Innovative IoT-Entwicklung mit ESP32 und ESP8266 Boards

Was ist ein ESP32 / ESP8266?

Der ESP32 ist ein WLAN-fähiger SoC (System On Chip) der chinesischen Firma Espressif. “System on Chip“ bedeutet, dass es sich um einen Mikrochip mit allen nötigen elektronischen Schaltkreisen und Teilen für ein bestimmtes System in nur einer einzigen, integrierten Schaltung handelt. Die Chips von ESP sind in den letzten Jahren aufgrund ihres günstigen Preises und der Möglichkeit, sie mit dem Internet zu verbinden, äußerst beliebt geworden. Der ESP32, Nachfolger des beliebten ESP8266, vereint zwei 32 Bit CPU-Kerne mit einer Taktrate von 80 bis 240 MHz, Floating Point- und DSP-Funktionen. Außerdem bietet der ESP32 Unterstützung für bis zu 8 MB RAM, sowie Bluetooth- und WLAN-Konnektivität. Der ESP32 ermöglicht es Elektronikanwendungen ins W-LAN oder Bluetooth-Netz einzubinden und eignet sich damit perfekt für IoT- und Smarthome-Projekte. Er arbeitet mit einem 2.4Ghz Dual-mode Wi-Fi und einem Bluetooth Chip von TSMC mit 40nm Technologie. Damit ist er ideal für kleinere, stromsparende IoT-Geräte die kein vollwertiges Betriebssystem benötigen geeignet.

Software für den ESP32 / ESP8266

Die Programmierung des ESP32 läuft standardmäßig über die Kommandozeile. Hierzu wird die Toolchain und API des Herstellers Espressif benötigt. Alternativ kann auch die Arduino-IDE oder MicroPython verwendet werden. Größere Projekte lassen sich auch unter Verwendung der Eclipse-IDE realisieren. Eine entsprechende Einweisung hierzu gibt es direkt bei Espressif:

Eclipse IDE Setup

Was kann der ESP32 / ESP 8266 ?

ESP32 Boards sind ähnlich wie Arduino-Boards als eingebettete Systeme für IoT-Produkte gedacht und wenden sich somit vor allem an Bastler und Entwickler. Die Frage, was genau ein ESP32 kann ist dabei ebenso einfach wie kompliziert zu beantworten: Im Grunde alles. Schon mit wenigen Komponenten und geringem Entwicklungsaufwand lassen sich nützliche Dinge wie z.B. ein temperaturgesteuertes Thermostat realisieren. Im Netz finden sich unzählige Anwendungsbeispiele für die Verwendung von ESP32 Modulen, wie zum Beispiel für Wetterstationen, Webcameras, Internetradio, Herzfrequenzmesser, GPS-Tracker uvm..

Unterschiede zwischen dem ESP32 und ESP8266

Der größte Unterschied zwischen dem ESP32 und dem ESP8266 ist die Anzahl und Taktrate der CPU-Kerne. Während der ESP8266 noch mit nur einem Kern auf 80MHz taktet ist der ESP32 mit zwei Kernen ausgestattet, die meistens mit 160MHz takten. Außerdem wurde der SRAM von 160KB beim ESP8266 auf 520KB beim ESP32 erhöht. Der ESP8266 sowie der ESP32 verfügen über einen integrierten W-LAN-Chip, der ESP32 wurde darüber hinaus mit Bluetooth ausgerüstet, womit auch die Kommunikation zwischen mehreren ESP32-Modulen untereinander möglich ist. Im Vergleich zu den 17 GPIO-Pins am ESP8266 hat der ESP32 etwas mehr Auswahl zu bieten. Beim ESP32 sind 36 GPIO-Pins zur freien Verwendung vorhanden. Auch die Anzahl der Software-PWM-Kanäle hat sich mit 8 Kanälen beim ESP8266 auf 16 Kanäle beim ESP32 verdoppelt. Die 4 SPI- und 2 I2C-Kanäle des ESP32 haben sich im Vergleich zum ESP8266 ebenfalls verdoppelt (ESP8266: 2 SPI-Kanäle & 1 I2C-Kanal). Während der ESP8266 lediglich einen ADC-Kanal (Analog Digital Converter) hatte, können am ESP32 gleich 16 ADC-Kanäle genutzt werden. Auch die Auflösung hat sich von 10 Bit beim ESP8266 auf 12 Bit beim ESP32 erhöht.

Zusätzliche Funktionen des ESP32

34 Pins, doppelt so viele wie der ESP8266 mit nur 17 Pins.

CAN (Controller Area Network)

Diese Funktion bietet nur der ESP32 und stellt sicher, dass die Signalübertragung nicht durch elektromagnetische Störungen beeinflusst wird.

Kontaktsensor

10 kapazitive Touch-GPIO-Pins, die kleine Schwankungen der Elektrizität wie durch die menschliche Haut absorbieren können.

Temperatursensor

Aufgrund der kompakten Bauform kann dieser Wert durch der Wärme des restlichen Chips ungenau sein.

Hall-Effekt-Sensor

Damit kann der ESP32 Änderungen im Magnetfeld messen und so beispielsweise erkennen, ob sich etwas in der Nähe bewegt, die Drehungen eines Rads beobachten und vieles mehr.