ESP32‑S3 × Python で作る小型I/Oデバイス（第2回：ESP32-S3 の環境構築）

連載一覧

• 第1回：プロジェクト概要
• 第2回：ESP32-S3 の環境構築
• 第3回：I/O の実装（ADC / PWM / DIO）
• 第4回：通信プロトコル（JSON コマンド）
• 第4.5回：デバイス化対応
• 第5回：Python アプリの API 実装
• 第6回：デバイスとしてまとめる（設計編）
• 第7回：実装編・応用編（GUI / アプリ化 / 拡張の可能性）

はじめに

第1回では、このプロジェクト全体のゴールとデバイスの仕様を整理し、ESP32‑S3 と Python アプリを組み合わせた「小さくて扱いやすい IoT デバイス」を作るための全体像を共有しました。
第2回となる今回は、ESP32‑S3 を実際に動かすための環境構築を行います。
Arduino IDE を使って開発環境を整え、USB 経由でファームウェアを書き込み、最小限の動作確認（USB シリアル接続・オンボードLED 点滅）まで行います。

環境構築

必要なもの

• PC（今回はWindows11を使用）
• ESP32‑S3 ボード（USB Type‑C ケーブル）
• インターネット環境（ボードマネージャの取得に必要）

Arduino IDE のインストール

• Arduino 公式サイトから最新版をダウンロードする
  「Windows Win 10 or newer (64-bit)」を選択
  https://www.arduino.cc/en/software/#ide
  
• ダウンロードしたファイルを実行し、デフォルト設定のままインストールする
  ※必要に応じて選択を変更してください。

Arduino IDE のセットアップ

• 「File」→「Preferences」→「Language」を「日本語」に設定する
• 「ツール」→「ボード」→「ボードマネージャ」を開く
• 検索欄に「ESP32-S3」と入力し、esp32ボードをインストール
  

ファームウェア書き込み

接続とボードの選択

• ESP32-S3とPCをUSBケーブルで接続
• 「ツール」から、「ボード」と「ポート」を設定
  ボード：ESP32S3 Dev Module
  ポート：ESP32-S3を接続したポートを選択
  
• ボード設定の下記3項目を設定
  
  
  
  ※ESP32-S3にUSBポートが2つある場合は、「ESP32 Family Device」と表示される方を使用します。「未知のボード」と表示される場合はもう1つのポートに差し替えてくだい。

サンプルコードの書き込み

• 下記のサンプルコードをArduino IDEに入力して書き込みを実行
• シリアルモニタに1秒間隔で「Hello from ESP32-S3」が表示されたら書き込み成功

void setup() {
  Serial.begin(115200);     // シリアル開始
  delay(1000);     // 1秒待機
  Serial.println("ESP32-S3 USB Serial Connected!");
}

void loop() {
  // 1秒間隔でメッセージを表示
  Serial.println("Hello from ESP32-S3!");
  delay(1000);
}

ここまででESP32-S3を扱うための環境構築は完了しました。

USB シリアル接続

PCとの接続

Arduino IDEでシリアルモニタができていれば、すでにPCとのシリアル接続は完了しています。
第5回で扱う予定のPythonからの接続も、今回選択したポート番号を使用します。

最小動作確認（オンボードLED 点滅）

• 下記のサンプルコードを書き込むと、ボードに搭載されているLEDが点滅する
  ※ESP32-S3ボードにはいくつか種類があり、ボードによってピン番号が違う様です。私のボード(ESP32-S3-WROOM)は44番ピンでRXのオンボードLEDが点滅しました。
  使用するボードに合わせてピン番号は変更してください。

※点滅しない場合はUSBケーブルを抜き差しするか、ボード上にあるRETボタンを押してみてください。

サンプルコード

const int LED_PIN = 44;     // 使用するPIN番号

void setup() {
  pinMode(LED_PIN, OUTPUT);     // 選択PIN番号を出力に設定
}

void loop() {
  digitalWrite(LED_PIN, HIGH);  // 点灯
  delay(500);
  digitalWrite(LED_PIN, LOW);   // 消灯
  delay(500);
}

次回予告

第3回では、ESP32‑S3 を「実際に外部デバイスを制御できるマイコン」として使うための基礎となる I/O（入力・出力）まわりの実装を扱います。
扱う内容は次の3つが中心です。

• デジタル入出力（DIO）
  ボタン入力やリレー制御など、最も基本的な GPIO の使い方を整理します。
• PWM 出力（LED やモーター制御）
  LED の明るさ調整やサーボモーター制御に使う PWM 出力を行います。
• ADC（アナログ入力）
  可変抵抗・光センサー・温度センサーなどのアナログ値を読み取る方法を扱います。