ESP-32

خانواده ESP-32 را بشناسیم!

 خانواده ESP32، مجموعه‌ای از میکروکنترلرهای کم‌هزینه و کم‌ مصرف است که توسط Espressif ساخته و تولید شده است. ESP32 جانشین ESP8266 است و که انواع مختلفی دارد، یک میکروکنترلر‌ قدرتمند و قابلیت وای‌فای (Wi-Fi) و بلوتوث (Bluetooth) داخلی دارد. این ویژگی‌ها آن را به یکی از محبوبترین انتخاب‌ها برای ساخت پروژه‌های اینترنت اشیا (IoT) تبدیل کرده است.

اگر تازه‌کار هستید و به دنبال خرید ESP32 هستید، ممکن است از وجود گزینه‌های زیاد و انواع مختلف آن سردرگم شوید. در این مطلب می‌خواهیم شما را با خانواده ESP 32 آشنا کنیم.

ESP-32 چیست؟

 ESP32 مغز هوشمند برای وسایل الکترونیکی است که به آن‌ها امکان اتصال به اینترنت و ارتباط بیسیم با دیگر دستگاه‌ها را می‌دهد.

این تراشه توسط شرکت Espressif Systems در چین طراحی و تولید شده است. این شرکت پس از موفقیت بسیار بزرگ مدل قبلی خود(ESP8266‌‌) ESP32، را با ویژگی‌های بسیار پیشرفته‌تر به بازار عرضه کرد.

مشخصات فنی ESP-32

• پردازنده: Xtensa 32-bit LX6
• تعداد هسته: 2
• فرکانس کلاک: 240 مگاهرتز
• حافظه فلش: 4 مگابایت
• حافظه رام: 448 کیلوبایت 
• حافظه SRAM: 520 کیلوبایت (برای ذخیره داده‌ها و دستورالعمل‌ها)
• مبدل آنالوگ به دیجیتال: مبدل آنالوگ به دیجیتال SAR 12 بیتی، 18 کانال، 6 پین ورودی
• پورت‌های UART: 3
• پورت‌های SPI: 2
• پورت‌های I2C: 3
• وای‌فای: IEEE 802.11 b/g/n/e/i (802.11n تا 150 مگابایت بر ثانیه)
• بلوتوث: نسخه 4.2 BR/EDR و بلوتوث کم مصرف (BLE)
• ولتاژ عملکرد: 2.3-3.6 ولت
• پورت دیپ اسلیپ: 100 میکروآمپر
• بردهای ESP32 به دلیل ترکیب قدرتمندی از ویژگی‌های فنی، قیمت مناسب و انعطاف پذیری بالا، به یکی از محبوبترین انتخاب‌ها در پروژه‌های اینترنت اشیا و الکترونیک تبدیل شده اند.

مزایای خانواده ESP-32

 مهم‌ترین مزایای ESP32 شامل موارد زیر می‌شود: 

• قابلیت‌های ارتباطی پیشرفته

دارا بودن Wi-Fi 802.11b/g/n و بلوتوث دوحالته (کلاسیک و Low Energy) در یک تراشه 

• قیمت بسیار مقرون به صرفه

قیمت پایین با وجود امکانات فراوان، به دلیل تولید انبوه 

•  پردازنده قدرتمند و کم مصرف

 پردازنده دو هسته‌های Xtensa LX6 با فرکانس قابل تنظیم تا ۲۴۰ مگاهرتز و حالتهای مختلف صرفه جویی در انرژی 

• اکوسیستم توسعه غنی

 پشتیبانی از محیط‌های برنامه نویسی متنوع مانند Arduino IDE, ESP-IDF, Micro Python و جامعه کاربری بزرگ 

• امکانات جانبی گسترده 

 دارا بودن تعداد زیادی GPIO با قابلیت‌های متنوع شامل ADC, DAC, PWM و رابطه‌های ارتباطی متعدد 

• انعطاف پذیری و مقیاس پذیری

 وجود مدل‌های مختلف با مقادیر متفاوت حافظه فلش و PSARM (از ۱MB تا ۱۶MB) برای تطبیق با نیازهای پروژه

کاربردهای اصلی ESP-32

ESP32 یک میکروکنترلر از شرکت Espressif است که به خاطر وای-فای و بلوتوث داخلی، قیمت پایین و مجموعه امکانات گسترده، در پروژه‌های اینترنت اشیاء (IoT) خیلی محبوب شده است، در این بخش می‌خواهیم کاربرد ESP32 را برای شما بیان کنیم.

IoT و دستگاه‌های اینترنت اشیاء

• سنسورهای مخفی در خانه یا محیط‌های صنعتی که داده‌ها را از طریق Wi‑Fi به یک سرور یا MQTT broker می‌فرستند.
•  کنترل از راه دور دستگاه‌ها (LEDs, پریزهای هوشمند، پریزهای برق، پمپ‌ها و غیره) با اپلیکیشن موبایل یا وب.

 اتوماسیون خانگی

• ترموستات هوشمند، سیستم‌های روشنایی، کنترل صوتی یا تصویری، درب‌ها و سنسورهای امنیتی با اتصال بی‌سیم.

 پروژه‌های آموزشی و تیم‌های پروتوتایپ

• جایگزین مناسب برای آموزش‌های میکروکنترلرها، پروژه‌های دانشگاهی و ساخت نمونه اولیه (Prototype) با امکان هم‌زمانی کار با I2C/SPI/UART و شبکه.

 صدا و مولتی‌مدیا

• پخش یا ضبط صدا با رابط I2S، اتصال میکروفن/کارت صدا، یا استفاده از BLE/A2DP برای هدفون و اسپیکر.

 گیت‌وی‌ها و بخش‌های edge در معماری صنعتی

• جمع‌آوری داده‌های مشتریان از دستگاه‌های دوردست و ارسال به سرور مرکزی، یا تبدیل شبکه‌های قدیمی به فضای ابری.

 هوش مصنوعی

• ESP32-S3 (و برخی قابلیت‌های ESP32) امکان اجرای شبکه‌های عصبی سبک با استفاده از کتابخانه‌های ESP-DL یا TensorFlow Lite Micro برای کارهای ساده تشخیص و تشخیص الگو را فراهم می‌کند.

 پروژه‌های رباتیک

 کنترل موتورهای ساده، نمایش داده‌ها را از سنسورها یا جریان داده‌های ویدئویی با caméra modules (مثلاً ESP32‑Cam با OV2640) انجام می‌شود.

 پروتکل‌ها و پروتکل‌های ارتباطی متنوع

• اتصال به اینترنت از طریق Wi‑Fi، ارتباط BLE با دستگاه‌های موبایل یا دیگر گجت‌ها، و گاهی CAN/TWAI برای شبکه‌های صنعتی (در برخی مدل‌ها).

انواع سیستم روی تراشه (SoC)

خانواده ESP32 شامل انواع SoC رایج زیر است: 

• سری ESP32 S (ESP32-S2، ESP32-S3)
• سری ESP32 C (ESP32-C3، ESP32-C6، ESP32-C5)
• سری ESP32 H (ESP32-H2)
• سری ESP32-P (ESP32-P4)

مدل‌های مختلف ESP-32

ESP32 در سه شکل متمایز عرضه می‌شود: سیستم روی تراشه (SoC)، ماژول و بردهای توسعه (Devkits). هر کدام هدف خاصی را دنبال می‌کنند و برای مراحل مختلف توسعه یا ادغام مناسب هستند. 

سیستم روی تراشه (SoC)

SoC هسته و اساسی‌ترین شکل ESP32 است. یک سیستم روی تراشه اجزای ضروری یک سیستم الکترونیکی یا کامپیوتر را در یک مدار مجتمع (IC) واحد ادغام می‌کند. قابلیت‌های ESP32 SoC شامل موارد زیر می‌شود: 

• پردازنده مرکزی (CPU)
• وای‌فای و بلوتوث
• ROM و SRAM
• لوازم جانبی اضافی

مورد استفاده: 

SoCها در درجه اول برای ادغام در طراحی‌های سخت‌افزاری سفارشی در نظر گرفته شده‌اند. آنها برای تولیدکنندگانی که می‌خواهند عملکرد ESP32 را در محصولات خود تعبیه کنند، ایده‌آل هستند.

ماژول

ماژول‌ها بر اساس SoC ساخته می‌شوند و یک راه‌حل کاربر پسندتر و آماده برای استفاده ارائه می‌دهند. نمونه‌های رایج ماژول‌های ESP32 شامل سری‌های محبوب WROOM و WROVER هستند. برای مثال، ESP32-WROOM-32 به طور گسترده مورد استفاده قرار می‌گیرد و به عنوان قطعه مربعی با پوشش فلزی در بسیاری از بردهای توسعه قابل تشخیص است.

کیت‌های توسعه

کیت‌های توسعه بردهای بزرگتری هستند که شامل ماژول تعبیه شده هستند، اما ورودی/خروجی‌های مختلف را برای دسترسی آسان در طول توسعه اولیه به پین‌های هدر متصل می‌کنند.

هنگام انتخاب ESP32 برای پروژه خود، می‌خواهید از اساسی‌ترین سطح با SoC شروع کنید و سپس به ماژول و سپس کیت توسعه برسید.

خرید ESP-32

انتخاب یک میکروکنترلر بی‌سیم ESP32 قبلاً کار آسانی بود، زیرا برای چندین سال فقط یک مدل موجود بود.

اما، این وضعیت در چند سال گذشته تغییر کرده است و از سال ۲۰۲۰ مدل‌های جدید متعددی عرضه شده‌اند، این مدل‌های جدید انعطاف پذیری طراحی بیشتری به شما می‌دهند، اما فرآیند انتخاب را بسیار چالش‌ برانگیزتر و در واقع برای بسیاری بسیار طاقت‌ فرسا می‌کنند. 

برای انتخاب مدل ESP32 باید به موارد زیر توجه کنید: 

انتخاب مدل مناسب: با توجه به تنوع مدلهای ESP32 (مانند WROOM, WROVER, ESP32-CAM, ESP32-S3)، بهتر است نیازهای پروژه خود از نظر حافظه، تعداد پین‌ها و ویژگی‌های خاص (مانند دوربین) را بررسی کنید.

 ملاحظات فنی: برخی از پایه‌های ESP32 (مانند GPIO 6 تا ۱۱) به حافظه فلش داخلی متصل هستند و استفاده از آنها توصیه نمی شود. همچنین، پایه‌های ADC2 ممکن است هنگام فعال بودن وای‌فای قابل استفاده نباشند.

سخن پایانی

ESP32 با برخورداری از قابلیتهای ارتباطی داخلی، قدرت پردازشی بالا، قیمت کم و پشتیبانی از یک اکوسیستم توسعه گسترده، انتخاب بسیار مناسبی برای طیف وسیعی از پروژه‌ها، از نمونه‌سازی اولیه تا محصولات نهایی است.

امید است اطلاعاتی که درباره ESP32 در اختیار شما قرار دادیم مفید باشد.