ESP und MicroPython Basics - mit dem Arduino Sensor Kit Base

as small as a credit card ESP32

Der ESP32 ist ein 32-Bit-Mikrocontroller der Firma Espressif Systems inklusive einem Wifimodul. Durch die Ansteuerung von Sensoren und Aktoren können in Verbindung mit dem Wifi Daten über das Netzwerk versendet werden und so ein cyberphysisches System mit dem Raspberry Pi entworfen werden. In diesem Zusammenhang spricht man auch vom "IOT - internet of things".

Das ESP32-R32-Entwicklerboard hat 32 Pins. Im Gegensatz zum ESP8266 hat der ESP32 eine höhere Leistung und Funktionalität. Er hat einen Dual- Core-Prozessor mit 512 kB SRAM und mehr GPIO-Pins. Abb. 1 zeigt das Pinlayout des ESP32-R32-Boards.

23 digitale IOs, Interrupts und PWM-Ausgänge
I2C/SPI/one-wire Schnittstellen
16 ADC - analoge Eingänge (3.2 V max input) und 2 DAC
5 V, 3.3 V, USB Anschluss
programmierbar mit MicroPython
kompatibel mit Arduino Sensor Kit Base mit 4-Pin-Grove-Steckern

Weitere Infos zum ESP unter:

espressif.com

Aktoren und Sensoren

Mikrocontroller können Sensoren auslesen und Aktoren ansteuern. Sensoren erfassen pyhsikalische Größen (wie bspw. Temperatur und Luftfeuchtigkeit), aber auch physische Größen (wie bspw. den Tastendruck) und wandeln diese in elektrische Signale um.

Aktoren empfangen elektrische Signale und wandeln diese in eine physikalische Aktion (wie Licht, eine Anzeige oder eine Bewegung) um.

Man kann Aktoren und Sensoren wie folgt klassifizieren

Sensoren für Raumklima
Temperatur
Luftfeuchte, auch Hygrometer
Umgebungslicht
CO₂

Bewegungs- und Positionssensoren
Bewegungsmelder
Abstandssensoren
Beschleunigung
GPS

Elektrische Sensoren
Spannungsmesser
Stromsensoren
Energie

Bewegungs- und Stellaktoren
Servomotor
Gleichstrommotor
Schrittmotor

Ausgabeaktoren
LED
Summer (engl. buzzer)
Display

Energieaktoren
Heizelement
Relais
Beleuchtung

Beachte: Sensoren erfassen pyhsikalische Größen (wie bspw. Temperatur und Luftfeuchtigkeit), aber auch physische Größen (wie bspw. den Tastendruck) und wandeln diese in elektrische Signale um.

Aktoren empfangen elektrische Signale und wandeln diese in eine physikalische Aktion (wie Licht, eine Anzeige oder eine Bewegung) um.

ESP32-Pin-Mapping für das Arduino Sensor Kit Base

Wir betreiben den ESP32 gemeinsam mit dem Arduino Sensor Kit Base. Abbildung 2 zeigt das zugehörige Pin-Mapping, das als Grundlage für die Programmierung der einzelnen Sensoren dient.

Das Sensor Kit Base besitzt 16 Grove-Buchsen und hat folgende Sensoren und Aktoren bereits angeschlossen:

Sensoren
Taster und Poti (ADC)
Licht (ADC) Lautstärke (ADC)
Temperatur und Luftfeuchtigkeit (I2C)
Luftdruck und Beschleunigung (I2C)

Aktoren
LED
Summer (engl. buzzer)
OLED Display

you will need ESP Stückliste

Arduino Sensor Kit base ESP32 — Abb. 3 Arduino Sensor Kit Base mit ESP32 und Sensoren ...

ESP
ESP32 R32
Arduino Sensor Kit Base

Add-ons
USB 2.0 USB-Micro-B Stecker auf USB-C Stecker
GROVE - RGB LED STICK 10fach von Seedstudio

install Thonny IDE zur Programmierung des ESP mit MicroPython

Lade die Thonny IDE herunter:

thonny.org

Starte die Software und schließe per USB den ESP32 an Deinen Rechner an. Wähle unter Thonny>Settings im Reiter Interpreter> folgende Daten aus:

`Interpreter`	`MicroPython (ESP32)`
`Port or WebREPL`	`USB Serial ...`

Zum Aktualisieren oder Installieren des MicroPython-Interpreters auf dem ESP32 klicke in dem geöffneten Fenster auf MicroPython installieren oder aktualisieren.

`Target Port`	`USB Serial ...`
`MicroPython family`	`ESP32`
`vaiant`	`Espressif • ESP32 / WROOM`
`version`	aktuelle Version wählen ...

Bei Problemen mit dem USB-Serial-Treiber: Sollte der Gerätetreiber für den USB-Serial-Port nicht installiert sein, kommt im Gerätemanager unter "Andere Geräte" bei "USB-Serial" ein gelbes Warndreieck. Mit Rechtsklick auf das Gerät kann man unter Details beim Eigenschaften-Dropdown die Hardware-ID herausfinden. So kann man im Internet auf der Herstellerseite den richtigen Treiber finden.

Bei Problemen mit Thonny: Sollte es nach dem Flashen zum Absturz von Thonny kommen, versuche es mit der Software Mu Editor. Die Software hat unter den Einstellungen einen Reiter ESP firmware flasher. Die aktuelle Firmware kann man unter micropython.org herunterladen.

Beachte: Der ESP32 lässt sich nur flashen wenn er nicht mit dem Sensor Kit Base verbunden ist.