Premiers pas avec la carte de développement ESP32

Nouveau sur ESP32 ? Commencer ici! L’ESP32 est une série de microcontrôleurs système sur puce (SoC) à faible coût et à faible consommation d’énergie développés par Espressif qui incluent des capacités sans fil Wi-Fi et Bluetooth et un processeur double cœur. Si vous connaissez l’ESP8266, l’ESP32 est son successeur, doté de nombreuses nouvelles fonctionnalités.

Nouveau sur l’ESP32 ? Vous êtes au bon endroit. Ce guide contient toutes les informations dont vous avez besoin pour démarrer avec l’ESP32. Découvrez ce qu’est un ESP32, comment sélectionner une carte ESP32, comment faire fonctionner votre premier programme et bien plus encore. Voici ce que nous allons couvrir dans ce guide :

Table des matières

Présentation de l’ESP32

Tout d’abord, pour commencer, qu’est-ce qu’un ESP32 ? L’ESP32 est une série de microcontrôleurs à puce développés par Espressif.

Pourquoi sont-ils si populaires ? Principalement à cause des fonctionnalités suivantes :

• Faible coût : vous pouvez obtenir un ESP32 à partir de 6 $, ce qui le rend facilement accessible au grand public ;

• Basse consommation : l’ESP32 consomme très peu d’énergie par rapport aux autres microcontrôleurs, et il prend en charge les états de mode basse consommation comme le sommeil profond pour économiser de l’énergie ;

• Capacités Wi-Fi : l’ESP32 peut facilement se connecter à un réseau Wi-Fi pour se connecter à Internet (mode station), ou créer son propre réseau sans fil Wi-Fi (mode point d’accès) afin que d’autres appareils puissent s’y connecter. essentiel pour les projets IoT et domotique – vous pouvez avoir plusieurs appareils communiquant entre eux en utilisant leurs capacités Wi-Fi ;

• Dual-core : la plupart des ESP32 sont dual-core — ils sont livrés avec 2 microprocesseurs Xtensa 32 bits LX6 : core 0 et core 1.

• Compatible avec MicroPython : vous pouvez programmer l’ESP32 avec le micrologiciel MicroPython, qui est une réimplémentation de Python 3 ciblée pour les microcontrôleurs et les systèmes embarqués.

Spécifications ESP32

Si vous souhaitez être un peu plus technique et spécifique, vous pouvez consulter les spécifications détaillées suivantes de l’ESP32 (source : http://esp32.net/) – pour plus de détails, consultez la fiche technique):

• Connectivité sans fil WiFi : débit de données de 150,0 Mbps avec HT40

• Mémoire:
  • ROM : 448 Ko (pour le démarrage et les fonctions principales)
  • SRAM : 520 Ko (pour les données et les instructions)
  • RTC fas SRAM : 8 Ko (pour le stockage des données et le processeur principal pendant le démarrage RTC à partir du mode veille prolongée)
  • SRAM lente RTC : 8 Ko (pour l’accès au coprocesseur en mode veille profonde)
  • eFuse : 1 Kbit (dont 256 bits sont utilisés pour le système (adresse MAC et configuration de la puce) et les 768 bits restants sont réservés aux applications client, y compris Flash-Encryption et Chip-ID)
  • Flash intégré : flash connecté en interne via IO16, IO17, SD_CMD, SD_CLK, SD_DATA_0 et SD_DATA_1 sur ESP32-D2WD et ESP32-PICO-D4.
    • 0 Mio (puces ESP32-D0WDQ6, ESP32-D0WD et ESP32-S0WD)
    • 2 Mio (puce ESP32-D2WD)
    • 4 Mio (module SiP ESP32-PICO-D4)

• Faible consommation : garantit que vous pouvez toujours utiliser les conversions ADC, par exemple, pendant le sommeil profond.

• Sécurité : accélérateurs matériels pour AES et SSL/TLS

Principales différences entre ESP32 et ESP8266

Auparavant, nous avons mentionné que l’ESP32 est le successeur de l’ESP8266. Quelles sont les principales différences entre les cartes ESP32 et ESP8266 ?

L’ESP32 ajoute un cœur de processeur supplémentaire, un Wi-Fi plus rapide, plus de GPIO et prend en charge Bluetooth 4.2 et Bluetooth Low Energy. De plus, l’ESP32 est livré avec des broches tactiles qui peuvent être utilisées pour réveiller l’ESP32 du sommeil profond et un capteur à effet Hall intégré.

Les deux cartes sont bon marché, mais l’ESP32 coûte un peu plus cher. Alors que l’ESP32 peut coûter environ 6 $ à 12 $, l’ESP8266 peut coûter 4 $ à 6 $ (mais cela dépend vraiment de l’endroit où vous les obtenez et du modèle que vous achetez).

Donc, en résumé :

• L’ESP32 est plus rapide que l’ESP8266 ;
• L’ESP32 est livré avec plus de GPIO avec de multiples fonctions ;
• L’ESP32 prend en charge les mesures analogiques sur 18 canaux (broches compatibles analogiques) contre une seule broche ADC 10 bits sur l’ESP8266 ;
• L’ESP32 prend en charge le Bluetooth alors que l’ESP8266 ne le fait pas ;
• L’ESP32 est à double cœur (la plupart des modèles) et l’ESP8266 est à un seul cœur ;
• L’ESP32 est un peu plus cher que l’ESP8266.

Pour une analyse plus détaillée des différences entre ces cartes, nous vous recommandons de lire l’article suivant : ESP32 vs ESP8266 – Avantages et inconvénients.

Cartes de développement ESP32

ESP32 fait référence à la puce ESP32 nue. Cependant, le terme « ESP32 » est également utilisé pour désigner les cartes de développement ESP32. L’utilisation de puces nues ESP32 n’est ni facile ni pratique, en particulier lors de l’apprentissage, des tests et du prototypage. La plupart du temps, vous voudrez utiliser une carte de développement ESP32.

Ces cartes de développement sont livrées avec tous les circuits nécessaires pour alimenter et programmer la puce, la connecter à votre ordinateur, des broches pour connecter des périphériques, des LED d’alimentation et de contrôle intégrées, une antenne pour le signal Wi-Fi et d’autres fonctionnalités utiles. D’autres viennent même avec du matériel supplémentaire comme des capteurs ou des modules spécifiques, des écrans ou une caméra dans le cas de l’ESP32-CAM.

Comment choisir une carte de développement ESP32 ?

Une fois que vous aurez commencé à rechercher des cartes ESP32 en ligne, vous découvrirez qu’il existe une grande variété de cartes de différents fournisseurs. Bien qu’ils fonctionnent tous de la même manière, certains tableaux peuvent être plus adaptés à certains projets que d’autres. Lorsque vous recherchez une carte de développement ESP32, vous devez prendre en compte plusieurs aspects :

• Interface USB-UART et circuit régulateur de tension. La plupart des cartes de développement complètes possèdent ces deux fonctionnalités. Ceci est important pour connecter facilement l’ESP32 à votre ordinateur pour télécharger le code et mettre sous tension.

• Boutons BOOT et RESET/EN pour mettre la carte en mode clignotant ou réinitialiser (redémarrer) la carte. Certaines cartes n’ont pas de bouton BOOT. Habituellement, ces cartes se mettent automatiquement en mode clignotant.

• Configuration des broches et nombre de broches. Pour utiliser correctement l’ESP32 dans vos projets, vous devez avoir accès au brochage de la carte (comme une carte qui montre quelle broche correspond à quel GPIO et ses fonctionnalités). Assurez-vous donc d’avoir accès au brochage de la carte que vous obtenez. Sinon, vous risquez d’utiliser l’ESP32 de manière incorrecte.

• Connecteur d’antenne. La plupart des cartes sont livrées avec une antenne intégrée pour le signal Wi-Fi. Certaines cartes sont livrées avec un connecteur d’antenne pour connecter éventuellement une antenne externe. L’ajout d’une antenne externe augmente votre portée Wi-Fi.

• Connecteur de batterie. Si vous souhaitez alimenter votre ESP32 à l’aide de batteries, il existe des cartes de développement fournies avec des connecteurs pour batteries LiPo, ce qui peut être plus pratique. Vous pouvez également alimenter un ESP32 « normal » avec des piles via les broches d’alimentation.

• Fonctionnalités matérielles supplémentaires. Il existe des cartes de développement ESP32 avec des fonctionnalités matérielles supplémentaires. Par exemple, certains peuvent être équipés d’un écran OLED intégré, d’un module LoRa, d’un module SIM800 (pour GSM et GPRS), d’un support de batterie, d’un appareil photo ou autres.

Quelle est la meilleure carte de développement ESP32 pour les débutants ?

Pour les débutants, nous recommandons une carte ESP32 avec une vaste sélection de GPIO disponibles et sans aucune fonctionnalité matérielle supplémentaire. Il est également important qu’il soit livré avec une tension régulière et une entrée USB pour l’alimentation et le code de téléchargement.

Dans la plupart de nos projets ESP32, nous utilisons le Carte ESP32 DEVKIT DOIT, et c’est celui que nous recommandons aux débutants. Il existe différentes versions de cette carte avec un nombre différent de broches disponibles (30, 36 et 38) – toutes les cartes fonctionnent de la même manière.

Où acheter?

Vous pouvez consulter le lien suivant pour trouver la carte ESP32 DEVKIT DOIT dans différents magasins :

D’autres cartes similaires avec les fonctionnalités mentionnées précédemment peuvent également être une bonne option comme l’Adafruit ESP32 Feather, Sparkfun ESP32 Thing, NodeMCU-32S, Wemos LoLin32, etc.

ESP32 DEVKIT DOIT

Dans cet article, nous utiliserons la carte ESP32 DEVKIT DOIT comme référence. Si vous avez un autre tableau, ne vous inquiétez pas. Les informations sur cette page sont également compatibles avec d’autres cartes de développement ESP32.

L’image ci-dessous montre la carte ESP32 DEVKIT DOIT V1, version avec 36 broches GPIO.

Spécifications – ESP32 DEVKIT V1 DOIT

Le tableau suivant présente un résumé des caractéristiques et spécifications de la carte ESP32 DEVKIT V1 DOIT :

Cette carte ESP32 particulière est livrée avec 36 broches, 18 de chaque côté. Le nombre de GPIO disponibles dépend du modèle de votre carte.

Pour en savoir plus sur les GPIO ESP32, lisez notre guide de référence GPIO : ESP32 Pinout Reference : Quelles broches GPIO devez-vous utiliser ?

Il est livré avec une interface microUSB que vous pouvez utiliser pour connecter la carte à votre ordinateur pour télécharger du code ou mettre sous tension.

Il utilise la puce CP2102 (USB vers UART) pour communiquer avec votre ordinateur via un port COM à l’aide d’une interface série. Une autre puce populaire est la CH340. Vérifiez quel est le convertisseur de puce USB vers UART sur votre carte, car vous devrez installer les pilotes requis pour que votre ordinateur puisse communiquer avec la carte (plus d’informations à ce sujet plus loin dans ce guide).

Cette carte est également livrée avec un bouton RESET (peut être étiqueté EN) pour redémarrer la carte et un bouton BOOT pour mettre la carte en mode clignotant (disponible pour recevoir le code). Notez que certaines cartes peuvent ne pas avoir de bouton BOOT.

Il est également livré avec une LED bleue intégrée qui est connectée en interne au GPIO 2. Cette LED est utile pour le débogage afin de donner une sorte de sortie physique visuelle. Il y a aussi une LED rouge qui s’allume lorsque vous alimentez la carte.

Guide de brochage des GPIO ESP32

La puce ESP32 est livrée avec 48 broches avec de multiples fonctions. Toutes les broches ne sont pas exposées dans toutes les cartes de développement ESP32, et certaines broches ne doivent pas être utilisées. La carte ESP32 DEVKIT V1 DOIT est généralement livrée avec 36 GPIO exposés que vous pouvez utiliser pour connecter des périphériques.

Broches d’alimentation

Habituellement, toutes les cartes sont livrées avec des broches d’alimentation : 3V3, GND et VIN. Vous pouvez utiliser ces broches pour alimenter la carte (si vous ne fournissez pas d’alimentation via le port USB) ou pour alimenter d’autres périphériques (si vous alimentez la carte via le port USB).

Broches d’entrée-sortie à usage général (GPIOS)

Presque tous les GPIO ont un numéro attribué et c’est ainsi que vous devez vous y référer – par leur numéro.

Avec l’ESP32, vous pouvez décider quelles broches sont UART, I2C ou SPI – il vous suffit de le définir sur le code. Cela est possible grâce à la fonction de multiplexage de la puce ESP32 qui permet d’attribuer plusieurs fonctions à la même broche.

Si vous ne les définissez pas sur le code, les broches seront configurées par défaut comme indiqué dans la figure ci-dessous (l’emplacement des broches peut changer selon le fabricant). De plus, il existe des broches avec des caractéristiques spécifiques qui les rendent adaptées ou non à un projet particulier.

Nous avons un guide détaillé dédié aux GPIO ESP32 que nous vous recommandons de lire : ESP32 Pinout Reference Guide. Il montre comment utiliser les GPIO ESP32 et explique quels sont les meilleurs GPIO à utiliser en fonction de votre projet.

Le placement des GPIO peut être différent selon le modèle de votre carte. Cependant, généralement, chaque GPIO spécifique fonctionne de la même manière quelle que soit la carte de développement que vous utilisez (à quelques exceptions près). Par exemple, quelle que soit la carte, généralement GPIO5 est toujours la broche VSPI CS0, GPIO 23 correspond toujours à VSPI MOSI pour la communication SPI, etc.

Comment programmer l’ESP32 ?

L’ESP32 peut être programmé à l’aide de différents micrologiciels et langages de programmation. Vous pouvez utiliser:

Notre méthode préférée pour programmer l’ESP32 est avec le « langage de programmation Arduino » C/C++. Nous avons également des guides et des tutoriels utilisant le micrologiciel MicroPython.

Tout au long de ce guide, nous couvrirons la programmation de l’ESP32 à l’aide du noyau Arduino pour la carte ESP32. Si vous préférez utiliser MicroPython, veuillez vous référer à ce guide : Premiers pas avec MicroPython sur ESP32.

Programmation ESP32 avec Arduino IDE

Pour programmer vos cartes, vous avez besoin d’un IDE pour écrire votre code. Pour les débutants, nous recommandons d’utiliser Arduino IDE. Bien que ce ne soit pas le meilleur IDE, il fonctionne bien et est simple et intuitif à utiliser pour les débutants. Après vous être familiarisé avec Arduino IDE et avoir commencé à créer des projets plus complexes, vous trouverez peut-être utile d’utiliser VS Code avec l’extension Platformio à la place.

Si vous débutez avec l’ESP32, commencez par EDI Arduino. Au moment de la rédaction de ce tutoriel, nous vous recommandons d’utiliser la version héritée (1.8.19) avec l’ESP32. Alors que la version 2 fonctionne bien avec Arduino, il y a encore quelques bugs et certaines fonctionnalités qui ne sont pas encore prises en charge pour l’ESP32.

Installation de l’IDE Arduino

Pour exécuter Arduino IDE, vous avez besoin de JAVA installé sur votre ordinateur. Si ce n’est pas le cas, rendez-vous sur le site Web suivant pour télécharger et installer la dernière version : http://java.com/download.

Téléchargement de l’IDE Arduino

Pour télécharger l’IDE Arduino, visitez l’URL suivante :

N’installez pas la version 2.0. Au moment de la rédaction de ce tutoriel, nous vous recommandons d’utiliser la version héritée (1.8.19) avec l’ESP32. Alors que la version 2 fonctionne bien avec Arduino, il y a encore quelques bugs et certaines fonctionnalités qui ne sont pas encore prises en charge pour l’ESP32.

Faites défiler vers le bas jusqu’à ce que vous trouviez la section de la version héritée.

Sélectionnez votre système d’exploitation et téléchargez le logiciel. Pour Windows, nous vous recommandons de télécharger le « fichier ZIP Windows ».

Exécution de l’IDE Arduino

Prenez le dossier que vous venez de télécharger et décompressez-le. Exécutez le fichier exécutable appelé arduino.exe (surligné ci-dessous).

La fenêtre de l’IDE Arduino devrait s’ouvrir.

Installation de l’ESP32 dans l’IDE Arduino

Pour pouvoir programmer l’ESP32 à l’aide de l’IDE Arduino, vous devez ajouter la prise en charge des cartes ESP32. Suivez les étapes suivantes :

1. Allez dans Fichier > Préférences.

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2. Entrez ce qui suit dans le champ « URL supplémentaires du gestionnaire de carte ». Cela ajoutera également la prise en charge des cartes ESP32 et ESP8266.

https://raw.githubusercontent.com/espressif/arduino-esp32/gh-pages/package_esp32_index.json, http://arduino.esp8266.com/stable/package_esp8266com_index.json

Voir la figure ci-dessous. Ensuite, cliquez sur le bouton « OK ».

3. Ouvrez le gestionnaire de tableaux. Allez dans Outils > Tableau > Gestionnaire de tableaux…

4. Recherchez ESP32 et installez « ESP32 by Espressif Systems » :

C’est ça. Il sera installé après quelques secondes.

Après cela, redémarrez votre IDE Arduino.

Ensuite, allez dans Outils > Carte et vérifiez que vous avez des cartes ESP32 disponibles.

Vous êtes maintenant prêt à commencer à programmer votre ESP32 à l’aide de l’IDE Arduino.

Exemples ESP32

Dans votre IDE Arduino, vous pouvez trouver plusieurs exemples pour l’ESP32. Tout d’abord, assurez-vous d’avoir sélectionné une carte ESP32 dans Outils> Carte. Ensuite, allez simplement dans Fichier> Exemples et consultez les exemples dans la section ESP32.

Mettre à jour le noyau ESP32 dans l’IDE Arduino

De temps en temps, c’est une bonne idée de vérifier si vous avez installé la dernière version du module complémentaire des cartes ESP32.

Il vous suffit d’aller dans Outils > Tableau > Gestionnaire de tableaux, recherchez ESP32 et vérifiez la version que vous avez installée. Si une version plus récente est disponible, sélectionnez cette version pour l’installer.

Télécharger le code sur l’ESP32 à l’aide de l’IDE Arduino

Pour vous montrer comment télécharger du code sur votre carte ESP32, nous allons essayer un exemple simple disponible dans les exemples Arduino IDE pour l’ESP32.

Tout d’abord, assurez-vous d’avoir un ESP32 sélectionné dans Outils> Conseil. Ensuite, allez dans Fichier > Exemples > WiFi > WiFiScan.

Cela chargera une esquisse qui scanne les réseaux Wi-Fi dans la portée de votre carte ESP32.

Connectez votre carte de développement ESP32 à votre ordinateur à l’aide d’un câble USB. Si vous avez une carte ESP32 DEVKIT DOIT, la LED rouge intégrée s’allumera. Cela indique que la carte est alimentée.

Important : vous devez utiliser un câble USB avec des fils de données. Certains câbles USB de chargeurs ou de banques d’alimentation sont uniquement alimentés et ne transfèrent pas de données. Ils ne fonctionneront pas.

Maintenant, suivez les étapes suivantes pour télécharger le code.

1) Allez dans Outils > Carte, faites défiler jusqu’à la section ESP32 et sélectionnez le nom de votre carte ESP32. Dans mon cas, il s’agit de la carte DOIT ESP32 DEVKIT V1.

2) Allez dans Outils > Port et sélectionnez un port COM disponible. Si le port COM est grisé, cela signifie que vous ne disposez pas des pilotes USB requis. Consultez la rubrique Installation des pilotes USB avant de procéder.

3) Appuyez sur le bouton de téléchargement.

Certaines cartes passeront automatiquement en mode clignotant et le code sera immédiatement téléchargé avec succès.

Les autres cartes ne passent pas automatiquement en mode clignotant, vous risquez donc d’obtenir l’erreur suivante.

Failed to connect to ESP32: Timed out... Connecting...

Ou quelque chose comme :

A fatal error occurred: Failed to connect to ESP32: Wrong boot mode detected (0x13)! The chip needs to be in download mode.

Cela signifie que l’ESP32 n’était pas en mode clignotant lorsque vous avez essayé de télécharger le code. Dans cette situation, vous devez appuyer longuement sur le bouton BOOT de la carte lorsque vous commencez à voir le message « Connexion… ». message sur la fenêtre de débogage.

Remarque : sur certaines cartes, une simple astuce peut faire passer automatiquement l’ESP32 en mode clignotant. Découvrez-le sur le tutoriel suivant : [SOLVED] Échec de la connexion à ESP32 : expiration du délai d’attente pour l’en-tête de paquet.

Maintenant, le code devrait être téléchargé avec succès sur le tableau. Vous devriez recevoir un « message » « Téléchargement terminé ».

Manifestation

Pour voir si le code fonctionne comme prévu, ouvrez le moniteur série à un débit en bauds de 115200.

Appuyez sur le bouton ESP32 RST ou EN pour redémarrer la carte et commencer à exécuter le code nouvellement téléchargé.

Vous devriez obtenir une liste des réseaux Wi-Fi à proximité.

Cela signifie que tout s’est déroulé comme prévu.

Installation des pilotes USB ESP32

Après avoir connecté la carte ESP32 à votre ordinateur, si le port COM de l’IDE Arduino est grisé, cela signifie que vous n’avez pas les pilotes USB nécessaires installés sur votre ordinateur.

La plupart des cartes ESP32 utilisent les pilotes CP2101 ou CH340. Vérifiez le convertisseur USB vers UART sur votre carte et installez les pilotes correspondants.

Vous trouverez facilement des instructions avec une recherche rapide sur Google. Par exemple « installer les pilotes CP2101 Windows ».

Conclusion

Nous espérons que vous avez trouvé ce guide de démarrage utile. Je pense que nous avons inclus toutes les informations nécessaires pour que vous puissiez commencer. Vous avez appris ce qu’est un ESP32, comment choisir une carte de développement ESP32 et comment télécharger un nouveau code sur l’ESP32 à l’aide de l’IDE Arduino.

Vous voulez en savoir plus ? Nous vous recommandons les tutoriels suivants pour commencer :

N’oubliez pas non plus de jeter un œil au brochage de l’ESP32 pour apprendre à utiliser ses GPIO :

Si vous souhaitez vraiment en savoir plus sur l’ESP32, nous vous recommandons de consulter notre eBook le plus vendu :

Vous pouvez également consulter tous nos tutoriels et guides ESP32 gratuits sur le lien suivant :

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Avez-vous des questions? Laissez un commentaire ci-dessous!

Merci d’avoir lu.

Cette vidéo vous emmène dans l’histoire de Raspberry Pi :