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IoTシステムの構築とその応用

ESP32-DevKitCについて

本演習(2024年度)では，ESP32-WROVER-E 8MB を利用します．

ESP32-DevKitC-32DはESP-WROOM-32Eを搭載した開発用評価ボードです．

手軽にESP32を利用することができ，ESP32-WROOM-32Eモジュールには，Wi-FiとBluetoothの通信機能が内蔵されています．開発環境として，Arduino IDEを使う方法，ESP-IDFという専用の開発環境を使用する方法の他に，MicroPythonによる開発が可能です．

主な特徴

  • IEEE 802.11b/g/nに対応（2.4 GHz）
  • Bluetooth Classic及びBLE（4.2）に対応（デュアルモード）
  • 低消費電力の32 bit デュアルコアMCUを搭載
  • 12 bit SAR A/Dコンバータを搭載
  • TCP/IPのプロトコルスタックを搭載
  • (H)SPI、UART、I2C、I2S、PWM、GPIOなどさまざまなインターフェースを搭載

仕様 (ESP-WROOM-32E)

  • SoC：ESP32（Tensilica LX6 デュアルコア、240 MHz）
  • Wi-Fi：802.11 b/g/n（HT40）
  • Bluetooth：Classic、BLE 4.2（デュアルモード）
  • Wi-Fiモード：Station/softAP/SoftAP+station/P2P
  • セキュリティ：WPA/WPA2/WPA2-エンタープライズ/WPS
  • 暗号化：AES/RSA/ECC/SHA
  • SRAM：520 KB
  • フラッシュ：4 MB
  • 動作電圧：2.2～3.6 V
  • 消費電流：平均80 mA
  • 動作温度：-40℃～+85°C
  • オンチップセンサ：ホールセンサ、温度センサ
  • インターフェース
    • GPIO
    • I2C
    • UART
    • SPI
    • モータ用PWM
    • LED用PWM
    • I2S
    • ADC
    • DAC
    • SDカード（SDIO）
    • IR
    • 静電容量式タッチセンサ
    • ローノイズプリアンプ

ピン配置

ピンレイアウトは下図の通りとなる．

オンチップ温度の取得

1秒毎に内蔵の温度センサ・ホールセンサの情報を取得してシリアルへ出力を行います．

  • 内蔵温度センサ
    • temperatureRead()
  • 内蔵ホールセンサ
    • hallRead()
#include <Ticker.h>

// Timer event
Ticker tickerInternal;

void displayInternalSensorData() {
  Serial.println("Temp, Hall");
  Serial.print(temperatureRead());
  //Serial.print(",");
  //Serial.println( hallRead());
  yield();
}


void setup() {

  Serial.begin(115200);

  tickerInternal.attach_ms(1000, displayInternalSensorData);

}


void loop() {

}

プログラムをコンパイル・転送を行い，シリアルプロッターで起動を確認する．

BME280センサデータの取得

BME280センサーをESP32にI2C接続を行いデータを取得する

ESP32とBME280との接続

信号名 BME280 ESP32 GPIO
SCL SCK 22
SDA SDI 21
(アドレス選択) SDO (3.3V)
(電源/VDD) Vio (3.3V)
(電源/GND) GND (GND)

Arduino Code

#include <Ticker.h>
#include <Wire.h>
#include <SparkFunBME280.h>

// Timer event
Ticker tickerBME280;

// BME280

BME280 bme;
BME280_SensorMeasurements measurements;


void displayBME280SensorData() {
  bme.readAllMeasurements(&measurements); 
  Serial.println("Humidity:,Pressure:,BME-Temp:");
  Serial.print(measurements.humidity, 0);
  Serial.print(",");
  Serial.print(measurements.pressure/100, 2);
  Serial.print(",");
  Serial.println(measurements.temperature, 2);
}


void setup() {

  Serial.begin(115200);

  Wire.begin();
  bme.setI2CAddress(0x77);  // I2C address {0x76:GND or 0x77:VDD}
  if (bme.beginI2C() == false) //Begin communication over I2C
  {
    Serial.println("The sensor did not respond. Please check wiring.");
    while (1); //Freeze
  }

  tickerBME280.attach_ms(5000, displayBME280SensorData);

}


void loop() {

}

プログラムをコンパイル・転送を行い，シリアルプロッターで起動を確認する．