6.6.2021 ESP32 Arduino

Harry Karvonen, Pispalan IT

Tänään tutkin miten ohjelmointia tehdään ESP32-mikro-ohjaimelle. Kyseltyäni tutuilta joilla oli jotain kosketusta näihin mikro-ohjaimiin, sain selville että ohjelmointi onnistuu suoraan Arduino IDE:llä.

Aloitin asentamalla Arduino IDE:n Fedora 34:lle seuraavalla komennolla:

# Roottina
$ su
$ dnf -y install arduino

ESP32:sta varten tarvitaan myös arduino-esp32 paketti. Asennuksen tein seuraamalla seuraavia ohjeita. Ohjeissa oli asennukset tehty graafisen käyttöliittymän kautta. Kirjoitan myöhemmin, miten nämä asetukset pystytään tekemään käyttämällä arduino-cli -komentorivityökalua.

Arduinon käyttöä varten tarvitaan myös Python-paketteja. Tätä varten loin uuden Pythonin virtuaaliympäristön. Lisäksi täytyi asentaa Python-paketti pyserial. Asensin myös samalla samaan ympäristöön esptool-paketin, jolla pystyy suoraan kommunikoimaan ESP32-mikro-ohjaimen kanssa. Esimerkiksi kirjoittamaan flash-muistiin. Arduino on käynnistettävä konsolista siten että tämä luotu Python-ympäristö on aktiivisena. Tässä listattu komennot asentamista varten.

# Luodaan virtuaaliympäristö
$ python -m venv ~/.virualenvs/esptool

# Aktivoidaan ympäristö
$ . ~/.virtualenvs/esptool/bin/active

# asennetaan pyserial ja esptool
$ pip install pyserial esptool

Mahdollisesti ensimäistä kertaa käynnistäessäsi Arduino IDE:ä voit joutua sallimaan käyttäjän lisäämisen tiettyyn ryhmään. Tämä vaatii järjestelmän valvojan käyttöoikeudet.

Arduinon käynnistäminen:

# Aktivoidaan ympäristö
$ . ~/.virtualenvs/esptool/bin/active
$ arduino

TTGO-LoRa-Series

Arduinon IDE:llä tein käännökset seuraavasta projektista TTGO-LoRa-Series. Ensimmäiset yrittämiset epäonnistuivat puutuvien otsikko-tiedostojen ja lähdekoodien takia. Tämän projektin README:stä löytyi viittaukset riippuvuuksiin arduino-LoRa ja oled-ssd1306. Näiden riippuvuuksien löytäminen graafisella työkalulla Arduino IDE:stä osoittautui hieman mutkikkaammaksi kuin oletin. Nimittäin hakusanalla LoRa löytyi useita paketteja. Samoin hakusanalla oled löytyi useita paketteja. Riippuvuuksien URL:sta löytyi onneksi tekijä ja sen perusteella löytyi oikea paketti, jotta käännös onnistui.

Arduinon käyttöön on myös olemassa komentorivi-työkalu arduino-cli. Tällä työkalulla on helpompi automatisoida tekemistä ja eksplisiittisesti määrittää mitä halutaan asentaa.

Toimivan käännöksen tuottamiseksi seuraavat paketit ovat asennettu:

[
  {
    "library": {
      "name": "ESP8266_and_ESP32_OLED_driver_for_SSD1306_displays",
      "author": "ThingPulse, Fabrice Weinberg",
      "maintainer": "ThingPulse \u003cinfo@thingpulse.com\u003e",
      "sentence": "I2C display driver for SSD1306 OLED displays connected to ESP8266, ESP32, Mbed-OS",
      "paragraph": "The following geometries are currently supported: 128x64, 128x32, 64x48. The init sequence was inspired by Adafruit's library for the same display.",
      "website": "https://github.com/ThingPulse/esp8266-oled-ssd1306",
      "category": "Display",
      "architectures": [
        "esp8266",
        "esp32"
      ],
      "install_dir": "/home/kayttaja/Arduino/libraries/ESP8266_and_ESP32_OLED_driver_for_SSD1306_displays",
      "source_dir": "/home/kayttaja/Arduino/libraries/ESP8266_and_ESP32_OLED_driver_for_SSD1306_displays/src",
      "real_name": "ESP8266 and ESP32 OLED driver for SSD1306 displays",
      "version": "4.2.0",
      "license": "Unspecified",
      "location": 1,
      "layout": 1,
      "examples": [
        "/home/kayttaja/Arduino/libraries/ESP8266_and_ESP32_OLED_driver_for_SSD1306_displays/examples/SSD1306ClockDemo",
        "/home/kayttaja/Arduino/libraries/ESP8266_and_ESP32_OLED_driver_for_SSD1306_displays/examples/SSD1306DrawingDemo",
        "/home/kayttaja/Arduino/libraries/ESP8266_and_ESP32_OLED_driver_for_SSD1306_displays/examples/SSD1306OTADemo",
        "/home/kayttaja/Arduino/libraries/ESP8266_and_ESP32_OLED_driver_for_SSD1306_displays/examples/SSD1306SimpleDemo",
        "/home/kayttaja/Arduino/libraries/ESP8266_and_ESP32_OLED_driver_for_SSD1306_displays/examples/SSD1306TwoScreenDemo",
        "/home/kayttaja/Arduino/libraries/ESP8266_and_ESP32_OLED_driver_for_SSD1306_displays/examples/SSD1306UiDemo"
      ],
      "provides_includes": [
        "OLEDDisplay.h",
        "OLEDDisplayFonts.h",
        "OLEDDisplayUi.h",
        "SH1106.h",
        "SH1106Brzo.h",
        "SH1106Spi.h",
        "SH1106Wire.h",
        "SSD1306.h",
        "SSD1306Brzo.h",
        "SSD1306I2C.h",
        "SSD1306Spi.h",
        "SSD1306Wire.h"
      ]
    }
  },
  {
    "library": {
      "name": "LoRa",
      "author": "Sandeep Mistry \u003csandeep.mistry@gmail.com\u003e",
      "maintainer": "Sandeep Mistry \u003csandeep.mistry@gmail.com\u003e",
      "sentence": "An Arduino library for sending and receiving data using LoRa radios.",
      "paragraph": "Supports Semtech SX1276/77/78/79 based boards/shields.",
      "website": "https://github.com/sandeepmistry/arduino-LoRa",
      "category": "Communication",
      "architectures": [
        "*"
      ],
      "install_dir": "/home/kayttaja/Arduino/libraries/LoRa",
      "source_dir": "/home/kayttaja/Arduino/libraries/LoRa/src",
      "real_name": "LoRa",
      "version": "0.8.0",
      "license": "Unspecified",
      "location": 1,
      "layout": 1,
      "examples": [
        "/home/kayttaja/Arduino/libraries/LoRa/examples/LoRaDumpRegisters",
        "/home/kayttaja/Arduino/libraries/LoRa/examples/LoRaDuplex",
        "/home/kayttaja/Arduino/libraries/LoRa/examples/LoRaDuplexCallback",
        "/home/kayttaja/Arduino/libraries/LoRa/examples/LoRaReceiver",
        "/home/kayttaja/Arduino/libraries/LoRa/examples/LoRaReceiverCallback",
        "/home/kayttaja/Arduino/libraries/LoRa/examples/LoRaSender",
        "/home/kayttaja/Arduino/libraries/LoRa/examples/LoRaSenderNonBlocking",
        "/home/kayttaja/Arduino/libraries/LoRa/examples/LoRaSenderNonBlockingCallback",
        "/home/kayttaja/Arduino/libraries/LoRa/examples/LoRaSetSpread",
        "/home/kayttaja/Arduino/libraries/LoRa/examples/LoRaSetSyncWord",
        "/home/kayttaja/Arduino/libraries/LoRa/examples/LoRaSimpleGateway",
        "/home/kayttaja/Arduino/libraries/LoRa/examples/LoRaSimpleNode"
      ],
      "provides_includes": [
        "LoRa.h"
      ]
    }
  }
]

Lopulta ladattuani ja käynnistettyä laitteet sain ne lähettämään ja vastaanottamaan lähetyksiä. Käytin tuota TTGO-LoRa-Series projektia ja tein toisesta radiosta lähettimen ja toisesta vastaanottajan. Päivitin WLAN:nin yhteyden SSID:n ja WPA-salaisuuden.

Myös sarjaportin kautta saa nyt järkevää informaatiota. Tosin suurin osa informaatiosta näytetään oled-näytöllä.