{"id":1526,"date":"2021-04-21T14:17:25","date_gmt":"2021-04-21T14:17:25","guid":{"rendered":"https:\/\/open-boat-projects.org\/?page_id=1526"},"modified":"2023-05-08T23:30:27","modified_gmt":"2023-05-08T23:30:27","slug":"elektronikmodule-von-espressif","status":"publish","type":"page","link":"https:\/\/open-boat-projects.org\/de\/elektronikmodule-von-espressif\/","title":{"rendered":"Elektronikmodule von Espressif"},"content":{"rendered":"

F\u00fcr Bastler bietet die Welt der Elektronik interessante Mikrocontroller-Module mit denen man viele anspruchsvolle Projekte umsetzen kann. Dabei sind insbesondere Mikrocontroller interessant die sich einfach und unkompliziert programmieren lassen. Die Firma Atmel bietet eine Reihe von 8-Bit Mikrocontrollern an, in die viele Zusatzfunktionen integriert sind wie Programmspeicher, Datenspeicher, Z\u00e4hler, pulsweitenmodulierte Ausg\u00e4nge (PWM-Ausg\u00e4nge), Analog-Digital-Wandler (AD-Wandler),\u00a0 Digital-Analogwandler (DA-Wandler), serielle Schnittstelle (RS232), verschiedene Bussysteme (I2C) und vieles mehr, so dass man ohne gro\u00dfen Zusatzaufwand eigene Elektronik-Projekte umsetzen kann. Oft werden solche Mikrocontroller in Verbindung mit Entwicklerboards angeboten, wo der Mikrocontroller auf einer Platine aufgel\u00f6tet ist und eine Peripherieschaltung f\u00fcr die n\u00f6tige Minimalansteuerung vorhanden ist. \u00dcber Stiftleisten k\u00f6nnen die Ein- und Ausgabe-Pins des Mikrocontrollers erreicht werden. Der Arduino Uno ist ein solches beliebtes Entwicklerboard, das nur mit einer USB-Verbindung an einem PC betrieben werden kann.<\/p>\n

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Abb: Arduino Uno R3 (Urtyp)<\/p>\n

Der USB-Anschluss dient sowohl zur Betriebsspannungsbereitstellung als auch zur Programmierung und zum Debuggen von Programmen. Fr\u00fcher waren spezielle und teure Programmierger\u00e4te zur Programmierung der Mikrocontroller n\u00f6tig. Heute besitzen die meisten Mikrocontroller ein fest eingebautes Bootloader-Programm mit dem \u00fcber eine serielle Datenverbindung der Programmiervorgang abl\u00e4uft. Die serielle Schnittstelle ist meistens auf den Entwicklerboards mit einem USB-Seriell-Umsetzer ausgestattet, so dass man eine gew\u00f6hnliche USB-Verbindung am PC nutzen kann. Das Anwenderprogramm wird damit in den Programmspeicher geladen und anschlie\u00dfend ausgef\u00fchrt. Das Programm verbleibt dauerhaft im Programmspeicher bis es durch ein anderes \u00fcberschrieben wird und startet automatisch mit dem Einschalten der Betriebsspannung. Mit einer Programmierumgebung wie der Arduino IDE kann das Entwicklerboard in der Programmiersprache C oder C++ \u00fcber die USB-Verbindung programmiert werden.<\/p>\n

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Abb: Arduino IDE<\/p>\n

Die Arduino IDE enth\u00e4lt Bibliotheken verschiedenster Entwicklerboards \u00fcber die man das verwendete Entwicklerboard ausw\u00e4hlen kann. Die Bibliotheken stellt eine Vielzahl von Funktionen bereit, mit der die Hardware \u00fcber ein Programm angesprochen werden kann und dem Programmierer viel Arbeit abnimmt, weil er sich nicht um die eigentliche Hardwareansteuerung k\u00fcmmern muss. Mit einfachen Befehlen k\u00f6nnen selbst komplexe Abl\u00e4ufe wie z.B. die Kommunikation \u00fcber eine serielle Schnittstelle oder das Auslesen einer Analogspannung \u00fcber einen AD-Wandler ausgef\u00fchrt werden. Fr\u00fcher musste man \u00fcber detailliertes Hardwarewissen verf\u00fcgen und sich die jeweiligen Funktionen zur Ansteuerung der Hardware selber programmieren. Dies nehmen in gro\u00dfen Teilen die Bibliotheken ab und macht es dem Anwender damit sehr einfach. Die Funktionen sind meistens auch f\u00fcr andere Mikrocontroller-Chips und Entwicklerboards \u00fcbertragbar und k\u00f6nnen dort in gleicher Weise benutzt werden. Viele Entwicklerboards sind so aufgebaut, dass die IO-Pins einer standardisierten und festgelegten Anordnung folgen. Damit ist es m\u00f6glich Hardware-Zusatzmodule auf die Entwicklerboards aufzustecken. Man kann damit den Funktionsumfang der Schaltung deutlich erweitern. Zu den Hardware-Zusatzmodulen werden meistens Bibliotheken angeboten, die die Ansteuerung der Hardware f\u00fcr den Programmierer ebenfalls vereinfachen.<\/p>\n

Im Zeitalter des Internet of Things (IoT) nimmt die Bedeutung von vernetzten Ger\u00e4ten zu. Die Ger\u00e4te kommunizieren \u00fcber Netzwerke oder WiFi und k\u00f6nnen sogar mit dem Internet verbunden sein und ihre Daten mit entfernten Ger\u00e4ten austauschen. Die einfachen Entwicklerboards mit den 8-Bit-Mikrocontrollern sto\u00dfen an ihre Leistungsgrenzen, obwohl sie auch teilweise mit Zusatzmodulen IoT-f\u00e4hig gemacht werden k\u00f6nnen.<\/p>\n

Die Firma Espressif ist eine chinesische Firma und stellt kosteng\u00fcnstige 32-Bit-Mikrocontroller-Chips f\u00fcr IoT-Ger\u00e4te (ESP8266, ESP32) her. Die Mikrocontroller-Chips verf\u00fcgen \u00fcber Netzwerkschnittstellen zu WiFi und Bluetooth. Zudem sind sie wesentlich leistungsf\u00e4higer als 8-Bit-Mikrocontroller und verf\u00fcgen \u00fcber mehr Zusatzfunktionen. Die Chips haben einen fest eingebauten Bootloader und besitzen ein Real Time Operating System (RTOS), um die Netzwerkfunktionalit\u00e4t und andere zeitkritische Programmabl\u00e4ufe realisieren zu k\u00f6nnen. Die IoT-Chips werden in Kombination mit einem Speicherchip zu kleinen IoT-Modulen in Briefmarken-Gr\u00f6\u00dfe verbaut, die sich recht einfach in eigene Schaltungen integrieren lassen. Espressif bietet verschieden ausgestattete IoT-Module an. Die IoT-Module werden in selber Weise benutzt und programmiert wie der Arduino Uno. Es gibt eine Vielzahl von Entwicklerboards zum ESP8266 und ESP32. Auch die Arduino IDE l\u00e4sst sich zur Programmierung benutzen.<\/p>\n

In der nachfolgenden Tabelle werden die beiden Mikrocontroller-Chips ESP8266 und ESP32 gegen\u00fcber gestellt.<\/p>\n\n\n\n\n\n\n\n\n\n\n\n\n\n\n\n\n\n\n\n\n\n\n\n\n\n\n
Eigenschaft<\/strong><\/td>\nESP8266<\/strong><\/td>\nESP32<\/strong><\/td>\n<\/tr>\n
Mikrocontroller<\/td>\nSingle Core<\/td>\nDual Core<\/td>\n<\/tr>\n
Registerbreite<\/td>\n32 Bit<\/td>\n32 Bit<\/td>\n<\/tr>\n
Prozessor Typ<\/td>\nXtensa LX106<\/td>\nXtensa LX6<\/td>\n<\/tr>\n
Betriebssystem<\/td>\nRTOS<\/td>\nRTOS<\/td>\n<\/tr>\n
Max Frequenz<\/td>\n80…160 MHz<\/td>\n160…240 MHz<\/td>\n<\/tr>\n
Flash<\/td>\n4 MB<\/td>\n4 MB<\/td>\n<\/tr>\n
SRAM<\/td>\n160 KB<\/td>\n520 KB<\/td>\n<\/tr>\n
GPIO<\/td>\n17<\/td>\n36<\/td>\n<\/tr>\n
\u00a0Touch-Sensoren<\/td>\n\u2013<\/td>\n\u00a010<\/td>\n<\/tr>\n
\u00a0ADC Kan\u00e4le<\/td>\n\u00a01<\/td>\n\u00a016<\/td>\n<\/tr>\n
\u00a0ADC Aufl\u00f6sung<\/td>\n\u00a010-Bit<\/td>\n\u00a012-Bit<\/td>\n<\/tr>\n
\u00a0ADC Low-Noise Amplifier<\/td>\n\u2013<\/td>\n\u00a0Ja<\/td>\n<\/tr>\n
DAC (Digital-to-Analog Converter)<\/td>\n\u2013<\/td>\n1<\/td>\n<\/tr>\n
WiFi<\/td>\n802.11 b\/g\/n<\/td>\n802.11 b\/g\/n<\/td>\n<\/tr>\n
Bluetooth<\/td>\n\u2013<\/td>\nBluetooth, BLE<\/td>\n<\/tr>\n
\u00a0CAN 2.0<\/td>\n\u00a0\u2013<\/td>\n\u00a01<\/td>\n<\/tr>\n
\u00a0I2C<\/td>\n\u00a01<\/td>\n\u00a02<\/td>\n<\/tr>\n
\u00a0PWM Kan\u00e4le<\/td>\n\u00a08<\/td>\n\u00a016<\/td>\n<\/tr>\n
\u00a0Temperatur-Sensor<\/td>\n\u00a0\u2013<\/td>\n\u00a0Ja<\/td>\n<\/tr>\n
\u00a0Hall-Sensor<\/td>\n\u00a0\u2013<\/td>\n\u00a0Ja<\/td>\n<\/tr>\n
\u00a0Stromverbrauch (Aktiv)<\/td>\n\u00a080 mA<\/td>\n\u00a0260 mA<\/td>\n<\/tr>\n
\u00a0Betriebsspannung<\/td>\n\u00a02,3 bis 3,6 V<\/td>\n\u00a02,3 bis 3,6 V<\/td>\n<\/tr>\n
\u00a0Datenblatt<\/td>\n\u00a0Link<\/a><\/td>\n\u00a0Link<\/a><\/td>\n<\/tr>\n<\/tbody>\n<\/table>\n

Tab.: Vergleich ESP8266 vs. ESP32<\/p>\n

Durch den Dual Core Prozessor mit h\u00f6herer Taktfrequenz ist der ESP32 leistungsf\u00e4higer als der ESP8266, verbraucht allerdings auch mehr Leistung. Beide IoT-Chips sind in diversen IoT-Modulen verbaut. Die nachfolgende Tabelle listet einige Module auf.<\/p>\n\n\n\n\n\n\n\n\n
Bild<\/td>\nTyp<\/td>\nChip<\/td>\nIO-Ports<\/td>\nSpannungs-Versorgung<\/td>\nBesonderheiten<\/td>\n<\/tr>\n
\"\"<\/td>\nESP-01<\/td>\nESP8266<\/td>\n6<\/td>\n3.3V<\/td>\nkleinstes DIL-Modul<\/td>\n<\/tr>\n
\"\"<\/td>\nESP-07<\/td>\nESP8266<\/td>\n14<\/td>\n3.3V<\/td>\nExt. Antenne<\/td>\n<\/tr>\n
\"\"<\/td>\nESP-12<\/td>\nESP8266<\/td>\n14<\/td>\n3.3V<\/td>\nweniger IO-Pins als ESP-12F<\/td>\n<\/tr>\n
\"\"<\/td>\nESP-12F<\/td>\nESP8266<\/td>\n20<\/td>\n3.3V<\/td>\nmehr IO-Pins als ESP-12<\/td>\n<\/tr>\n
\"\"<\/td>\nESP32 Wroom<\/td>\nESP32<\/td>\n26<\/td>\n3.3V<\/td>\nDual Core, etwas gr\u00f6\u00dfer als ESP-XX Module<\/td>\n<\/tr>\n<\/tbody>\n<\/table>\n

Tab.: ESP-Module<\/p>\n

Die ESP-Module sind in einer Reihe von Entwicklerboards verbaut. Die Entwicklerboards verfolgen unterschiedliche Ziele und unterscheiden sich in der verbauten Zusatzhardware.<\/p>\n\n\n\n\n\n\n\n\n\n\n\n\n
Bild<\/td>\nTyp<\/td>\nChip<\/td>\nProgrammier-Interface<\/td>\nSpannungs-Versorgung<\/td>\nBesonderheiten<\/td>\n<\/tr>\n
\"\"<\/td>\nWemos D1 mini<\/td>\nESP8266<\/td>\nMicro-USB<\/td>\n5V USB<\/td>\nViele aufsteckbare Zusatzmodule verf\u00fcgbar<\/td>\n<\/tr>\n
\"\"<\/td>\nNodeMCU<\/td>\nESP8266<\/td>\nMicro-USB<\/td>\n5V USB<\/td>\nWeit verbreitet<\/td>\n<\/tr>\n
\"\"<\/td>\nNodeMCU32<\/td>\nESP32<\/td>\nMicro-USB<\/td>\n5V USB<\/td>\nWeit verbreitet<\/td>\n<\/tr>\n
\"\"<\/td>\nNodeMCU32S<\/td>\nESP32<\/td>\nMicro-USB<\/td>\n5V USB<\/td>\nMehr IO-Pins<\/td>\n<\/tr>\n
\"\"<\/td>\nTTGO OLED<\/td>\nESP32<\/td>\nUSB-C<\/td>\n5V USB<\/td>\nOLED 64×128 Pixels<\/td>\n<\/tr>\n
\"\"<\/td>\nTTGO TFT<\/td>\nESP32<\/td>\nUSB-C<\/td>\n5V USB<\/td>\nTFT 135 x 240 Pixel<\/td>\n<\/tr>\n
\"\"<\/td>\nHeltec WiFi LoRa 32<\/td>\nESP32<\/td>\nMicro-USB<\/td>\n5V USB, LiPo<\/td>\nLoRa (SX1276, 868MHz), OLED 64×128 Pixels<\/td>\n<\/tr>\n
\"\"<\/td>\nESP32-CAM<\/td>\nESP32<\/td>\nSeriell, 3.3V TTL<\/td>\n5V<\/td>\n2 MPixel Kamera, SD-Card-Reader<\/td>\n<\/tr>\n
<\/td>\n<\/td>\n<\/td>\n<\/td>\n<\/td>\n<\/td>\n<\/tr>\n<\/tbody>\n<\/table>\n

Tab.: ESP-Entwicklerboards<\/p>\n

Wer eine gute Einf\u00fchrung in die ESP32-Programmierung sucht, der sollte sich dieses Buch ansehen: Das offizielle ESP32-Handbuch<\/a> Dort wird ausf\u00fchrlich beschrieben wie man Projekte mit dem EPS32 und der Arduino-IDE umsetzen kann. Beginnend mit einfachen Projekten wie „Blinkende LED“ werden St\u00fcck f\u00fcr St\u00fcck alle wichtigen Hardwareeinheiten erkl\u00e4rt und mit Software-Beispielen auf einem Steckboard in Betrieb genommen.<\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"

F\u00fcr Bastler bietet die Welt der Elektronik interessante Mikrocontroller-Module mit denen man viele anspruchsvolle Projekte umsetzen kann. Dabei sind insbesondere Mikrocontroller interessant die sich einfach und unkompliziert programmieren lassen. Die Firma Atmel bietet eine Reihe von 8-Bit Mikrocontrollern an, in die viele Zusatzfunktionen integriert sind wie Programmspeicher, Datenspeicher, Z\u00e4hler, pulsweitenmodulierte Ausg\u00e4nge (PWM-Ausg\u00e4nge), Analog-Digital-Wandler (AD-Wandler),\u00a0 Digital-Analogwandler… Weiterlesen Elektronikmodule von Espressif<\/span><\/a><\/p>\n","protected":false},"author":2,"featured_media":0,"parent":0,"menu_order":0,"comment_status":"closed","ping_status":"closed","template":"","meta":{"footnotes":""},"categories":[40],"tags":[],"class_list":["post-1526","page","type-page","status-publish","hentry","category-openhardware"],"_links":{"self":[{"href":"https:\/\/open-boat-projects.org\/de\/wp-json\/wp\/v2\/pages\/1526","targetHints":{"allow":["GET"]}}],"collection":[{"href":"https:\/\/open-boat-projects.org\/de\/wp-json\/wp\/v2\/pages"}],"about":[{"href":"https:\/\/open-boat-projects.org\/de\/wp-json\/wp\/v2\/types\/page"}],"author":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/open-boat-projects.org\/de\/wp-json\/wp\/v2\/users\/2"}],"replies":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/open-boat-projects.org\/de\/wp-json\/wp\/v2\/comments?post=1526"}],"version-history":[{"count":31,"href":"https:\/\/open-boat-projects.org\/de\/wp-json\/wp\/v2\/pages\/1526\/revisions"}],"predecessor-version":[{"id":4984,"href":"https:\/\/open-boat-projects.org\/de\/wp-json\/wp\/v2\/pages\/1526\/revisions\/4984"}],"wp:attachment":[{"href":"https:\/\/open-boat-projects.org\/de\/wp-json\/wp\/v2\/media?parent=1526"}],"wp:term":[{"taxonomy":"category","embeddable":true,"href":"https:\/\/open-boat-projects.org\/de\/wp-json\/wp\/v2\/categories?post=1526"},{"taxonomy":"post_tag","embeddable":true,"href":"https:\/\/open-boat-projects.org\/de\/wp-json\/wp\/v2\/tags?post=1526"}],"curies":[{"name":"wp","href":"https:\/\/api.w.org\/{rel}","templated":true}]}}