ESP 32 چیست و چه کاربردی دارد؟

میکروکنترلر ESP 32 در اینترنت اشیا پتانسیل بالایی در امکان برقراری انواع اتصال وایفای و بلوتوث با صرف هزینه اندک را دارد، این برد ارزان قیمت نقش مهمی در پیاده سازی یک پروژه اینترنت اشیا (IOT) دارد. در این مقاله به بررسی ماهیت IOT و ESP32  می‌پردازیم.

اینترنت اشیا یا IOT چیست؟

برای این که به راحتی بتوانید به ماهیت ESP32 پی ببرید باید ابتدا بدانید که اینترنت اشیا چیست، اینترنت اشیا  Internet of Things یا به اختصار IOT به حالتی از اتصال وسایل به اینترنت گفته می شود به طوری که بتواند با هم و با کنترل کننده‌ها به صورت خودکار یا دستی ارتباط داشته باشند.

استفاده از ریموت کنترل‌ها یک مثال ساده در این زمینه است، به طور مثال امکاناتی که ریموت کنترل در اختیار شما قرار می‌دهد تا از فاصله دور بتوانید وسایل برقی منزل را کنترل کنید. مثلا خاموش و روشن کردن لامپ، تلویزیون، ماشین و … نمونه‌های ملموس هستند.

ESP32 چیست و چه ویژگی‌هایی دارد؟

این تراشه محصولی از کمپانی Espressif است که مدت زمان زیادی از عرضه آن به بازار نمی‌گذرد، در تمام سال‌های حضور در بازار ESP32  یک ماژول کم هزینه برای توسعه دهندگان و اجرا کنندگان پروژه‌های اینترنت اشیا بوده است. با توجه به ارزش پولی ، اندازه کوچک و مصرف انرژی نسبتاً کم، برای بسیاری از کاربرد‌های اینترنت اشیا مناسب است. این سیستم کم هزینه و کم مصرف روی یک تراشه (SoC) توسط Espressif Systems پیاده سازی شده است.

با استفاده از ESP32  امکان اتصال Wi-Fi (و در بعضی از مدل‌ها) به حالت بلوتوث در حالت دوگانه برای دستگاه های تعبیه شده فراهم می‌شود. در حالی که از نظر فنی ESP32 فقط یک تراشه است اما سازندگان اغلب ماژول‌ها و بردهای توسعه دهنده حاوی این تراشه نیز به عنوان “ESP32” شناخته می‌شود.

تراشه ESP32 دارای ریز پردازنده Tensilica Xtensa LX6 در دو نوع دو هسته‌ای و تک هسته‌ای است که سرعت کلاک آن بیش از 240 مگاهرتز است. اکنون چندین مدل تراشه مختلف وجود دارد .

مدلهای تراشه ESP32:

– ESP32-D0WDQ6-  (و ESP32D0WD)

–  ESP32-D2WD

–  ESP32-S0WD

و (SiP) – ESP32-PICO-D4

تمام این مدل‌ها با اتصال Wi-Fi و بلوتوث به صورت ترکیبی یا فقط اتصال Wi-Fi در دسترس هستند.

کاربرد ESP32 چیست؟

تراشه ESP32 معمولاً برای دستگاه‌های قابل حمل ، فناوری‌های پوشیدنی و کاربردهای اینترنت اشیا – مانند Nabto – مورد استفاده قرار می‌گیرد. علاوه بر این، با معرفی سیستم عامل Mongoose یک ESP32 IoT Starter Kit ، ESP32 به عنوان تراشه یا ماژول نهایی برای علاقه‌مندان و توسعه دهندگان اینترنت اشیا شهرت پیدا کرده است.

گرچه این شهرت چندان قابل توجه نیست، این دستگاه ارزان قیمت همچنین می‌تواند در تعدادی از سیستم‌های مختلف تولید مورد استفاده قرار گیرد و قابلیت‌ها و منابع آن طی چهار سال گذشته به طرز چشمگیری رشد کرده است.

• پردازنده‌ها

همانطور که قبلاً ذکر شد، ESP32 از ریز پردازنده Tensilica Xtensa ، 32 بیتی LX6 استفاده می‌کند. همه تراشه‌های این سری دو هسته‌ای هستند، به جز ESP32-S0WD. فرکانس کلاک تا 240 مگاهرتز می‌رسد و حداکثر تا 600 DMIPS را می تواند انجام ‌دهد. علاوه بر این، مصرف کم انرژی آن و امکان تبدیل ADC، محاسبه و آستانه سطح را فراهم می‌کند.

• اتصال بی سیم

ESP32 اتصال به Wi-Fi یکپارچه را از طریق 802.11 b / g / n / e / i / امکان‌پذیر می‌کند. علاوه بر این، بلوتوث حالت دوگانه با v4.2 BR / EDR امکان‌پذیر است و از ویژگی‌های Bluetooth Low Energy (BLE) است.

• حافظه

حافظه داخلی برای ESP32 به شرح زیر است

– ROM: 448 KiB

– SRAM: 520 KiB

– RTC سریع SRAM: 8 KiB

– SRAM کند RTC: 8 KiB

–  eFuse: 1 KiBit

علاوه بر این، دو تراشه ESP32 – ESP32-D2WD و ESP32-PICO-D4 – دارای فلش داخلی هستند. سایر موارد به شرح زیر است:

– External Flash and SRAM – ESP32 برای محافظت از برنامه‌ها و داده‌های توسعه دهندگان، از چهار فلش QSPI و SRAM خارجی 16 MiB با رمزگذاری سخت افزار بر اساس AES پشتیبانی می‌کند و از طریق حافظه پنهان با سرعت بالا به فلش QSPI و SRAM خارجی دسترسی پیدا می‌کند.

• امنیت

ویژگی‌های امنیتی استاندارد IEEE 802.11 همه از جمله WFA، WPA / WPA2 و WAPI پشتیبانی می‌شوند. علاوه بر این ESP32 دارای بوت امن و رمزگذاری فلش نیز هست.

الگوهای ESP32

ESP32 در مورد اینترنت اشیا (IoT) برنامه‌های زیادی دارد. در اینجا برخی از توابع اینترنت اشیا که از این تراشه برای آن استفاده می‌شود را شرح داده‌ایم:

– شبکه : آنتن Wi-Fi ماژول و دو هسته‌ای دستگاه‌های تعبیه شده را قادر می‌سازد تا به روترها متصل شده و داده‌ها را انتقال دهند.

– پردازش داده‌ها : شامل پردازش ورودی‌های اساسی از حسگرهای آنالوگ و دیجیتال تا محاسبات بسیار پیچیده‌تر با RTOS یا SDK غیر سیستم عامل است.

– اتصال P2P : با استفاده از اتصال IoT P2P ارتباط مستقیمی بین ESP های مختلف و سایر دستگاه‌ها ایجاد می‌کند.

– وب سرور: دسترسی به صفحاتی که به زبان HTML یا زبانهای توسعه یافته نوشته شده‌اند.

برنامه‌های ESP32

ماژول‌های ESP32 معمولاً در دستگاه‌های اینترنت اشیا زیر یافت می‌شوند:

– دستگاه‌های صنعتی هوشمند از جمله کنترل کننده‌های منطقی قابل برنامه‌ریزی (PLC)

– دستگاه‌های پزشکی هوشمند از جمله مانیتورهای پوشیدنی سلامت

– دستگاه‌های انرژی هوشمند از جمله HVAC و ترموستات

– دستگاه‌های امنیتی هوشمند از جمله دوربین‌های نظارتی و قفل‌های هوشمند

کلام آخر

ادغام کردن راه حل های اتصال چندگانه در یک ماژول برای کاهش هزینه‌های مصرفی، تقاضای استفاده از این ماژول‌ها را به شکل چشم‌گیری افزایش می‌دهد. حتی افزایش حافظه روی ماژول باعث می‌شود که تمامی محصولات هوشمند نیز بتوانند در خود از وجود  ماژول ESP32 بهره‌مند باشند. در واقع با پارتیشن‌بندی دقیق نرم افزار می‌توان محدودیت‌های نرم افزاری در مورد اتصال و زمان پاسخ گویی را بر روی یک ماژول ارزان قیمت و کم هزینه مثل ESP32 کنترل کرد.