ESP32 SUPER MINI płytki z C3 i S3 czI

MINIAATURYZACJA - to słowo zaklęcie przez długi czas kształtujące obraz wczesnej elektroniki półprzewodnikowej. I nic dziwnego. Po erze lampowej pojawienie się miniaturowego tranzystora wzbudzało zachwyt każdego prawdziwego elektronika. Nawet w Polsce odgrodzonej od reszty świata żelazną kurtyną i opóźnionej w rozwoju elektroniki o jakieś 20 lat powstał kultowy już dziś tranzystor TG 5. Dzięki niemu można było szpanować na plaży "tranzystorem" Koliber nie ciągnąc za sobą małej elektrowni. Dziś miniaturyzacja to już nie cel a narzędzie w elektronice. Mniejsze znaczy tańsze materiałowo, mniej energożerne i dające się upakować w niewiarygodnie małych objętościach urządzenie. A wszystko to za sprawą mikroprocesorów. Popatrzmy jaki wpływ ma miniaturyzacja na ulubione moduły z ESP32  dla elektroników hobbystów.

Wydaje się że ESP32 na dobre zagościł w naszych procesorowych układach. . Nowy procesor jako twórcze rozwinięcie poprzednika nie jest kolejną rewolucją jaką był bez wątpienia ESP8266. To spokojna ewolucja i naprawa większości niedostatków poprzednika. Chińska filozofia spokojnego rozwoju pozwala bez problemu zastąpić stary procesor nowym tak by nie trzeba było zmieniać całego otoczenia. W moim przypadku gdy proces tworzenia nowych płytek drukowanych jest długi i kosztowny możliwość wykorzystania sterty wyprodukowanych w chińskich fabrykach  druków jest bezcenna. A możliwości ESP32 pozwalają na bezinwazyjną rozbudowę modułów domowej automatyki o nowe ciekawe funkcje.

Jednak stare płytki zaprojektowane są pod ESP8266. A tu wciąż pojawiają się nowe, ciekawe moduły z ESP32. Ich niewątpliwie największą zaletą jest możliwość dowolnego kształtowania funkcji poszczególnych pinów. W przeciwieństwie do ESP8266 gdzie typ pinu był twardo przypisany do konkretnego GPIO, ESP32 ma możliwość swobodnej ich zmiany. Szczególnie ciekawe są moduły o wielkości porównywalnej z ESP01 a o możliwościach większych niż D1 MINI. 

W tym kontekście warto zwrócić uwagę na firmą Waveshare - chińską firmę produkującą szeroki wachlarz elektronicznych modułów.  Poniżej opis dwóch miniaturowych płytek z ESP32.

ESP32 C3 ZERO

Wymiary tego maleństwa to 18 x 23,5 mm. 18 pinów udostępnia wszystkie GPIO procesora za wyjątkiem tych służących do łączenia z pamięcią flash. Nowością jest pojawienie się diody RGB i złącza USB C, które staje się standardem w nowo produkowanych modułach dla hobbystów.  Niewielką wymiarowo całość uzupełnia ceramiczna antena, LDO i dwa przyciski do programowania kości.

Jak widać na rysunku przyporządkowanie funkcji do poszczególnych pinów jest praktycznie dowolne poza zasilaniem (co oczywiste) UART 0 i natywnym USB. Ale i te porty można wykorzystać jako zwykła porty cyfrowe choć z pewną ostrożnością.

Schemat dostępny jest pod adresem https://files.waveshare.com/wiki/ESP32-C3-Zero/ESP32-C3-Zero-Sch.pdf

Dwa przyciski są tu niezbędne gdyż układ nie wchodzi automatycznie w mod programowania z ARDUINO IDE. A szkoda. Dioda RGB WS2812 wisi na GPIO 10. Świetny pomysł gdyż zajmuje jeden a nie trzy porty procesora.

Moduł wydaje się na tyle interesujący, iż warto jednak pomyśleć o nowej płytce zaprojektowanej specjalnie pod niego.

ESP32 S3 ZERO

Firma Waveshare nie zatrzymała się na zaprojektowaniu miniaturowego modułu z procesorem C3. Na identycznej powierzchni umieściła znacznie silniejszy procesor ESP32 S3.  Jaką to daje różnicę w zestawieniu z C3? Poniżej porównanie obu procesorów ze strony https://linuxhint.com

ESP32-S3	ESP32-C3
45 programmable General Purpose Input Output Pins(GPIOs)	It has 22 programmable General Purpose Input Output Pins(GPIOs)
It has 4 pins for Serial Programmable Interfaces (SPIs)	It has 3 pins for Serial Programmable Interfaces (SPIs)
It has 3 (Universal Asynchronous Receiver-Transmitter) UART pins	It has 2 (Universal Asynchronous Receiver-Transmitter) UART pins
The LED PWM controller of ESP32-S3 has 8 channels of communication	The LED PWM controller of ESP32-C3 has 6 channels of communication
The Direct Memory Access (DMA) controller of ESP32-S3 has 5 Receiving and 5 Transmitting channels.	The Direct Memory Access (DMA) controller of ESP32-C3 has 3 Receiving and 3 Transmitting channels.
ESP32-S3 has an LCD interface	ESP32-S3 does not have an LCD interface
The Analog to Digital Converters (ADCs) has 20 channels in ESP32-S3	The Analog to Digital Converters (ADCs) has only channels in ESP32-C3
It has an additional 14 touch-sensing IO pins	ESP32-C3 does not support touch sensors
ESP32-S3 has 4×54 General Purpose Timers	ESP32-C3 has 2×54 General Purpose Timers

I pełne porównanie ze strony ESPressif

Cóż dwurdzeniowy S3 wydaje się mocno przewymiarowany na potrzeby domowej automatyki. Ale obiecywane przez ESPressif wprowadzenie technologii MESH do komunikacji WiFi może całkowicie zmienić optykę na sposób działania IoT. Nie wykluczajmy więc żadnych procesorów z planów projektowych.

S3 ma ponad dwa razy więcej pinów niż C3. By je udostępnić wprowadzono nietypowe rozwiązanie w postaci dodatkowych punktów przyłączeniowych na spodniej stronie modułu. Najważniejsze, że podstawowe piny są identyczne z wersją C3

Czy i jak je wykorzystać przyjdzie jeszcze czas pomyśleć. 

Schematu jeszcze nie znalazłem ale patrząc na ilość elementów nie będzie on mocno rozbudowany. Na pokładzie znajdziemy jeszcze LDO 800 mA, diodę RGB na porcie 21 i dwa przyciski programowania.

 

ESP32 C3 SUPER MINI

Chińczyki nie byli by Chińczykami gdyby nie skopiowali dobrych pomysłów innych nawet gdy inni to też Chińczycy.

Na znanym portalu można się natknąć na podobne lecz  tańsze podróbki serii ESP32 ZERO o nazwie ESP32 SUPER MINI.

Choć może nie do końca podróbki  gdyż wersja C3 SUPER MINI jednak różni się od oryginału. Moduł ma nieco mniejsze wymiary (18 x 22,6 mm) i o dwa piny mniej niż C3 ZERO. Zrezygnowano (i słusznie) z wyprowadzania pinów USB, które są dostępne na gnieździe USB C. Zamiast diody RGB dostajemy zwykłego LEDa. Trochę szkoda.

Piny zasilania są w identycznym miejscu ( moduł trzeba zamontować spodem do góry !!!) ale już dla UART trafiły gdzie indziej. Czy będzie to problemem okaże się w praniu. 

Na rysunku przedstawione są konkretne funkcje dla GPIO. Są to domyślne deklarowane funkcje pinów  w ARDUINO IDE dla ESP32 C3 w pliku https://github.com/espressif/arduino-esp32/blob/master/variants/esp32c3/pins_arduino.h

• static const uint8_t TX = 21;
• static const uint8_t RX = 20;
• static const uint8_t SDA = 8;
• static const uint8_t SCL = 9;
• static const uint8_t SS    = 7;
• static const uint8_t MOSI  = 6;
• static const uint8_t MISO  = 5;
• static const uint8_t SCK   = 4;
• static const uint8_t A0 = 0;
• static const uint8_t A1 = 1;
• static const uint8_t A2 = 2;
• static const uint8_t A3 = 3;
• static const uint8_t A4 = 4;
• static const uint8_t A5 = 5;

Jeżeli chcemy przydzielić inne funkcje pinom musimy je redefiniować w swoim programie.

Schemat tej płytki zawiera niewiele elementów głównie dzięki natywnemu USB w jaki wyposażono ESP32 C3 i rezygnacji z konwertera USB/UART

ten schemat jest nieco bardziej czytelny

Na module są dwa LEDy - jeden sterowany z portu GPIO 8 i drugi podłączony do napięcia 5V. Jeśli zależy nam na małym poborze prądu podczas uśpienia procesora moduł powinniśmy zasilić bezpośrednio z 3V3 przez co LED z 5V nie będzie zasilany.

Dostajemy również dwa przyciski do RST i BOOT z których GPIO 9 można wykorzystać do własnych celów

Moduł posiada złącze USB C i natywny USB w mikrokontrolerze więc nie ma żadnych problemów ze sterownikami.

ESP32 S3 SUPER MINI

Wersja S3 SUPER MINI jest rozbudowaną kopią S3 ZERO

 

Pinów do wlutowania złącza szpilkowego jest też 18 ale udostępniono praktycznie wszystkie porty ESP32S3 poprzez dodatkowe punkty lutownicze na spodzie modułu. 

Patent ten pozwala na praktycznie dowolną konfigurację pinów modułu w układzie docelowym. Na płytce widać też 2 LDO i piny dla baterii co oznacza że możemy go podłączyć bezpośrednio do akumulatorka. Są też dwie diody - jedna RGB i druga jako wskaźnik ładowania baterii

Schemat tego modułu nie jest jeszcze dostępny choć może wyglądać podobnie do Adafruit ESP32-S3 Feather

Przy tych minimalistycznych wymiarach to co Chińczyki upakowali w ten moduł jest zaiste imponujące. 

Po tak pozytywnych wynikach kwerendy trudno nie zająć się na poważnie tymi super minimalnymi modułami. Na co czeka z niecierpliwością nasz ulubiony ciąg dalszy.