехнике и системах мониторинга, в образовательных проектах и даже в детских игрушках. Обновлённая версия платы разработчика ESP32-WROOM-32 DevKitC NodeMCU 30pin комплектуется современным разъёмом Type-C для последовательного интерфейса USB.

Технические характеристики ESP32-DevKitC-30Pin

Основные параметры: Модель: ESP32-DevKitC-30Pin Type-C / NodeMCU-32S / ESP32-WROOM-32 DevKitV1 (аналог) Питание: 5В DC (порт USB TYPE-C, вывод +5V) Рабочее напряжение: 3.3В Потребляемый ток: до 500 мА Процессор и память: Контроллер: ESP-WROOM-32, 2-ядерный 32-битный процессор ESP32-D0WDQ6 Xtensa LX6 с низким энергопотреблением Тактовая частота: от 80 МГц до 240 МГц Встроенная память: 448 Кбайт ПЗУ, 520 Кбайт статической ОЗУ, 8 Кбайт быстрой и 8 Кбайт медленной статической ОЗУ для RTC-домена, 1 Кбит eFuse (256 бит занято системой, 768 бит для пользователя), 32 МБит (4 МБайт) ПЗУ 40МГц для приложения Беспроводная связь: Диапазон радиочастот: 2.4ГГц-2.5ГГЦ (2412М-2484М) Режимы WiFi: Клиент, Точка доступа, Клиент+Точка доступа (station, softAP, station+softAP) Протоколы WiFi: 802.11 b/g/n, до 150 Мбит/сек Выходная мощность в режиме 802.11b: +20.5 dBm Технологии: WiFi MAC и STBC 2х1 Антенна: PCB, разведена на плате в виде дорожки Bluetooth: Версия 4.2 BR/EDR и BLE спецификации Мощность передающего сигнала: +12dBm NZIF-приёмник с чувствительностью -97dBm Адаптивная перестройка рабочей частоты (AFH) Поддержка мульти-соединений в режимах классического BT и BLE Поддержка многоранговых соединений Piconect и Scatternet Поддержка голосовых кодеков CVSD и SBC Периферия и интерфейсы: Шифрование: WAPI, WEP, TKIP, AES, SHA-2, RSA, ECC Выводы общего назначения (GPIO): 25 Аналоговые входы (АЦП): 15, 12-бит Аналоговые выходы (ЦАП): 2, 8-бит Ток контакта GPIO: реком. 6 мА, макс. 12 мА Интерфейсы: GPIO, UART, I2C, I2S, SPI, PWM, Touch, Ethernet MAC, SDcard, SDIO, IrDA Скорость передачи данных UART: до 5 МБит/сек Встроенные сенсоры: датчики Холла, ёмкостный датчик касаний Программирование и совместимость: Поддержка ESP-IDF (SDK), Arduino IDE C/C++, ESPlorer IDE, NodeMCU Lua, MicroPython, PlatformIO Поддержка файловых систем SPIFFS, FATFS, RTOS Поддержка обновления прошивки по воздуху UART/OTA Физические параметры: Светодиодный индикатор: питание (красный), программируемый вывод GPIO2 (синий) Шаг между контактами: 2.54 мм Размеры: 28.2 х 12.9 х 51.5 (53) мм Вес нетто: 8.8 г.

Комплектация: 1х Плата WROOM-32 DevKitC NodeMCU 30pin TYPE-C Упаковка: Антистатический пакет, пенопропиленовый защитный вкладыш Размеры: 100 х 58 х 15мм Вес брутто: 10.1 г.

Компоновка платы ESP32-DevKitC-30pin

Порт USB Type-C

Порт USB Type-C на модуле ESP32-DevKitC-30pin соответствует спецификации USB 2.0. Он служит последовательным проводным интерфейсом для обновления прошивки платы, вывода отладочной информации (по умолчанию отключено) и является входом для 5-вольтового питания. Порт соединён со встроенным чипом CP2102 — преобразователем логических сигналов USB-UART/TTL, который обеспечивает связь с ESP32-WROOM-32 по шине UART.

Встроенный датчик Холла

ESP32-WROOM-32 оснащён резистивным датчиком на основе эффекта Холла. Этот чувствительный элемент измеряет силу магнитного поля и вырабатывает слабый аналоговый сигнал, пропорциональный уровню воздействия. Сигнал усиливается в интегрированной схеме ESP32 и передаётся на выводы S_VP и S_VN.

Режимы энергосбережения ESP32 и домен RTC

Чипсет ESP32 располагает сопроцессором с ультранизким энергопотреблением (ULP-сопроцессор) и поддерживает несколько режимов энергосбережения:

Активный режим — блоки радиопередатчиков постоянно включены, чип может передавать и принимать данные. Ток потребления: 95-240 мА.

Режим спящего модема — работают все функции, кроме WiFi и Bluetooth. Частота процессора автоматически регулируется. Потребляемый ток: 20-68 мА.

Режим лёгкого сна — процессор остановлен, но память, периферия RTC-домена и ULP-сопроцессор активны. Пробуждение возможно по событиям (MAC, хост, таймер RTC, внешние прерывания). Ток: не более 0.8 мА.

Режим глубокого сна — питание подаётся только на память и периферию RTC-домена (RTC_GPIO, RTC_I2C) и ULP-сопроцессор. Настройки WiFi и Bluetooth сохраняются в памяти RTC. Энергопотребление: 10-150 мкА.

Режим гибернации — кварцевый генератор на 8 МГц, ULP-сопроцессор и память RTC отключены. Активны только таймер RTC и некоторые контакты RTC GPIO. Рабочий ток: всего 5 мкА.

Расположение и назначение контактных выводов

Операции обмена цифровыми данными между контроллером и внешней периферией основаны на 3.3-вольтовой логике. Высокоуровневый сигнал (логическая единица) — это импульсы напряжением +2.64...+3.6 вольт. Низкоуровневый сигнал (логический ноль) — импульсы в интервале -0.3...+0.33 вольт. Многие выводы ESP32 имеют интегрированные схемы программного управления, устанавливающие уровень логического состояния (подтяжка к питанию или к земле). Большинство контактов могут быть мультиплексированы с различными интерфейсами (UART, I2C, I2S, PWM, HSPI, VSPI, EMAC и другими). Рекомендуемый ток отдельного вывода GPIO — 6 мА, максимальный — не более 12 мА.

? VCC 3V3 — вывод с напряжением 3.3 вольта для питания внешней периферии (не более 300мА)
? CHIP_EN — вход логического сигнала управления: высокий — включение (Enable), низкий — перезапуск контроллера (Reset)
? GPIO0 ~ GPIO33 — выводы общего назначения. GPIO0 имеет функцию переназначения: низкий уровень при включении/сбросе запускает режим загрузки ПО через UART0/USB. GPIO34, 35, 36 и 39 работают только на вход
? RTC(GPIO0) ~ RTC(GPIO39) — входы домена питания реального времени RTC. Поддерживается пробуждение из режима лёгкого сна
? S_VP (positive), S_VN (negative) — выходы встроенного датчика Холла, подключённого к внутреннему усилителю сигнала АЦП1
? 32K_XP (positive), 32K_XN (negative) — входы внешнего кварцевого генератора частоты 32.768 КГц
? VDET_1, VDET_2 — аналоговые входы домена RTC. Поддерживается вывод из режимов энергосбережения
? VCC 5V — вход стабилизированного 5-вольтового питания / выход напряжения шины USB

Обратите внимание! Большинство выводов общего назначения ESP32 рассчитано на ток нагрузки до 12 мА и напряжение не более 3.3 вольт. Превышение этих характеристик может привести к необратимому повреждению микроконтроллера.

Специальные функции и интерфейсы

? ADC1_X, ADC2_X — каналы аналого-цифровых преобразователей АЦП1 и АЦП2 с 12-битной разрядностью (диапазон значений 0-4095). Функция АЦП2 недоступна при активном WiFi-подключении
? DAC_1, DAC_2 — цифро-аналоговые преобразователи ЦАП1 и ЦАП2 (разрядность 8 бит, значения 0-255)
? UART — интерфейс асинхронной последовательной шины (линии RX и TX). Внутри ESP32 реализовано три аппаратных блока UART. По умолчанию в Arduino IDE предопределена одна UART-шина.

? I2C/IIC/TWI — двунаправленный последовательный интерфейс (линии SDA и SCL). Поддерживает до 127 параллельных устройств. В ESP32 есть 2 аппаратных блока I2C с произвольным назначением на любой GPIO в режимах ведущий/ведомый. По умолчанию в Arduino IDE используется одна I2C-шина: GPIO22 (WIRE_SCL) и GPIO21 (WIRE_SDA).
? SPI — шина последовательного периферийного интерфейса (SPI, HSPI, VSPI) в режимах ведущий/ведомый. Включает линии MOSI, MISO, SCLK, SS(CS). Шина SPI занята внутренней flash-памятью, шина VSPI активна по умолчанию.

? I2S — последовательный синхронный протокол для передачи аудиоданных. В ESP32 интегрированы 2 независимых 3-проводных контроллера I2S (I2S0, I2S1) с поддержкой режимов ведущий/ведомый. Линии BCLK, WS и SD мультиплексируются на любых GPIO. Передача сигналов PDM в режиме ЦАП/АЦП предусмотрена только в I2S0
? Touch0~9 — входы ёмкостного сенсорного датчика, реагирующего на прикосновение. Поддерживается функция пробуждения из энергосберегающих режимов
? SD/SDIO/MMC — хост-интерфейс (HS2) для карт памяти стандарта SD V3.01
? SDIO/SPI — периферийный интерфейс для карт памяти спецификации SDIO 2.0
? PWM (ШИМ) — цифровой сигнал с широтно-импульсной модуляцией. Поддерживается на любом GPIO, кроме портов 34-36 и 39
? Ethernet MAC (EMAC) — интерфейсы MII/RMII управления доступом к среде, совместимые со стандартом IEEE-802.3-2008. Для подключения к физической сети требуется внешнее PHY-устройство, подключаемое через 17-сигнальный MII или 9-сигнальный RMII интерфейс.

Документация и программное обеспечение

> Спецификация ESP-WROOM-32 V3.7
> Технический справочник ESP32 V5.8
> Спецификация SL CP2102 V1.8.1
> Поддержка NodeMCU-32S в среде PlatformIO
> Приложение для обновления ПО Flash Download Tools_V3.6.7
> Оригинальная прошивка AI-Thinker NodeMCU-32S (ESP-IDF v2.0)
> Прошивка для SoC WiFi ESP32, основанная на Lua NodeMCU
> Среда программирования NodeMCU ESPlorer
> Загружаемая библиотека ESP32 Espressif для Arduino IDE
> Фреймворк (SDK) ESP-IDF разработки приложений на SoC Espressif для Windows, Linux, macOS