MicroPython

&

ESP32

Thomas Waldmann

EasterHegg 2018, 2018-04-01

Einordnung ESP32

• CPU, RAM, Massenspeicher, Durchsatz:
  PC > rpi > ESP32 > Arduino
• Leistungsaufnahme:
  PC > rpi > ESP32, Arduino
• Interfaces/Features (Elektronik):
  ESP32, rpi > arduino > PC
• Komfort beim SW-Entwickeln:
  PC, rpi > ESP32 > arduino
• Preis:
  PC > rpi > ESP32, arduino

ESP32  Cores / Memory

• verbesserter Nachfolger des ESP8266
• 3.3 V,  5 uA ... 260 mA
• 32bit Microcontroller
• DualCore 2x 240MHz
• sep. ULP-Prozessor für SleepMode
• 520 kiB SRAM ("WROOM"-Modul)
• +4MiB pSRAM (nur im "WROVER")
• 4 MiB Flash

ESP32  I/O

• GPIO, PWM, Touchpad
• I2C, I2S, SPI, UART, RMT
• CAN, SDIO, ...
• DAC / ADC, PreAmp
• Hall Effect, Temperature
• WIFI 802.11 b/g/n, WPA2
• Bluetooth
• Ethernet*

ESP32 Dev-Boards

• Welches ESP32-Modul / Chip / Revision?
• Anzahl I/O-Pins? Breite und Breadboard-Eignung?
• Zusatz-Hardware?
  • Micro-USB:  USB<->UART,  5V -> 3.3V
  • Li-Akku-Ladeschaltung
  • Ladebuchse oder Akku-Halterung 18650
  • OLED-Display
  • LORA-Funkmodul onboard
  • Modul-Systeme

WeMOS LOLIN32 Pro

TTGO ESP32 LORA

TTGO ESP32 Battery/OLED

Elektrodragon ESP32-Pico-D4

... auf Breadboard

Tulabadi's NODE32pico

Software: ESP32 Toolchain

• C
  • ESP-IDF ("IoT Development Framework")
  • Arduino Core für Arduino IDE
  • GCC Toolchain
  • Linux, macOS, Windows
• Lua
• JavaScript
• MicroPython!

Python (allgemein)

• komfortable, meist interpretierte Hochsprache
• mehrere Implementierungen (in C, RPython, Java, ...)
• standard heute: CPython 3.x
• einfach zu lernen und zu benutzen:
  • mächtige Kontrollstrukturen und Datentypen
  • gut ausgebaute Standard-Library
  • automatische, dynamische Speicher-Verwaltung
  • klare, leicht lesbare Syntax, wenig Boilerplate
• aber: durch Ressourcen-Verbrauch (z.B. RAM) ist das "normale" CPython nicht für MicroController geeignet.

MicroPython

• Python 3 für MicroController
  • optimiert auf wenig RAM/Flash/CPU-Verbrauch
  • ersetzt teilweise normales Betriebssystem, da sonst keins vorhanden.
  • Libraries für HW-Zugriff oder Zeitkritisches
  • in C erweiterbar (z.B. "C Extensions")
• Benutzung:
  • interaktiver Interpreter ("REPL"-Console)
  • Source-Code "main.py" auf uC-Dateisystem laden

MicroPython - Tools

• esptool.py
  • Flash löschen
  • Flash mit MicroPython-Image beschreiben
• mpy-utils
  • mpy-fuse:
    ESP32 als beschreibbares Dateisystem mounten
  • mpy-upload:
    eine Datei auf ESP32 hochladen
• Terminal:
  • starten:  screen /dev/ttyUSB0 115200
  • beenden:  Strg-a k
• http://docs.micropython.org/en/latest/esp8266/

MicroPython Beispielcode

from time import sleep

from machine import Pin

 

led = Pin(12, Pin.OUT)

 

for counter in 1, 2, 3, 4:

    led.value(True)

    sleep(0.1)
    led.value(False)

    sleep(0.1)

Demo - interaktiv

• screen
• MicroPython REPL
• help()
• GPIO (Pin)
• PWM
• TouchPad

Demo - nicht interaktiv

• ESP32 mounten:
  • mpy-fuse mnt
  • ...
  • fusermount -u mnt
• Datei-Transfer:
  • mpy-upload FILE
• Autostart:  boot.py  &  main.py
• OLED:  Zähler
• I2C:  Beleuchtungs-Sensor
• WLAN:  SSID-Scan

Flash Time!

• Daily Builds der MicroPython ESP32 Firmware
  • können neue Funktionen enthalten
  • aber auch neue Bugs - vorsichtig sein!
     
• Dateisysteminhalt geht verloren.
   
• esptool.py --chip esp32 --port /dev/ttyUSB0 erase_flash
   
• esptool.py --chip esp32 --port /dev/ttyUSB0 write_flash \
  -z 0x1000 esp32_firmware.bin

uPy & ULP Co-Prozessor

• Assembler-Code auf dem PC übersetzen:
  • binutils-esp32ulp (espressif)
     
• Assembler-Code auf dem ESP32 (oder PC) übersetzen:
  • https://github.com/ThomasWaldmann/py-esp32-ulp
  • in MicroPython implementiert
  • neu, Alpha-Status, mit Unit/Compat-Tests
     
• https://github.com/micropython/micropython/pull/3578
  "ports/esp32 add support for the ulp" (load and run)

 

 

Fragen?

(auch gerne danach ausserhalb des Saals)

 

Im Internet:

micropython.org   &   esp32.net

 

Im Stuttgarter Hackerspace:

https://wiki.shackspace.de/project/micropython

 

Kontakt:  Thomas Waldmann  <tw @ waldmann-edv . de>