Merkmale und Eigenschaften der ESP32-Chip-Familie
Beim ESP32 handelt es sich um ein "System on a Chip" (SoC). Auf einem einzigen, winzigen Chip sind die wichtigsten Komponenten eines Computers wie CPU-Kerne, Arbeitsspeicher, ROM (Bootloader), Netzwerkfunktionen und Schnittstellen untergebracht. Hinter der Bezeichnung ESP32 verbirgt sich mittlerweile eine ganze Familie an SoCs mit unterschiedlichen technischen Daten. Die Chips sind kostengünstig und haben einen niedrigen Energiebedarf. Sie sind mit ein oder zwei Prozessorkernen unterschiedlichen Typs verfügbar. Den ESP32-Chip gibt es beispielsweise mit Xtensa-32-bit-LX7- oder mit RISC-V-Prozessoren und anderen Prozessortypen in Single- und Dual-Core-Ausführungen. Die ESP32-Maße sind kompakt und betragen abhängig vom SoC-Typ zum Beispiel nur 5 x 5 oder 7 x 7 Millimeter.
Um nicht mit dem ESP32-SMD-Chip selbst arbeiten zu müssen und den Schaltungsaufwand in Grenzen zu halten, bietet Espressif den ESP32 als sogenannte WROOM- oder WROVER-Module an. Auch diese erweiterten Module haben kompakte Abmessungen (zum Beispiel 18 x 20 x 3 Millimeter) und sind in verschiedenen Modellvarianten erhältlich. Sie besitzen einen Flash-Speicher von üblicherweise vier bis 16 Megabyte, zusätzlichen Arbeitsspeicher in Form von PSRAM (zum Beispiel vier oder acht Megabyte), einen Quarzoszillator, eine PCB-Antenne oder eine Anschlussmöglichkeit für eine externe Antenne und weitere für ein funktionsfähiges Gesamtsystem benötigte Komponenten. Für die Hardwareentwicklung lassen sich Entwicklungsboards, die mit einem ESP32-WROOM- oder WROVER-Modul bestückt sind, einsetzen. Die ESP32-Entwicklungsboards erlauben eine einfache Nutzung der Funktionen des ESP32-Moduls. Sie sind für bestimmte Anwendungsfälle optimiert und mit den jeweils benötigten Komponenten und Schnittstellen wie Ethernet oder USB versehen.
Vielfältige Programmiermöglichkeiten des ESP32-Mikrocontrollers
Hinsichtlich der Programmierung ist der ESP32-Mikrocontroller äußerst vielseitig. Für die Entwicklungsarbeit mit dem ESP32 stellt Espressif ein komplettes Entwicklungsframework unter Apache-2.0-Lizenz und einzelne spezialisierte Entwicklungsumgebungen zur Verfügung. Der ESP32-Controller ist aber auch in der Arduino-Entwicklungsumgebung programmierbar. Über die Eclipse-IDE lassen sich ebenfalls Projekte mit dem ESP32-Controller realisieren. Darüber hinaus sind Entwicklungsplattformen für zahlreiche weitere Hersteller nutzbar. Als Programmiersprachen unterstützt der ESP32-Prozessor C/C++, MicroPython, CircuitPython, Lua, JavaScript, Ruby, Rust und andere. Zu den einsetzbaren Betriebssystemen zählen NodeMCU, Lua RTOS oder FreeRTOS. Grundlegende Funktionen aus dem Bereich der Künstlichen Intelligenz (KI) und des maschinellen Lernens werden ebenfalls abgedeckt. Mit Software und Programmen kann der ESP32 zum Beispiel über die USB-Schnittstelle oder Over-the-Air über die WiFi-Schnittstelle versorgt werden.
Die wichtigsten Merkmale und Vorteile der ESP32-Controller-Familie kurz zusammengefasst
- mit verschiedenen Single-Core- und Dual-Core-Prozessoren verfügbar
- Prozessortaktung bis 240 MHz
- Koprozessor mit niedrigem Stromverbrauch für spezifische Aufgaben zusätzlich zum ESP32-Prozessor
- integrierter Arbeitsspeicher und ROM (Bootloader) und Unterstützung von externem Arbeitsspeicher
- Flash-Speicher bis 16 MB
- integriertes WLAN (802.11b/g/n) mit bis zu 150 Mbit/s
- Unterstützung von WEP, WPA/WPA2 und PSK/Enterprise
- Unterstützung von Protokollen wie Thread, Matter und Zigbee
- integriertes Bluetooth 4.2 und Bluetooth Low Energy (BLE)
- PCB-Antenne und Anschlussmöglichkeit für externe Antenne
- breite Palette an Schnittstellen wie UARTs, SPI-, CAN- und I2C-Schnittstellen
- integrierte Echtzeituhr
- integrierte Analog-Digital- und Digital-Analog-Umsetzer
- programmierbare Ein- und Ausgänge
- integrierte Sensoren (zum Beispiel Hall-Sensor und Berührungssensor)
- integrierte kryptografische Einheit für die Hardwarebeschleunigung von Verschlüsselungsverfahren wie AES, SHA2 oder RSA
- Ethernet-Schnittstelle über das Media Independent Interface (MII)
- Unterstützung von Power over Ethernet (PoE)
- winzige Grundfläche
- preisgünstig
- geringer Energiebedarf und Deep-Sleep-Modus
- robust und für raue Umgebungen geeignet (Betriebstemperaturen von -40 °C bis +125 °C)
- Unterstützung zahlreicher Entwicklungsumgebungen, Programmiersprachen und Echtzeitbetriebssysteme
- kompatibel mit der Arduino-IDE
- auf vorgefertigten Entwicklerboards mit ESP32-WROOM- oder -WROVER-Module verfügbar
Typische Anwendungsbereiche des ESP32-Microcontrollers
Der ESP32-Controller ist für eine Vielzahl verschiedener Anwendungsbereiche geeignet. Aufgrund des niedrigen Preises, der kompakten Abmessungen, der vielfältigen drahtlosen und kabelgebunden Vernetzungsmöglichkeiten und des geringen Energiebedarfs ist er prädestiniert für das Internet der Dinge (IoT - Internet of Things). Er lässt sich zur Realisierung von intelligenten IoT-Geräten und IoT-Produkten nutzen. Der ESP32-Chip ist für das Rapid Prototyping einsetzbar und erlaubt den Aufbau von Aktoren-Sensoren-Netzwerken. Er kann für eingebettete Systeme in der industriellen Automation, im Smart-Home-Bereich, für Wearables, im Healthcare-Bereich, für die Erfassung von Umweltmessdaten, in der Sicherheitstechnik und für vieles mehr verwendet werden. Auch Bildungs- und Forschungseinrichtungen verwenden den ESP32-Controller gerne für ihre Projekte. Aufgrund seiner Beliebtheit und Leistungsfähigkeit ist der ESP32-Chip mittlerweile in zahlreichen Geräten wie Wetterstationen, Überwachungskameras, Barcodelesern, Smartwatches, Fitnesstracker und vielen mehr zu finden.
Die Auswahl an ESP32-Produkten in unserem Shop
In unserem Shop finden Sie eine große Auswahl an ESP32-Chips, -Modulen und -Entwicklerboards. Es sind sowohl einzelne Module wie das Espressif ESP32 ESP-WROOM-32D als auch mit WROOM- oder WROVER-Modulen bestückte Entwicklerboards in diversen Ausführungen verfügbar. Das Sortiment reicht von miniaturisierten Ausführungen mit USB-C-Anschluss über Entwicklerboards mit Ethernet-Port und PoE-Unterstützung bis zu Entwicklerboards mit externer Antenne oder LCD-Touchscreen und Kamera. Für Audioanwendungen sind Entwicklungsboards mit Lautsprechern und Stereomikrofonen erhältlich. Stöbern Sie selbst in unserem Shop und finden Sie das passende ESP32-Produkt für Ihre Anwendung!
