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ESP32開発の第一歩: ESP32シリーズ・モジュール・ボードの概要

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ESP32シリーズ(SoC), ESP32モジュール, ESP32ボード

ESP32というと、狭義においてはESP32シリーズのSoC（チップの石）のことを言いますが、モジュールや開発ボードを含めてESP32ということもあります。またSoC単体では一般に利用が難しいですが、モジュールや開発ボードは利用しやすい形になっています。そのため、我々一般消費者が購入するのはモジュールか(開発)ボードが一般的だと思われます。

ESP32シリーズとは

上海に拠点を置くEspressif Systemsが開発しているWifiとBluetoothを内蔵する低コスト・低消費電力が売りのSoCです。コアプロセッサーとして Tensilica社のXtensa LX6,7やオープンソースのRISC-Vを採用しています。主に台湾TSMCで40nmプロセスで製造されているとのことです。

ESP32略歴

  • 2008: Espressif Systems社が創設
    • WifiとBluetoothが利用できるワイヤレスチップの開発
  • 2013: ESP8089
  • 2014: ESP8266
    • ここまでの製品はあまりドキュメントが充実していなかった
  • 2016: ESP32
    • ESP8266の改良版として販売開始
    • ドキュメントとDevKits（開発ボード）が広く充実
  • 2000年以降ESP32シリーズが多く発売

ESP32シリーズの種類

ESP32は多くの機能をもっていますが、ESP32シリーズのすべてが同じ機能を備えているわけではありません。

  • ESP32オリジナルシリーズ
  • ESP32-Sシリーズ: S2,S3など
  • ESP32-Cシリーズ: C2,C3,C6など
  • ESP32-Hシリーズ: H2など

ESP32オリジナルシリーズ

ESP32-Sシリーズ

ESP32-Cシリーズ

ESP32-Hシリーズ

将来的には以下のようなESP32シリーズも販売される予定らしいです。

ESP32-C61

ESP32-C5

ESP32-P4

ESP32データベース

相当な電子工作ファンでない限り必要ないですが、製造元であるEspressif System社が適したESP32シリーズを選択しやすいようにデータベースを提供しています。

ESP Product Selector
products.espressif.com

URL: https://products.espressif.com/#/product-selector

ESP32モジュールとは

ESP32モジュールとは、ESP32シリーズのSoCを利用しやすいように、水晶（周辺クロック用？）・SPI-Flashメモリ・アンテナ・シールドなどを配線した上で利用するピンを外に出しモジュール化したものです。モジュール化することでFCC認証（米国連邦通信委員会が発行する認証）や技適（日本総務省が発行する技術基準適合証明）を取得しています。モジュールにもWROOM,PICOなどいくつかの種類があります。

秋月電子で購入できるESP32モジュール

2024年2月時点で秋月にて、ピッチ変換やDIP化キットを除いたESP32モジュール単体を購入できるのは以下になります。購入先の選択肢としては秋月以外でも千石,若松,SwitchScience,マルツ,digikey,mouserなど多くありますが、ここでは秋月電子で扱っているESP32モジュール(厳密にはESP8266はESP32シリーズではないですが比較のため)のみ調べてます。

機能 価格 シリーズ コア コアサイズ クロック ROM GPIO ADC DAC UART/
USART		 I2C SPI USB
デバイス
ESP32-WROOM-32E 16MB ¥480 ESP32 Xtensa LX6 32bit 240MHz 16MB 26 16 2 3 2 4 N/A
ESP-WROOM-02 ¥420 ESP32-C2 Xtensa LX6 32bit 160MHz 2MB 11 N/A N/A 1 1 1 N/A
ESP32-S3-WROOM-1-N16R8 ¥530 ESP32-S3 Xtensa LX7 32bit 240MHz 16MB 36 20 2 2 2 4 1
ESP-WROOM-32 ¥550 ESP32 Xtensa LX6 32bit 240MHz 4MB 32 16 2 3 2 4 1
ESP32-C3-WROOM-02-N4 ¥310 ESP32-C3 RISC-V 32bit 160MHz 4MB 15 6 N/A 1 1 1 N/A
ESP-WROOM-02D ¥360 ESP8266 Xtensa LX6 32bit 160MHz 2MB 11 N/A N/A 1 0 1 N/A
ESP8684-MINI-1-H4 ¥350 ESP8684 RISC-V 32bit 120MHz 4MB 14 5 N/A 2 N/A 1 N/A
ESP-WROOM-02U
(外付アンテナタイプ)		 ¥400 ESP8266 Xtensa LX6 32bit 160MHz 2MB 11 N/A N/A 1 1 1 N/A
ESP32-SOLO-1 ¥300 ESP32 Xtensa LX6 32bit 160MHz 4MB 32 16 2 3 2 4 N/A
ESP32-PICO-V3-ZERO ¥430 ESP32 Xtensa LX6 32bit 240MHz 4MB 5 N/A N/A 2 N/A N/A N/A
Wio Core ¥500 ESP8266 Xtensa LX6 32bit 160MHz 2MB 11 N/A N/A 1 1 1 N/A

※リストは2024/2時点のものです。価格は参考程度でお願いします。

ESP32ボードとは

ESP32は開発ボード以外にも、多くのボードが開発/販売されています。ESP32-CAMなどはよく見かけると思います。

ボードに乗っているESP32がなんなのかわからないことがあります。その場合は、以下のESP TOOLでシリアル通信することで確認することができます。シリアル通信する場合はボーレートが正しくないと通信できないですが、おおよそのボードのデフォルトは115200だと思われます。

ESP Tool
espressif.github.io

URL: https://espressif.github.io/esptool-js/

Githubにホスティングされているので、ソースコードを確認したりローカルで実行することもできます。試しにM5 AtomS3を接続すると以下のように（今回の場合当然ですが）ESP32-S3が利用していることが分かりました。

開発環境について

ESP32を利用した開発にはいくつかの方法があります。おすすめはArduinoIDEかPlatformIOです。

  • C/C++
    • Arduino IDE: 最も一般的だと思われる開発方法です。これだけでも十分に様々なことができます。ただしarduinoで利用するライブラリではESP32 SoCのすべての機能を利用することができない点に注意してください。
    • PlatformIO: ArduinoIDEよりも多くの機能を利用できる。また、Arduino環境として開発することもできる。VSCode/Atom/Cloud9/Eclipse/Eclipse Che/Clion/Emacs/NetBeans/QtCoder/SublimeText/Vim/VisualStudioなど多くのエディタに対応している。Arduiono IDEよりもオートコンプリート機能や定義への移動が楽なのでPlatformIOでの開発がおすすめですが、PlatformIOの仕組み自体に少し癖があります。
    • Espressif ESP IDF: 公式の開発環境で、すべての機能を利用できます。EclipseプラグインあるいはVSCode拡張機能を追加することで利用できます。
  • MicroPython/CircuitPython
    • Mu Editor: 初心者に最適なシンプルな Python エディター。
    • Thonny IDE: 初心者向けのシンプルなエディターです。
    • Pymakr: より高度な Python IDE。VSCode拡張機能を追加することで利用できます。

 

引用・参考

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