Spi esp32 для arduino ide

Установка ESP32 в Arduino IDE (руководство для ОС Windows)

Для среды Arduino IDE существует дополнение, которое позволяет программировать модуль ESP32. В этом руководстве мы покажем, как установить плату с ESP32 в Arduino IDE, работающую на ОС Windows.

Установка дополнения для ESP32 в Arduino IDE

Важно: перед началом установки убедитесь, что ваша среда Arduino IDE обновлена до актуальной версии. Если нет, то рекомендуется удалить и установить актуальную версию. Если у вас установлена старая версия среды Arduino IDE, то у вас может не получится настроить.

После установки последней версии Arduino IDE из источника, вы можете продолжить изучение руководства.

ВАЖНОЕ ПРИМЕЧАНИЕ:

  1. Если вы впервые устанавливаете поддержку ESP32 микроконтроллера в среде разработки Arduino IDE, то просто выполните нижеприведённые инструкции.
  2. Если вы уже установили дополнение ESP32 используя старый способ, то вам необходимо сначала удалить папку «espressif». Ниже вы сможете найти инструкцию как это сделать.

Установка ESP32 в Менеджере плат

Чтобы установить ESP32 в среду Arduino IDE, выполните следующее.

1) Откройте окно настроек в среде Arduino IDE. Выберите пункт меню «Файл > Настройки» («File > Preferences»).

2) В поле «Дополнительные ссылки для Менеджера плат» (Additional Boards Manager URLs) скопируйте адрес

Источник

ESP32 SPI Communication: Set Pins, Multiple SPI Bus Interfaces, and Peripherals (Arduino IDE)

This is a simple guide about SPI communication protocol with the ESP32 using Arduino IDE. We’ll take a look at the ESP32 SPI pins, how to connect SPI devices, define custom SPI pins, how to use multiple SPI devices, and much more.

Table of Contents:

This tutorial focus on programming the ESP32 using the Arduino core, so before proceeding, you should have the ESP32 add-on installed in your Arduino IDE. Follow the next tutorial to install the ESP32 on the Arduino IDE, if you haven’t already.

Alternatively, you can also use VS Code with the PlatformIO extension to program your boards using the Arduino core:

Introducing ESP32 SPI Communication Protocol

SPI stands for Serial Peripheral Interface, and it is a synchronous serial data protocol used by microcontrollers to communicate with one or more peripherals. For example, your ESP32 board communicating with a sensor that supports SPI or with another microcontroller.

In an SPI communication, there is always a controller (also called master) that controls the peripheral devices (also called slaves). Data can be sent and received simultaneously. This means that the master can send data to a slave, and a slave can send data to the master at the same time.

You can have only one master, which will be a microcontroller (the ESP32), but you can have multiple slaves. A slave can be a sensor, a display, a microSD card, etc., or another microcontroller. This means you can have an ESP32 connected to multiple sensors, but the same sensor can’t be connected to multiple ESP32 boards simultaneously.

SPI Interface

For SPI communication you need four lines:

  • MISO: Master In Slave Out
  • MOSI: Master Out Slave In
  • SCK: Serial Clock
  • CS /SS: Chip Select (used to select the device when multiple peripherals are used on the same SPI bus)

On a slave-only device, like sensors, displays, and others, you may find a different terminology:

  • MISO may be labeled as SDO (Serial Data Out)
  • MOSI may be labeled as SDI (Serial Data In)

ESP32 SPI Peripherals

The ESP32 integrates 4 SPI peripherals: SPI0, SPI1, SPI2 (commonly referred to as HSPI), and SPI3 (commonly referred to as VSPI).

SP0 and SP1 are used internally to communicate with the built-in flash memory, and you should not use them for other tasks.

You can use HSPI and VSPI to communicate with other devices. HSPI and VSPI have independent bus signals, and each bus can drive up to three SPI slaves.

ESP32 Default SPI Pins

Many ESP32 boards come with default SPI pins pre-assigned. The pin mapping for most boards is as follows:

SPI MOSI MISO SCLK CS
VSPI GPIO 23 GPIO 19 GPIO 18 GPIO 5
HSPI GPIO 13 GPIO 12 GPIO 14 GPIO 15

Warning: depending on the board you’re using, the default SPI pins might be different. So, make sure you check the pinout for the board you’re using. Additionally, some boards don’t have pre-assigned SPI pins, so you need to set them on code.

Note: usually, when not specified, the board will use the VSPI pins when initializing an SPI communication with the default settings.

Whether your board comes with pre-assigned pins or not, you can always set them on code.

Finding your ESP32 Board’s Default SPI Pins

If you’re not sure about your board’s default SPI pins, you can upload the following code to find out.

Important: make sure you select the board you’re using in Tools > Board, otherwise, you may not get the right pins.

After uploading the code, open the Serial Monitor, RST your board and you’ll see the SPI pins.

Using Custom ESP32 SPI Pins

When using libraries to interface with your SPI peripherals, it’s usually simple to use custom SPI pins because you can pass them as arguments to the library constructor.

For example, take a quick look at the following example that interfaces with a BME280 sensor using the Adafruit_BME280 library.

You can easily pass your custom SPI pins to the library constructor.

In that case, I was using the following SPI pins (not default) and everything worked as expected:

If you’re not using a library, or the library you’re using doesn’t accept the pins in the library constructor, you may need to initialize the SPI bus yourself. In that case, you would need to call the SPI.begin() method on the setup() and pass the SPI pins as arguments:

You can see an example of this scenario in this tutorial, in which we initialize an SPI LoRa transceiver that is connected to custom SPI pins. Or this example showing how to use custom SPI pins with a microSD card module.

ESP32 with Multiple SPI Devices

As we’ve seen previously, you can use two different SPI buses on the ESP32 and each bus can connect up to three different peripherals. This means that we can connect up to six SPI devices to the ESP32. If you need to use more, you can use an SPI multiplexer.

Multiple SPI Devices (same bus, different CS pin)

To connect multiple SPI devices, you can use the same SPI bus as long as each peripheral uses a different CS pin.

To select the peripheral you want to communicate with, you should set its CS pin to LOW . For example, imagine you have peripheral 1 and peripheral 2. To read from peripheral 1, make sure its CS pin is set to LOW (here represented as CS_1 ):

Then, at same point, you’ll want to read from peripheral 2. You should disable peripheral 1 CS pin by setting it to HIGH , and enable peripheral 2 CS pin by setting it to LOW :

ESP32 Using Two SPI Bus Interfaces (Use HSPI and VSPI simultaneously)

To communicate with multiple SPI peripherals simultaneously, you can use the ESP32 two SPI buses (HSPI and VSPI). You can use the default HSPI and VSPI pins or use custom pins.

Briefly, to use HSPI and VSPI simultaneously, you just need to.

1) First, make sure you include the SPI library in your code.

2) Initialize two SPIClass objects with different names, one on the HSPI bus and another on the VSPI bus. For example:

3) Call the begin() method on those objects.

You can pass custom pins to the begin() method if needed.

4) Finally, you also need to set the SS pins as outputs. For example:

Then, use the usual commands to interact with the SPI devices, whether you’re using a sensor library or the SPI library methods.

You can find an example of how to use multiple SPI buses on the arduino-esp32 SPI library. See the example below:

Wrapping Up

This article was a quick and simple guide showing you how to use SPI communication with the ESP32 using the Arduino core—with the ESP32 acting as a controller (master).

In summary, the ESP32 has four SPI buses, but only two can be used to control peripherals, the HSPI and VSPI. Most ESP32 have pre-assigned HSPI and VSPI GPIOs, but you can always change the pin assignment in the code.

You can use the HSPI and VSPI buses simultaneously to drive multiple SPI peripherals, or you can use multiple peripherals on the same bus as long as their CS pin is connected to a different GPIO.

We didn’t dive deeply into examples, because each sensor, library, and case scenario is different. But, now you should have a better idea of how to interface one or multiple SPI devices with the ESP32.

For more detailed information about the SPI Master driver on the ESP32, you can check the espressif official documentation.

We didn’t cover setting the ESP32 as an SPI slave, but you can check these examples.

We hope you find this tutorial useful. We have a similar article, but about I2C communication protocol. Check it out on the following link:

Learn more about the ESP32 with our resources:

Источник

ESP32 и Ардуино

Случилось то, чего все так долго ждали и о чём так много говорили — новые модули ESP32 стали широко продаваться и пошли в народ. Сегодня мы поговорим об этих модулях с точки зрения непрофессионального пользователя, привыкшего работать с Ардуино и создавать небольшие проекты для домашней автоматизации или просто для удовольствия и самообучения.

Работает ли это вообще? Что там с поддержкой этих модулей в Arduino IDE? Стоит ли платить больше или лучше ограничиться ставшим уже привычным ESP8266? Мы постараемся вместе ответить на все эти вопросы, а в конце статьи я дам ссылку на реальное воплощение работы ESP32 с Ардуино — дистрибутив бесплатной версии Arduino Mega Server для платформы ESP32.

Спецификации

Я не буду здесь подробно останавливаться на спецификациях ESP32, вы без труда найдёте их в Интернет: каждый обзорщик считает своим долгом привести простыню спецификаций в начале обзора ESP32. Скажу только, что они впечатляют и если подходить к делу серьёзно и вдумчиво, то можно потратить не один год на изучение всех возможностей модуля и эксперименты с ним.

Оставим это профессионалам (или тем, кто считает себя таковым) и сосредоточимся на практической стороне вопроса, понятной и доступной простому смертному.

Цена вопроса

Начнём с цены. На данный момент модуль ESP32 в китайских интернет-магазинах стоит 350 рублей и 500 в варианте платы с обвязкой и USB интерфейсом. Это против 100 и 160 рублей для модуля ESP8266, соответственно. Как видим, разница в три с лишним раза, хотя абсолютные значения невелики, каждый, при желании, может позволить себе потратить 350 — 500 рублей на микроконтроллер. Для сравнения, Arduino Mega 2560 в том же Китае стоит 600 рублей, а в России около 1000 (плюс ещё стоимость Ethernet Shield).

Осталось только выяснить, стоит ли платить в три раза больше, чем за ESP8266 и что мы за это получим. (Забегая вперёд скажу, что на мой взгляд, безусловно стоит.)

Поддержка в Arduino IDE

Для того, чтобы что-то сделать с модулем, нужно сначала иметь его поддержку в Arduino IDE. На данный момент поддержка ESP32 в Arduino IDE находится хоть и на начальном, но вполне приличном и работоспособном уровне. Те, кто боится встретить тут непреодолимые трудности, может не беспокоиться — основные функции работают нормально и вы, скорее всего, не заметите никакой разницы по сравнению с работой на других контроллерах.

Несколько хуже дела обстоят с драйверами устройств, но это, безусловно, временное явление. Модуль настолько популярен, что поддержка любой периферии неизбежно появится в ближайшее время.

Добавление поддержки ESP32 в Arduino IDE

Теперь немного практической информации об инсталляции поддержки ESP32 в Arduino IDE. Интернет полон инструкциями на эту тему, вы их также можете в изобилии найти в нём. Замечу только, что все инструкции делятся на «старые», там, где упоминается Python и «новые», где упоминается GIT. Вам, естественно, нужно руководствоваться новыми.

Из множества инструкций лучшей можно назвать (как это ни странно) официальную инструкцию от производителя модуля.

Которой я и рекомендую пользоваться. Единственное замечание: GIT использовать необязательно, можно просто скачать дистрибутив и распаковать его в нужную директорию.

Примечание. Все нижеизложенное касается инсталляции под Windows 7 64-bit, поскольку все эксперименты я производил именно на ней, в других операционных системах пути могут отличаться от указанных.

Файлы дистрибутива должны находиться в папке

где C: — это имя вашего диска с Windows, а User — это имя пользователя в операционной системе (и то и другое у вас может отличаться от указанных).

Неочевидные моменты инсталляции ESP32

Многие пользователи жалуются, что у них ничего не работает и не появляется поддержка ESP32 в Arduino IDE. Тут дело вот в чём: поскольку драйвера ESP32 только разрабатываются, то несколько изменён порядок расположения системных директорий. В качестве папки для расположения скетчей в настройках Arduino IDE должна быть указана папка

(с теми же поправками на диск и имя пользователя), а файлы дистрибутива должны располагаться внутри этой папки так, как рекомендует производитель. Если не будет учтён этот момент, то поддержка ESP32 в Arduino IDE не появится и ничего работать не будет.

Версии Arduino IDE

Часто приходится слышать, что поддержка ESP32 есть только в последних версиях Arduino IDE, это не так — ESP32 прекрасно работает в более ранних версиях, например, дистрибутив Arduino Mega Server для ESP32 разрабатывался в версии 1.6.5 r2.

Преимущества ESP32

Теперь поговорим о преимуществах ESP32 перед его предшественником, ESP8266. На таких очевидных вещах как мощность процессора и объём оперативной памяти я останавливаться не буду, скажу только, что нужно сильно постараться, чтобы загрузить ESP32 полностью на задачах DIY и домашней автоматизации.

Ахиллесовой пятой его предшественника, модуля ESP8266, было (и есть) экстремально малое количество выводов. После работы с такими контроллерами как Arduino Mega и Arduino Due с их десятками цифровых и аналоговых пинов, работа с ESP8266 вызывает недоумение: счёт GPIO идёт буквально на единицы и это сильно ограничивает применение этого модуля в реальных проектах.

ESP32 если не полностью, то в значительной степени лишён этого недостатка. Количество доступных выводов значительно увеличено, появилось также множество аналоговых входов. Полностью свободными и доступными для использования можно назвать 13 выводов

В случае необходимости к ним можно добавить ограниченно функциональные и работающие только на вход

Если пожертвовать некоторыми возможностями и не использовать в конкретных проектах Serial, SPI или I2C, то к этому числу можно добавить ещё 8 пинов

Ну и возможно удастся использовать ещё 6 выводов, которые предназначены для работы с внутренней флеш-памятью (например, если подключить внешнюю SD карту)

Как видим, с ESP8266 нет никакого сравнения — новый модуль выглядит просто отлично по количеству возможных подключений и это очень ценно в реальных проектах, в которых дорог каждый пин.

Скорость работы

Я уже упоминал мощный процессор, теперь несколько слов нужно сказать о скорости сетевой работы. Я затрудняюсь сказать с чем это связано, возможно с мощным процессором, возможно с оптимизацией сетевого стека, но модуль ESP32 под управлением Arduino Mega Server показал рекордную сетевую производительность.

Загрузка страницы с объёмным кодом CSS и JavaScript и обилием графики занимает всего одну с небольшим секунды — быстрее, чем на любом другом протестированном контроллере, включая проводные контроллеры с W5100 и W5500 Ethernet интерфейсом.

Применительно к Arduino Mega Server это снимает все ограничения на использование графики и любых JavaScript библиотек как по размеру, так и их количеству.

Прочие достоинства

ESP32 это чрезвычайно высокотехнологичное устройство, одно только сухое перечисление доступных возможностей может занять не одну страницу, а перечисление достоинств и возможностей с комментариями займёт целый том. Поэтому я на этом ограничусь, чтобы не загромождать статью и приведу несколько примеров работы с кодом на ESP32 в среде Ардуино.

Примеры работы с кодом

Энергонезависимая память

Это то, что применительно к Arduino Mega мы привыкли называть EEPROM. В ESP32 этой памяти нет как таковой, но у этого модуля есть её аналог и соответствующая библиотека для работы с ней. Называется эта память «NVS» (Non-volatile storage).

Но для нас нет никакой разницы — можно точно так же сохранять значения и читать их после выключения и последующего включения контроллера.

Пример использования. Подключаем библиотеку:

Создаём объект prefs

Инициализируем хранилище с идентификатором, например, «nvs»:

false относится в выбору режима чтение/запись, в данном случае и чтение и запись. Сохраняем байт под именем «addr»:

Читаем сохранённый байт:

Подобным же образом можно сохранять и читать значения любых других типов данных. Теперь удаляем хранилище.

Если разобраться, то это даже проще, чем работа со стандартной энергонезависимой памятью EEPROM на контроллерах Ардуино.

AnalogWrite()

Ещё одно нововведение, которое может поставить в тупик начинающего пользователя — в ESP32 отсутствует привычная функция AnalogWrite(). В первый момент это очень непривычно, но на самом деле эта функция всего лишь заменена своим более функциональным аналогом.

Рассмотрим пример. Начнём с подключения соответствущей библиотеки, хотя библиотекой в полном смысле слова это назвать нельзя, скорее это специализированный файл с описанием нужных функций. Дело в том, что не все функции присутствуют напрямую в Arduino IDE, часть функций доступна в файлах, находящихся в каталоге

В данном случае нас интересует файл работы с ШИМ и светодиодами, который мы подключаем следующей инструкцией:

Далее нам нужно установить номер канала (0), частоту ШИМ (например, 50 Гц) и разрешение (8 бит).

Номера каналов могут устанавливаться в диапазоне от 0 до 15, а разрешение от 1 до 16 бит. При выборе разрешения 8 бит, диапазон данных, управляющих ШИМ, будет находиться в интервале от 0 до 255.

Далее нам нужно привязать наш канал (0) к какому-либо выводу GPIO, в данном случае к выводу 22:

И нужно не забыть обычным образом настроить 22-й пин на выход.

Всё, теперь мы можем управлять, например, яркостью свечения светодиода, просто указывая номер канала и значение ШИМ (яркости) из диапазона от 0 до 255.

Прочие примеры кода на ESP32

Дистрибутив Arduino Mega Server, ссылку на который я дам в конце статьи, кроме полностью работоспособной системы являет собой обширный сборник структурированного кода, протестированный и проверенный на работоспособность на модуле ESP32. Вы можете его использовать как обучающее пособие для вхождения в тему программирования под ESP32.

Стабильность работы

Arduino Mega Server для ESP8266 имеет подтверждённые аптаймы в несколько месяцев и демонстрирует абсолютно стабильную работу и у меня нет никаких причин думать, что у модуля ESP32 могут быть какие-то проблемы со стабильностью. По крайней мере за всё время создания дистрибутива AMS для ESP32 я не наблюдал ни единого сбоя или несанкционированной перезагрузки модуля. Всё работает очень чётко и предсказуемо.

Arduino Mega Server для ESP32

Это ещё один представитель экосистемы AMS, включающей в себя контроллеры и платы Arduino Mega, Due, 101, M0, AMS Home, ESP8266, Sonoff, ESP32, OLIMEX ESP32-EVB и т. д. Благодаря мощному процессору и быстрой сетевой работе модуля ESP32, интерфейс Arduino Mega Server содержит обилие графики и скриптов и это никак не сказывается на скорости его работы — страницы загружается почти мгновенно.

Всё работает стабильно и предсказуемо, никаких сбоев или неадекватного поведения системы или модуля не выявлено. Ниже приведён лог загрузки AMS, из которого можно узнать некоторые подробности о системе.

Температура модуля, измеряемая встроенным датчиком температуры колеблется от 50 градусов Цельсия при старте до 55 градусов в процессе работы. Во время работы ток потребления модуля составляет около 130 мА.

Перспективы

Не нужно быть особым экспертом, чтобы предсказать, что сейчас как грибы после дождя начнут появляться платы на ESP32 всевозможных форматов и с разнообразным функционалом. Вот одна из первых ласточек OLIMEX ESP32-EVB, очень интересная плата для которой в ближайшее время выйдет специализированный дистрибутив Arduino Mega Server.

Заключение

Вот, собственно и всё, что я могу сказать о новом модуле ESP32 и его работе с Ардуино. Впечатления он оставляет исключительно положительные, мне по крайней мере, было очень приятно и интересно с ним работать. Немного портит картину отсутствие библиотек для поддержки датчиков и периферии, но это временное явление и вскоре с этим всё будет в порядке.

Источник

Adblock
detector