Vývojová doska espBerry ESP32 s Raspberry Pi GPIO

INFORMÁCIE O PRODUKTE

Špecifikácie

• Zdroj napájania: Viaceré zdroje
• GPIO: Kompatibilné s Raspberry Pi 40-pin GPIO headerom
• Bezdrôtové možnosti: áno
• Programovanie: Arduino IDE

Koniecview

espBerry DevBoard spája vývojovú dosku ESP32DevKitC s akýmkoľvek Raspberry Pi HAT pripojením k zabudovanému RPi kompatibilnému 40-pinovému GPIO headeru. Nemá to byť alternatíva Raspberry Pi, ale skôr rozšírenie funkčnosti ESP32 využitím širokej škály RPi HAT dostupných na trhu.

Hardvér

Konektor napájacieho zdroja
Zariadenie espBerry môže byť napájané z rôznych zdrojov. Podrobné informácie o dostupných zdrojoch napájania nájdete v používateľskej príručke.

espBerry Schematics
Zariadenie espBerry bolo navrhnuté tak, aby mapovalo čo najviac signálov (GPIO, SPI, UART atď.). Nemusí však pokrývať všetky HAT dostupné na trhu. Ak chcete prispôsobiť a vyvinúť svoj vlastný HAT, pozrite si schému espBerry. Môžete si stiahnuť úplné schémy espBerry (PDF) tu.

Pinout ESP32 DevKit
Pinout ESP32 DevKit poskytuje vizuálnu reprezentáciu konfigurácie kolíkov dosky. Za plnú view kliknite na obrázok pinout tu.

Raspberry Pi 40-pinová GPIO hlavička
Raspberry Pi obsahuje rad kolíkov GPIO pozdĺž horného okraja dosky. espBerry je kompatibilný so 40-kolíkovým GPIO headerom, ktorý sa nachádza na všetkých súčasných doskách Raspberry Pi. Upozorňujeme, že hlavička GPIO nie je osadená na Raspberry Pi Zero, Raspberry Pi Zero W a Raspberry Pi Zero 2 W. Pred Raspberry Pi 1 Model B+ mali dosky kratšiu 26-pinovú hlavičku. Hlavička GPIO má rozstup kolíkov 0.1 (2.54 mm).

Pripojenie portu SPI
Port SPI na espBerry umožňuje sériovú plne duplexnú a synchrónnu komunikáciu. Využíva hodinový signál na prenos a príjem dát medzi centrálnym riadením (master) a viacerými periférnymi zariadeniami (slave). Na rozdiel od komunikácie UART, ktorá je asynchrónna, hodinový signál synchronizuje prenos dát.

FAQ

• Môžem použiť akýkoľvek Raspberry Pi HAT s espBerry?
  Zariadenie espBerry je navrhnuté tak, aby bolo kompatibilné s akýmkoľvek Raspberry Pi HAT pripojením k integrovanému 40-pinovému GPIO headeru. Nemusí však pokrývať všetky HAT dostupné na trhu. Viac informácií nájdete v schéme espBerry.
• Aký programovací jazyk môžem použiť s espBerry?
  espBerry podporuje programovanie pomocou populárneho Arduino IDE, ktoré ponúka vynikajúce programovacie možnosti.
• Kde nájdem ďalšie informácie a zdroje?
  Aj keď táto používateľská príručka poskytuje podrobné informácie, môžete tiež preskúmať online príspevky a články, kde nájdete ďalšie zdroje. Ak potrebujete ďalšie informácie alebo máte návrhy, neváhajte nás kontaktovať.

Koniecview

• espBerry DevBoard kombinuje Vývoj ESP32-DevKitC dosku s akýmkoľvek Raspberry Pi HAT pripojením k zabudovanému RPi kompatibilnému 40-pinovému GPIO headeru.
• Účel espBerry by nemal byť vnímaný ako alternatíva Raspberry Pi, ale ako rozšírenie funkčnosti ESP32 využitím obrovskej ponuky RPi HAT na trhu a dosiahnutím pokroku.tage z viacerých a flexibilných možností hardvéru.
• espBerry je dokonalým riešením pre prototypovanie a aplikácie internetu vecí (IoT), najmä tie, ktoré vyžadujú bezdrôtové funkcie. Všetky open-source kódy samples take advantage z populárneho Arduino IDE s jeho vynikajúcimi programovacími schopnosťami.
• V nasledujúcom texte vysvetlíme hardvérové ​​a softvérové ​​funkcie vrátane všetkých podrobností, ktoré potrebujete vedieť na pridanie Raspberry HAT podľa vášho výberu. Okrem toho zabezpečíme kolekciu hardvéru a softvéru samples to demonštruje schopnosti espBerry.
• Zdržíme sa však opakovania informácií, ktoré sú už dostupné prostredníctvom iných zdrojov, tj online príspevkov a článkov. Všade tam, kde usúdime, že sú potrebné ďalšie informácie, pridáme referencie, ktoré si môžete preštudovať.
  Poznámka: Veľmi sa snažíme zdokumentovať každý detail, ktorý môže byť pre našich zákazníkov dôležitý. Dokumentácia si však vyžaduje čas a nie vždy sme dokonalí. Ak potrebujete ďalšie informácie alebo máte návrhy, neváhajte kontaktujte nás.

Funkcie espBerry

• procesor: ESP32 DevKitC
  • 32-bitový dvojjadrový Xtensa @ 240 MHz
  • WiFi IEEE 802.11 b/g/n 2.4 GHz
  • Bluetooth 4.2 BR/EDR a BLE
  • 520 kB SRAM (16 kB pre vyrovnávaciu pamäť)
  • 448 kB ROM
  • Programovateľné pomocou kábla USB A/micro-USB B
• Raspberry Pi kompatibilný 40-pinový GPIO header
  • 20 GPIO
  • 2 x SPI
  • 1x UART
• Vstupný výkon: 5 V DC
  • Ochrana proti prepólovaniu
  • Overvoltage Ochrana
  • Konektor napájacej hlavne 2.00 mm vnútorný priemer (0.079 "), vonkajší priemer 5.50 mm (0.217 ")
  • Dostupné možnosti 12/24 V DC
• Prevádzkový rozsah: -40 °C ~ 85 °C
  Poznámka: Väčšina RPi HAT funguje pri 0 °C ~ 50 °C
• Rozmery: 95 mm x 56 mm – 3.75 'x 2.2 '
  Vyhovuje Štandardné mechanické špecifikácie Raspberry Pi HAT…

Hardvér

• Vo všeobecnosti vývojová doska espBerry kombinuje modul ESP32-DevKitC s akýmkoľvek Raspberry Pi HAT pripojením k zabudovanému RPi kompatibilnému 40-pinovému GPIO headeru.
• Najpoužívanejšie spojenia medzi ESP32 a RPi HAT sú SPI a UART port, ako je vysvetlené v nasledujúcich kapitolách. Mapovali sme aj niekoľko signálov GPIO (General Purpose Input Output). Podrobnejšie informácie o mapovaní nájdete v schéme.
• Veľmi sa snažíme poskytnúť dobrú dokumentáciu. Pochopte však, že nemôžeme vysvetliť všetky podrobnosti o ESP32 v tejto používateľskej príručke. Podrobnejšie informácie nájdete v časti Príručka Začíname ESP32-DevKitC V4.

espBerry Board Components

Konektor napájacieho zdroja

• Zariadenie espBerry môže byť napájané z niekoľkých zdrojov:
  • Konektor Micro-USB na module ESP32 DevKitC
  • Konektor 5 V DC 2.0 mm
  • Svorkovnica 5 V DC
  • Externý napájací zdroj pripojený k RPi HAT
• Existujú Raspberry Pi HAT, ktoré umožňujú dodávať externé napájanie (napr. 12 V DC) priamo do HAT. Keď napájate espBerry cez tento externý zdroj napájania, musíte nastaviť prepojku na voliči zdroja napájania na „EXT“. V opačnom prípade sa musí nastaviť na „Na palube“.
• Je možné napájať espBerry interne („On Board“), pričom je stále pripojené napájanie na HAT.

espBerry Schematics 

• Zariadenie espBerry bolo navrhnuté tak, aby mapovalo čo najviac signálov (GPIO, SPI, UART atď.). To však nevyhnutne neznamená, že espBerry pokrýva všetky HAT dostupné na trhu. Váš konečný zdroj pre úpravy a vývoj vlastného HAT musí byť schéma espBerry.

  
• Kliknite sem a stiahnite si úplné schémy espBerry (PDF).
• Okrem toho sme v nasledujúcich kapitolách pridali ESP32 DevKitC a Raspberry Pi 40-pin GPIO header pinout.

Pinout ESP32 DevKit
Za plnú view z vyššie uvedeného obrázka kliknite sem.

Raspberry Pi 40-pinová GPIO hlavička

• Výkonnou funkciou Raspberry Pi je rad kolíkov GPIO (univerzálny vstup/výstup) pozdĺž horného okraja dosky. 40-pinová GPIO hlavička sa nachádza na všetkých súčasných doskách Raspberry Pi (neobsadená na Raspberry Pi Zero, Raspberry Pi Zero W a Raspberry Pi Zero 2 W). Pred Raspberry Pi 1 Model B+ (2014) obsahovali dosky kratší 26-kolíkový header. Hlavička GPIO na všetkých doskách (vrátane Raspberry Pi 400) má rozstup kolíkov 0.1″ (2.54 mm).

  

• Ďalšie informácie nájdete v časti Hardware Raspberry Pi – GPIO a 40-pinová hlavička.
• Viac informácií o Raspberry Pi HAT nájdete na Prídavné dosky a klobúčiky.

Pripojenie portu SPI

• SPI je skratka pre Serial Peripheral Interface, sériové plne duplexné a synchrónne rozhranie. Synchrónne rozhranie vyžaduje na prenos a príjem údajov hodinový signál. Hodinový signál je synchronizovaný medzi jedným centrálnym ovládaním („master“) a viacerými periférnymi zariadeniami („slave“). Na rozdiel od komunikácie UART, ktorá je asynchrónna, hodinový signál riadi, kedy sa majú dáta odoslať a kedy majú byť pripravené na čítanie.
• Iba hlavné zariadenie môže ovládať hodiny a poskytovať hodinový signál všetkým podriadeným zariadeniam. Dáta nie je možné prenášať bez hodinového signálu. Master aj slave si môžu navzájom vymieňať dáta. Nevyžaduje sa žiadne dekódovanie adresy.
• ESP32 má štyri zbernice SPI, ale na použitie sú k dispozícii iba dve a sú známe ako HSPI a VSPI. Ako už bolo spomenuté, v komunikácii SPI je vždy jeden radič (známy aj ako hlavný), ktorý riadi ostatné periférne zariadenia (známe aj ako podriadené). ESP32 môžete nakonfigurovať buď ako master alebo slave.

  

• Na espBerry signály priradené k predvoleným IO:

  

• Obrázok nižšie zobrazuje signály SPI z modulu ESP32 do hlavičky RPi GPIO ako výňatok zo schémy.

  
• K dispozícii je veľa typov dosiek ESP32. Dosky iné ako espBerry môžu mať odlišné predvolené kolíky SPI, ale informácie o predvolených kolíkoch nájdete v ich údajovom liste. Ak však nie sú uvedené predvolené kolíky, môžete ich nájsť pomocou náčrtu Arduino (použite prvý odkaz nižšie).
• Ďalšie informácie nájdete na stránke:
  • Výukový program ESP32 SPI Master Slave Communication Prample…
  • Espressif GPIO Matrix a IO_MUX…
• Zariadenie espBerry používa pripojenie VSPI ako predvolené, čo znamená, že ak použijete predvolené signály, nemali by ste naraziť na problémy. Existujú spôsoby, ako zmeniť priradenie pinov a prepnúť na HSPI (ako je vysvetlené vo vyššie uvedených odkazoch), ale tieto scenáre sme nepreskúmali pre espBerry.
• Pozrite si tiež našu časť o programovaní portov SPI.

Pripojenie cez sériový (UART) port

• Okrem zabudovaného USB portu má vývojový modul ESP32 tri rozhrania UART, tj UART0, UART1 a UART2, ktoré poskytujú asynchrónnu komunikáciu rýchlosťou až 5 Mbps. Tieto sériové porty je možné namapovať na takmer akýkoľvek pin. Na espBerry sme priradili IO15 ako Rx a IO16 ako Tx, ktoré sú pripojené k GPIO16 a GPIO20 na 40-kolíkovej hlavičke, ako je znázornené tu:

  
• Rozhodli sme sa nepoužiť štandardné signály RX/TX (GPIO3/GPIO1) na ESP32 DevKit, pretože sa často používajú na testovacie výtlačky prostredníctvom sériového monitora Arduino IDE. To môže rušiť komunikáciu medzi ESP32 a RPi HAT. Namiesto toho musíte mapovať IO16 ako Rx a IO15 ako Tx na softvér, ako je vysvetlené v časti Softvér tejto príručky.
• Pozrite si aj našu časť o sériovom (UART) programovaní.

softvér

• V nasledujúcom texte stručne vysvetlíme najdôležitejšie aspekty programovania pre espBerry. Ako už bolo spomenuté v tejto používateľskej príručke, pridáme online referencie tam, kde sa domnievame, že sú potrebné ďalšie informácie.
• Pre viac praktických projektov samples, pozri aj náš Tipy na programovanie ESP32.
• Okrem toho je veľa exampmenej z Literatúra o programovaní ESP32, do ktorých sa oplatí investovať.
• Dôrazne však odporúčame používať Elektronické projekty s ESP8266 a ESP32, najmä pre vaše projekty bezdrôtových aplikácií. Áno, v súčasnosti je k dispozícii veľa dobrých kníh a bezplatných online zdrojov, ale toto je kniha, ktorú používame. Vďaka tomu bol náš prístup k Bluetooth, BLE a WIFI hračkou. Programovanie bezdrôtových aplikácií bez problémov bola zábava a zdieľame ich na našich web stránky.

  

Inštalácia a príprava Arduino IDE

• Všetky naše programovacie sampboli vyvinuté pomocou Arduino IDE (Integrated Development Environment) kvôli ľahkej inštalácii a použitiu. Okrem toho existuje nespočetné množstvo náčrtov Arduino dostupných online pre ESP32.
• Pri inštalácii postupujte podľa týchto krokov:
  • Krok 1: Prvým krokom by bolo stiahnuť a nainštalovať Arduino IDE. Môžete to urobiť jednoducho kliknutím na odkaz https://www.arduino.cc/en/Main/Software a stiahnutím IDE zadarmo. Ak už nejaký máte, uistite sa, že máte najnovšiu verziu.
  • Krok 2: Po inštalácii otvorte Arduino IDE a prejdite na Files -> Preferences (Predvoľby), aby ste otvorili okno preferencií a nájdite položku „Additional Boards Manager URLs:“ ako je uvedené nižšie:

    

    • Textové pole môže byť prázdne alebo už obsahuje nejaké iné URL ak ste ho predtým použili pre inú dosku. Ak je prázdny, jednoducho prilepte nižšie uvedený text URL do textového poľa.
      https://dl.espressif.com/dl/package_esp32_index.json
    • Ak textové pole už obsahuje nejaké iné URL stačí pridať toto URL k nemu oddeľte obe čiarkou (,). Naši už mali Teensy URL. Práve sme vstúpili do URL a pridal čiarku.
    • Po dokončení kliknite na OK a okno zmizne.
  • Krok 3: Prejdite na Tools -> Boards -> Board Managers a otvorte okno Board manager a vyhľadajte ESP32. Ak URL bolo správne vložené, vaše okno by malo nájsť nižšie uvedenú obrazovku s tlačidlom Inštalovať, stačí kliknúť na tlačidlo Inštalovať a vaša doska by sa mala nainštalovať.

    
    Vyššie uvedená snímka obrazovky zobrazuje ESP32 po jeho inštalácii.

  • Krok 4: Pred začatím programovania musíte nastaviť výber vhodného hardvéru ESP32 (možností je viacero). Prejdite na Tools -> Boards a vyberte ESP32 Dev Module, ako je znázornené tu:

    

  • Krok 5: Otvorte správcu zariadení a skontrolujte, ku ktorému portu COM je pripojený váš ESP32.

    
• Pri používaní espBerry hľadajte Silicon Labs CP210x USB to UART Bridge. V našom nastavení sa zobrazuje COM4. Vráťte sa do Arduino IDE a v časti Nástroje -> Port vyberte port, ku ktorému je pripojený váš ESP.

  
• Ak ste začiatočník s Arduino IDE, pozrite si Používanie softvéru Arduino (IDE).

Programovanie SPI portov

• Nasledujúce predstavuje len krátky koniecview programovania SPI. Programovanie SPI nie je jednoduché, ale vždy, keď začneme nový projekt, hľadáme kód online (napr. github.com).
• Napríklad na programovanie CAN radiča MCP2515 používame upravenú verziu knižnice MCP_CAN pre Arduino od Coryho Fowlera, tj využívame jeho znalosti a úsilie pre náš projekt.
• Napriek tomu sa oplatí venovať čas pochopeniu programovania SPI na základnej úrovni. Napríklad espBerry má signály SPI zmapované, ako je znázornené tu:

  
• Tieto nastavenia musia byť použité v kóde aplikácie. Viac informácií o programovaní SPI s ESP32 nájdete v nasledujúcich zdrojoch:
  • Komunikácia ESP32 SPI: Nastavte piny, viacnásobné zbernicové rozhrania a periférie…
  • Ako používať SPI s ESP32 a Arduino…

Programovanie sériového portu (UART).

• Na espBerry sme priradili IO15 ako Rx a IO16 ako Tx, ktoré sú pripojené k GPIO16 a GPIO20 na 40-pinovej hlavičke.
• Rozhodli sme sa nepoužiť štandardné signály RX/TX (GPIO3/GPIO1) na ESP32 DevKit, pretože sa často používajú na testovacie výtlačky cez Serial Monitor Arduino IDE. To môže rušiť komunikáciu medzi ESP32 a RPi HAT. Namiesto toho musíte mapovať IO16 ako Rx a IO15 ako Tx na softvér.

  

• Vyššie uvedený kód predstavuje aplikáciu naprample pomocou Serial1.
• Pri práci s ESP32 pod Arduino IDE si všimnete, že príkaz Serial funguje dobre, ale Serial1 a Serial2 nie. ESP32 má tri hardvérové ​​sériové porty, ktoré možno namapovať na takmer akýkoľvek pin. Aby Serial1 a Serial2 fungovali, musíte zapojiť triedu HardwareSerial. Ako referenciu viď ESP32, Arduino a 3 hardvérové ​​sériové porty.
• Pozrite si aj náš príspevok Projekt espBerry: ESP32 s čipom CH9102F USB-UART pre sériovú rýchlosť až 3 Mbit/s.

O SPOLOČNOSTI

• Copyright © 2023 Copperhill Technologies Corporation – Všetky práva vyhradené
• https://espBerry.com
• https://copperhilltech.com

Dokumenty / zdroje

Vývojová doska espBerry ESP32 s Raspberry Pi GPIO [pdfPoužívateľská príručka Vývojová doska ESP32 s Raspberry Pi GPIO, ESP32, vývojová doska s Raspberry Pi GPIO, doska s Raspberry Pi GPIO, Raspberry Pi GPIO

Referencie

• Používateľská príručka