Гайд по ESP32, CircuitPython и периферии

Гайд по установке и небольшой каталог существующей в хакспейсе периферии с примерами использования (и описанием подводных камней, если они есть).

Доки по периферии

DHT11, DHT22 — температура и влажность

HC-SR04 — измерение расстояния (сонар)

MQ-135 — датчик CO2

RGB-светодиод

Клавиатура

Джойстик

Telegram-уведомления

Пассивная пищалка

Пульсометр

Экран RG1602A + плата расширения PCF8574

Идеи проектов

1. считывать показания датчиков, выводить:
   1. в телеграм
   2. на экранчик
   3. сигнализировать влажность RGB-светодиодом (подышать чтобы повысилась)
   4. пищать определённым тоном в зависимости от влажности (подышать чтобы повысилась)
2. музыкальный инструмент: с помощью сонара измерять расстояние, менять частоту пищалки в зависимости от текущего расстояния
3. музыкальный инструмент: подключить блок кнопок и играть ноты пищалкой при нажатии на кнопки
   1. (сложно!) подключить несколько пищалок и добавить возможность играть аккорды
4. просто музыка: с помощью пищалки играть прикольные мелодии
   1. можно ещё заставить ргб-светодиод менять цвет в соответствии с текущей нотой
5. ачивка: устройте джем-сессию на самодельных музыкальных инструментах
6. управление джойстиком:
   1. поворачивать сервомотор вслед за джойстиком
   2. управлять цветом ргб-светодиода с помощью джойстика
   3. управлять тоном пищалки с помощью джойстика
7. пульсометр: мигать лампочкой, пищать пищалкой в такт пульса
   1. сложно: вместо дискретных ударов сердца использовать прям всю синусоиду

Быстрый обзор ESP32

ESP8266 — очень старый слабый чип, не умеет в питон

ESP32 — чип поновее и помощнее, умеет Wi-Fi+Bluetooth, не умеет прикидываться флешкой

ESP32-S2 — самые дешманские отладочные платы (170 рублей), не умеет Bluetooth, умеет прикидываться флешкой

ESP32-C3 — самый новый чип, архитектура RISC-V (против Xtensa у всех остальных), поэтому не требует форков компиляторов, умеет прикидываться флешкой

Установка CircuitPython

💡 Если вы нашли в хакспейсе отладочную плату, скорее всего на ней уже стоит CircuitPython, попробуйте проверить: запитайте микроконтроллер и откройте http://circuitpython.local/code/ (все ESP32 броадкастят свои адреса по mDNS).

Втыкаем отладочную плату в комп, переходим в режим прошивки:

1. Зажимаем кнопку BOOT (она может быть непонятно подписана, тогда ищем RST и зажимаем ДРУГУЮ кнопку)
2. Нажимаем и отпускаем RST
3. Отпускаем BOOT

Плата должна распознаться как usb-to-uart конвертер.

Дальше идём сюда:

CircuitPython - Downloads

Нажимаем Filters и выбираем наш чип. Находим визуально похожую плату.

Нажимаем Open Installer. Жмём “Full CircuitPython 8.x.x Install”, следуем инструкциям.

Как пользоваться

Вариант 1 — если не умеет прикидываться флешкой

После установки прошивки не появилось флешки CIRCUITPY на компе? Открываем http://circuitpython.local/code/ (это mDNS адрес, его броадкастит микроконтроллер). Жмякаем full code editor. Снизу тыкаем Serial, теперь слева у нас код, а справа вывод консоли. Код пишется в code.py или main.py, контроллер автоматически запускает их при старте.

Вариант 2 — если флешка появилась

Открываем Visual Studio Code, ставим расширение CircuitPython, снизу выбираем свою борду (прошивку для которой вы ставили с сайта circuitpython) и серийный порт (методом исключения а также сравнения списка с подключенной платой и без неё). Снизу откроется консоль. Редактор будет подсказывать подсказки как в обычном питоне (только у меня он почему-то ругался на имя файла code.py, поэтому я переименовал его в main.py).

Бонус: установка библиотек.

pip install circup
circup install adafruit_pn532  # вот так можно быстро поставить библиотеку

Продвинутые штучки

Распиновка

ESP32

красные и желтые не юзаем. порядок пинов может отличаться, но функционал будет одинаковым вне зависимости от отладочной платы

1 и 3 — uart (можно случайно мусор словить)

6-11 — флеш-память (хз зачем её вывели наружу)

12-15 — jtag

16-17 — флеш-память

34-39 — input-only, с них спокойно можно читать инфу, писать нельзя

под аналоговые входы нужно юзать 32-39 (это пины ADC1, ADC2 занят вайфаем)

ESP32-S2

ESP32-C3

Отличия прошивок CircuitPython

Идём в гитхаб, тыкаем интересующую плату и смотрим файлики (их там обычно мало). Самое главное это mpconfigboard.h, в нём прописывается, какие пины чипа на какие устройства на плате распаяны. Например, #define MICROPY_HW_LED_STATUS (&pin_GPIO13) означает, что на ноге микроконтроллера GPIO13 прошивка ожидает светодиод, которым будет мигать при каких-то своих событиях (например, подключении к вайфаю).