ESP32/Arduino 覚え書き

ESP32-S3　についてメモ

S3が技適がついて値段もAliexpressで送料込み1000円くらいで買えるようになってきたので
こちらに重点を移していくつもり。

S3 の オンボードLED（neopixel）について注意

オンボード3色LEDはありがたいが、
だがしかし　neopixelWrite() を　間隔開けずに連呼すると、なんと
ESP32が固まる！！？？
なんて恐ろしい子
（Espressif正規品じゃないからか？？）
10msくらい間空くように使っています（1ms秒でも十分かも）

S3 の BLE について注意

S3 の BLE は後方互換性に乏しく
Apple製品ではつながらない？？かもしれない。

Arduino IDE

• メニューにないupload速度の追加はboards.txtを編集する。
• boards.txtが反映されないときはユーザーデータを一旦削除する必要がある
  • こちらを参照→　https://github.com/arduino/arduino-ide/issues/1030
  • Windowsの場合は　C:\Users<user name>\AppData\Roaming\arduino-ide\　を空にしてArduinoIDE再起動とのこと。

ESP32　についてメモ

（コメント欄に補足情報頂いてます。ご覧ください）
※筆者の手元にあるのはESP32-DevKitC-32D(WROOM32Dが乗った38ピンのボード)
Espressif公式　→　https://docs.espressif.com/projects/esp-idf/en/latest/esp32/api-reference/index.html

• ピン特性はここがまとまりいいかも　→　https://www.upesy.com/blogs/tutorials/esp32-pinout-reference-gpio-pins-ultimate-guide
  • ここもあり →　https://lastminuteengineers.com/esp32-pinout-reference/
• Serial.printf() はESP32独自。Arduino全般には不存在。移植性配慮するなら使わないが吉。
• Macはドライバインストール必須（CH34xVCPDriver_signed.pkg）
• ArduinoIDEとは相性悪いらしい
• 2023年4月現在、BLEは問題が生じてる？。Advertizingできるけど接続失敗する。使い物にならない状況。
  ・ 標準BLEが動かない時は　NimBLE by h2zero を使うとよい。
• WiFi使用時のGPIOの干渉
  • WiFi使用中はADC2が使えなくなるとのこと
  • 36ピンも使えないような？？
• EN（Enable）ボタンはリセットみたいなもの(RST/RESETに相当と考えてよいらしい?)
  • ENピンがHiに上がっていないと効かない?そんなことない？
    • 電源投入またはPCとの接続の時にENピンがHiに上がっていないと不正なのかも。
    • 正常であればENピンをGNDに落とすと（ENボタン押すのと同様）リスタートする。
  • ENボタンが効くと隣の赤LEDが一瞬わずかに暗くなる？。ならなくても効いてるのか。
• GPIOピンのうちInput-onlyのピンのうち34より大きい番号のピンは、プルアップ/ダウンがついてない。
  ・ attachInterrupt() は使える。
• ADコンバータのリファレンス関連　→ https://docs.espressif.com/projects/esp-idf/en/release-v3.3/api-reference/peripherals/adc.html
  • ESP32のADコンバータは無駄に遅くなっているらしいです。参考→http://radiopench.blog96.fc2.com/blog-entry-1185.html
  • うちの環境esp32 by Espressif 2.0.14では23ksps程度でした。
• HID.h が不存在。故に"Keyboard.h"も使えない。"USBHIDMouse.h" "USBHIDKeyboard.h"　はあるけど使えない（？）。
  • ESP32-S2 / ESP32-S3 は、USB-OTG 対応なのでUSB機器構成できる。他は無理模様。
• Lチカに使えるオンボードLEDはWROOMにはついてないみたい。
• USBHostShield mini　について　　https://chome.nerpa.tech/usb-host-shield-hardware-manual/
  • 使ってるのは互換機。正規品のように電源ルーティングのパッド（ハンダ盛るやつ）は無い
  • そのままだとUSB子機への給電電圧は3.3Vくらいになる。
    • ELECOMのキーボードは正常作動した。
    • SANWA SUPPLY のトラックボールは正常。
    • 百均（キャンドゥ）マウスは駄目だった。ESP32の5V（実質4V）をUSBHSを迂回して供給したら動いた。

Upload失敗の対処

• GPIOの接続不良とかで接続失敗（Upload失敗）に陥ることがたまにある。

  • 筆者は安価なブレッドボードを多用しているせいかも。
  • 電池やモーターを（変なやり方で）繋いじゃったりするからかも。

• リセットで駄目な時は電源切ってしばらく（数分）放置してみる。これ重要。

• 少々乱暴ですがGNDに繋いだ線をGPIOすべて順繰りに触らせる（ただし電源の端子には触れない）

• ENポートのコンデンサはつけといたほうがよい。

• 接続エラーでコンパイルも通らなくなったことがありました。

  • ESP32側がおかしくなっていたような印象。ENボタンを押しても再起動しなかった（気がする）。
  • IDEを再起動やUSBの挿し直しでは変化なし。PCの再起動は試していない。
  • ネット情報ではArduinoIDEのバージョン依存のバグ的な意見がある
  • 一旦PlatformIOでコンパイルアップロードを実施た後ArduinoIDEに戻ったところ、正常にもどりました。
  • どうやらArduinoIDEがESP32になにかを仕込んでしまってそれが原因で接続エラーを起こす。のかなあ。
  • 関係あるかわからないがデバマネ上の名称が「USB-Enhanced-SERIAL CH9102」で、いつのまにか変わったような（？）

• PlatformIOで駄目でArduinoIDEは正常というケースもありました。

  • ArduinoIDEを落とさないとPlatformIOのUploadできないときがある。

• GPIO 0,2,5,12はbootに干渉するポート。とはいえ他のポートの接触不良（？）が原因で起動失敗することもあったので気にする必要はないのか。

スケッチのUploadで成功したり失敗したりと不安定な時に疑うこと

・電流過大
・グランドされてないピン
・Upload時に繋いであるとまずいピン（ブートやSPI関連）

• GPIO0、2　あたりBootに影響する。Upload時には繋いであるとまずい。

Portおよびデバマネに表示されないときの対処：

・ENピンを3.3Vにつないどく。Bootボタンを長く押す。ENボタンを押す。→何度か繰り返すとPort番号出現。
・デバマネ上のポート（COMとLPT）の項目の下に「Silicon Labs CP210x USB to UART Bridge (COM5)」みたいに出る。
（警告マークついてるときはやり直す）
・ENピンを開放　→　デバマネとPort一覧は変化しない
・ArduinoIDEでなにかのスケッチをUpload　→　成功すれば次からはEN操作不要の状態に戻る。はず。

バリエーションについて

ESP32 本体

（筆者にとって）よく見るのは　ESP32無印とESP32-S3

• 無印

  • アリエクで500円くらいで買える。
  • USB機能はない。USB機器を構成するにはシールドが必要。

• S2

  • 無印のLX6より後発のLX7コアだがシングルコア。
  • USB-OTGがある。
  • Bluetoothが無い。
  • 有線LAN廃止

• S3

  • LX7の2コア
  • USB-OTG/JTAG（USB端子が2つ載ってるボードが標準的）
  • 有線LANなし、アナログ出力（DAC）が廃止
  • 技適取得がまだ。
  • 標準でPSRAM搭載(?)
  • 「N16R8」といった接尾辞が付いている。「フラッシュメモリが16MB、PSRAMが8MB」といった意味らしい。

• WROOM-32

  • -32D -32E っていう末尾の文字はバージョンらしくEが最新でバグが解消されており、32無印と32Dはすでに非推奨とのこと。
  • -32U はアンテナ外付け版

• WROOM-03

  • WROOM32のベータ版とのこと。

ボード

• WROVER
  • 8MBのPSRAMが増設されている。
• 各種カメラ付きボード
  • カメラ付きの製品にはWROVER同様にPSRAM増設製品の場合がある。
• ESP32S
  • シングルコアのESP32らしい。
• NodeMCU-32S(ESP32-NodeMCU)
  • シルク無しでピン列間隔とボード横幅が（ブレッドボード1列分）細い
  • プログラマブル、つまりLチカに使える、オンボードLED搭載。
  • NodeMCUとはファームウェアの名前だとか、使用方法には大差ない模様。
• DevKitC
  • WROOM-32を乗せたボード
  • 秋月が取り扱って日本で最もメジャーらしい

電池駆動（10MHz稼働）

試したesp32は正規品ではないかも。

消費電流（テスターで測った。大雑把ですよ。）

10MHz　：　起動時38mA弱、loop関数中は20mA
※小さなOLEDやLEDアレイ、I2Cの磁気センサ（AS5600）を使用。
※WiFiやBLEは動いてないはず。

CR2032

• CR2032は定格3Vのコイン電池です。容量は225mAhとかその程度。
• この電池の大抵の製品で、使用開始直後の無負荷電圧が3.Vをはるかに上回るので、esp32の3.3Vに接続して起動できる。
• 電圧が3V以下に落ちた後は、2個を直列にして5V端子に入れて起動する。※ただし他の5V機器にダメージがありうる。
• 起動はするのだけど数十秒から数分で落ちます。
• 上述の消費電流20mAは、コイン電池には強すぎるようです。2直で3.V強（定格の1/2）までじわじわと電圧が落ちていってしまう。
• コイン電池でのESP32の稼働は、スリープモードを駆使しない限りは無理でしょう。

USB<->シリアル

• CP210()、CH9102()、CH340(*)　とバリエがある。通信速度がそれぞれ12、4、2MHｚらしい。
• 筆者の手元にある製品はCH9102X
• Upload speed
  • ArduinoIDEは最高921600
  • Upload speed　の追記先の例↓
    C:\Users\username\AppData\Local\Arduino15\packages\esp32\hardware\esp32\2.0.14\boards.txt

Bluetooth/BLE

2023年4月現在、BLEは問題が生じてる？。Advertizingできるけど接続失敗する。使い物にならない状況。
・ 標準BLEが動かない時は　NimBLE by h2zero を使うとよい。

3sp32S3はBT5.0のみ対応で
BT-Serial(SPP)は非対応だそうです。
https://github.com/espressif/arduino-esp32/issues/6882

関連記事

マルチスレッドとSPI　：　https://qiita.com/emuai/items/01ee1770a59b864d3a08

ありがたいWebサイト

バリエーションの説明

フォント生成

• GFX(for TFT panel) : https://rop.nl/truetype2gfx/