Arduino Nano ESP32 Handleiding

Beschrijving

De Arduino® Nano ESP32 (met en zonder headers) is een board in Nano-formaat op basis van de ESP32-S3
(ingebed in de NORA-W106-10B van u-blox®). Dit is het eerste Arduino-board dat volledig op een ESP32 is gebaseerd en beschikt over Wi-Fi® en Bluetooth® LE.
De Nano ESP32 is compatibel met de Arduino Cloud en biedt ondersteuning voor MicroPython. Het is een ideaal board om aan de slag te gaan met IoT-ontwikkeling.

Doelgebieden:
Maker, IoT, MicroPython

Functies

Xtensa® Dual-core 32-bits LX7 Microprocessor

• Tot 240 MHz
• 384 kB ROM
• 512 kB SRAM
• 16 kB SRAM in RTC (low power mode)
• DMA Controller

Stroom

• Bedrijfsspanning 3,3 V
• VBUS levert 5 V via USB-C®-connector
• VIN-bereik is 6-21 V

Connectiviteit

• Wi-Fi®
• Bluetooth® LE
• Ingebouwde antenne
• 2,4 GHz zender/ontvanger
• Tot 150 Mbps

Pins

• 14x digitaal (21x inclusief analoog)
• 8x analoog (beschikbaar in RTC-modus)
• SPI(D11,D12,D13), I2C (A4/A5), UART(D0/D1)

Communicatiepoorten

• SPI
• I2C
• I2S
• UART
• CAN (TWAI®)

Laag vermogen

• 7 μA verbruik in diepe slaapstand*
• 240 μA verbruik in lichte slaapstand*
• RTC-geheugen
• Ultra Low Power (ULP) Coprocessor
• Power Management Unit (PMU)
• ADC in RTC-modus

*De vermogensverbruikswaarden die in de energiezuinige modi worden vermeld, gelden alleen voor de ESP32-S3 SoC. Andere componenten op het board (zoals LED's) verbruiken ook stroom, wat het totale stroomverbruik van het board verhoogt.

Het board

Nano ESP32 is een 3,3 V ontwikkelingsboard op basis van de NORA-W106-10B van u-blox®, een module die een ESP32-S3-systeem op een chip (SoC) bevat. Deze module biedt ondersteuning voor Wi-Fi® en Bluetooth® Low Energy (LE), met versterkte communicatie via een ingebouwde antenne. De CPU (32-bits Xtensa® LX7) ondersteunt klokfrequenties tot 240 MHz.

Toepassingsvoorbeelden
Huisautomatisering: een ideaal board voor het automatiseren van je huis, dat kan worden gebruikt voor slimme schakelaars, automatische verlichting en motorbesturing voor bijvoorbeeld motorbediende jaloezieën.
IoT-sensoren: met verschillende speciale ADC-kanalen, toegankelijke I2C/SPI-bussen en een robuuste op ESP32-S3 gebaseerde radiomodule, kan dit board gemakkelijk worden ingezet om sensorwaarden te bewaken.
Ontwerpen met laag vermogen: maak batterijgevoede toepassingen met een laag stroomverbruik, waarbij gebruik wordt gemaakt van de ingebouwde energiezuinige modi van de ESP32-S3 SoC.

ESP32 Core

De Nano ESP32 gebruikt het Arduino Board Package voor ESP32-boards, een afleiding van de arduino-esp32 core van Espressif.

Beoordeling

Aanbevolen bedrijfsomstandigheden

Functioneel overzicht

Blokdiagram

Arduino Nano ESP32 Blokdiagram

Boardtopologie

Vooraanzicht
Bovenaanzicht van Arduino Nano ESP32

NORA-W106-10B (radiomodule / MCU)

De Nano ESP32 is voorzien van de NORA-W106-10B stand-alone radiomodule, met een ESP32-S3-serie SoC en een ingebouwde antenne. De ESP32-S3 is gebaseerd op een Xtensa® LX7-serie microprocessor.

Xtensa® Dual-Core 32-bits LX7 Microprocessor
De microprocessor voor de ESP32-S3 SoC in de NORA-W106-module is een dual-core 32-bits Xtensa® LX7. Elke core kan draaien tot 240 MHz en heeft 512 kB SRAM-geheugen. De LX7 beschikt over:

• 32-bits aangepaste instructieset
• 128-bits databus
• 32-bits vermenigvuldiger / deler

De LX7 heeft een ROM (Read Only Memory) van 384 kB en een SRAM (Static Random Access Memory) van 512 kB. Het beschikt ook over een RTC FAST en RTC SLOW geheugen van 8 kB. Deze geheugens zijn ontworpen voor energiezuinige bewerkingen, waarbij het SLOW-geheugen toegankelijk is voor de ULP-coprocessor (Ulta Low Power), waarbij de gegevens in diepe slaapstand worden bewaard.

Wi-Fi®
De NORA-W106-10B-module ondersteunt de Wi-Fi® 4 IEEE 802.11-standaarden b/g/n, met een uitgangsvermogen EIRP tot 10 dBm. Het maximale bereik voor deze module is 500 meter.

• 802.11b: 11 Mbit/s
• 802.11g: 54 Mbit/s
• 802.11n: max. 72 Mbit/s bij HT-20 (20 MHz), max. 150 Mbit/s bij HT-40 (40 MHz)

Bluetooth®
De NORA-W106-10B-module ondersteunt Bluetooth® LE v5.0 met een uitgangsvermogen EIRP tot 10 dBm en datasnelheden tot 2 Mbps. Het heeft de optie om tegelijkertijd te scannen en te adverteren, en ondersteunt meerdere verbindingen in perifere/centrale modus.

PSRAM
De NORA-W106-10B-module bevat 8 MB ingebouwde PSRAM. (Octal SPI)

Antenneversterking
De ingebouwde antenne op de NORA-W106-10B-module maakt gebruik van de GFSK-modulatietechniek, met de onderstaande prestatiewaarden:
Wi-Fi®:

• Typisch geleid uitgangsvermogen: 17 dBm.
• Typisch uitgestraald uitgangsvermogen: 20 dBm EIRP.
• Geleide gevoeligheid: -97 dBm.

Bluetooth® Low Energy:

• Typisch geleid uitgangsvermogen: 7 dBm.
• Typisch uitgestraald uitgangsvermogen: 10 dBm EIRP.
• Geleide gevoeligheid: -98 dBm.

Deze gegevens zijn afkomstig van het uBlox NORA-W10-gegevensblad (sectie 1.5) dat hier beschikbaar is.

Systeem

Resets
De ESP32-S3 biedt ondersteuning voor vier resetniveaus:

• CPU: reset CPU0/CPU1 core
• Core: reset het digitale systeem, met uitzondering van de RTC-randapparatuur (ULP-coprocessor, RTC-geheugen).
• Systeem: reset het gehele digitale systeem, inclusief de RTC-randapparatuur.
• Chip: reset de gehele chip.

Het is mogelijk om een ​​softwarematige reset van dit board uit te voeren en de resetreden te achterhalen.
Gebruik de ingebouwde resetknop (PB1) om een ​​hardwarematige reset van het board uit te voeren.

Timers
De Nano ESP32 heeft de volgende timers:

• 52-bits systeemtimer met 2x 52-bits tellers (16 MHz) en 3x comparators.
• 4x universele 54-bits timers
• 3x watchdogtimers, twee in het hoofdsysteem (MWDT0/1), één in de RTC-module (RWDT).

Interrupts
Alle GPIO's op de Nano ESP32 kunnen worden geconfigureerd om als interrupts te worden gebruikt en worden geleverd door een interruptmatrix.
Interrupt-pins worden geconfigureerd op applicatieniveau met behulp van de volgende configuraties:

• LAAG
• HOOG
• VERANDERING DALEND
• STIJGEND

Seriële communicatieprotocollen

De ESP32-S3-chip biedt flexibiliteit voor de verschillende seriële protocollen die hij ondersteunt. De I2C-bus kan bijvoorbeeld aan bijna elke beschikbare GPIO worden toegewezen.

Inter-Integrated Circuit (I2C)
Standaard pins:

• A4 - SDA
• A5 - SCL

De I2C-bus is standaard toegewezen aan de A4/A5-pins (SDA/SCL) voor retrocompatibiliteit. Deze pintoewijzing kan echter worden gewijzigd vanwege de flexibiliteit van de ESP32-S3-chip.
De SDA- en SCL-pins kunnen aan de meeste GPIO's worden toegewezen, maar sommige van deze pins kunnen andere essentiële functies hebben die ervoor zorgen dat I2C-bewerkingen niet succesvol kunnen worden uitgevoerd.
Let op: veel softwarebibliotheken gebruiken de standaard pintoewijzing (A4/A5).

Inter-IC Sound (I2S)
Er zijn twee I2S-controllers die doorgaans worden gebruikt voor communicatie met audioapparaten. Er zijn geen specifieke pins toegewezen voor I2S, deze kunnen door elke vrije GPIO worden gebruikt.
In de standaard- of TDM-modus worden de volgende lijnen gebruikt:

• MCLK - master clock
• BCLK - bit clock
• WS - word select
• DIN/DOUT - seriële data

In de PDM-modus:

• CLK - PDM-klok
• DIN/DOUT seriële data

Lees meer over het I2S-protocol in Espressif's Peripheral API - InterIC Sounds (I2S)

Serial Peripheral Interface (SPI)

• SCK - D13
• CIPO - D12
• COPI - D11
• CS - D10

De SPI-controller is standaard toegewezen aan de bovenstaande pins.

Universal Asynchronous Receiver/Transmitter (UART)

• D1 / TX
• D0 / RX

De UART-controller is standaard toegewezen aan de bovenstaande pins.

Two Wire Automotive Interface (TWAI®)
De CAN/TWAI®-controller wordt gebruikt om te communiceren met systemen die het CAN/TWAI®-protocol gebruiken, wat vooral gebruikelijk is in de auto-industrie. Er zijn geen specifieke pins toegewezen voor de CAN/TWAI®-controller, elke vrije GPIO kan worden gebruikt.
Let op: TWAI® staat ook bekend als de CAN2.0B, of "CAN classic". De CAN-controller is NIET compatibel met CAN FD-frames.

Extern flashgeheugen

Nano ESP32 is voorzien van een extern flashgeheugen van 128 Mbit (16 MB), de GD25B128EWIGR (U3). Dit geheugen is via Quad Serial Peripheral Interface (QSPI) verbonden met de ESP32.
De werkfrequentie voor deze IC is 133 MHz en heeft een gegevensoverdrachtsnelheid tot 664 Mbit/s.

USB-connector

De Nano ESP32 heeft één USB-C®-poort, die wordt gebruikt om je board van stroom te voorzien en te programmeren, en om seriële communicatie te verzenden en te ontvangen.
Houd er rekening mee dat je het board niet met meer dan 5 V mag voeden via de USB-C®-poort.

Stroomopties

Stroom kan worden geleverd via de VIN-pin of via de USB-C®-connector. Elke spanningsingang via USB of VIN wordt met behulp van de MP2322GQH (U2)-converter omlaag gebracht naar 3,3 V.
De bedrijfsspanning voor dit board is 3,3 V. Houd er rekening mee dat er geen 5V-pin beschikbaar is op dit board, alleen de VBUS kan 5 V leveren wanneer het board via USB wordt gevoed.

Stroomboom
Arduino Nano ESP32-stroomboom.

Pinspanning
Alle digitale en analoge pinnen op de Nano ESP32 zijn 3,3 V. Sluit geen apparaten met een hogere spanning aan op een van de pinnen, omdat dit het risico inhoudt dat het board beschadigd raakt.

VIN-classificatie
Het aanbevolen ingangsspanningsbereik is 6-21 V.
U mag niet proberen het board te voeden met een spanning buiten het aanbevolen bereik, en zeker niet hoger dan 21 V.
De efficiëntie van de converter is afhankelijk van de ingangsspanning via de VIN-pin. Zie het gemiddelde hieronder voor een boardwerking met een normaal stroomverbruik:

• 4.5 V - >90%.
• 12 V - 85-90%
• 18 V - <85%

Deze informatie is afkomstig uit het gegevensblad van de MP2322GQH.

VBUS
Er is geen 5V-pin beschikbaar op de Nano ESP32. 5 V kan alleen worden geleverd via de VBUS, die rechtstreeks wordt geleverd door de USB-C®-stroombron.
Tijdens het voeden van het board via de VIN-pin is de VBUS-pin niet geactiveerd. Dit betekent dat u geen mogelijkheid hebt om 5 V vanaf het board te leveren, tenzij het wordt gevoed via USB of extern.

De 3,3 V-pin gebruiken
De 3,3 V-pin is verbonden met de 3,3 V-rail die is verbonden met de uitgang van de MP2322GQH step-down converter. Deze pin wordt voornamelijk gebruikt om externe componenten van stroom te voorzien.

Pin-stroom
De GPIO's op de Nano ESP32 kunnen bronstromen tot 40 mA en sinkstromen tot 28 mA verwerken. Sluit nooit apparaten aan die een hogere stroom verbruiken, rechtstreeks aan op een GPIO.

Mechanische informatie

Pinbezetting

Pinbezetting voor Nano ESP32.

Analoog (JP1)

Digitaal (JP2)

*CIPO/COPI/CS vervangt de MISO/MOSI/SS-terminologie.

Bevestigingsgaten en boardomtrek

Mechanisch aanzicht van Nano ESP32

Boardbediening

Aan de slag - IDE
Als u uw Nano ESP32 offline wilt programmeren, moet u de Arduino IDE [1] installeren. Om de Nano ESP32 op uw computer aan te sluiten, hebt u een Type-C® USB-kabel nodig, die ook stroom aan het board kan leveren, zoals aangegeven door de LED (DL1).

Aan de slag - Arduino Cloud Editor
Alle Arduino-boards, inclusief deze, werken direct uit de doos in de Arduino Cloud Editor [2] door simpelweg een eenvoudige plug-in te installeren.
De Arduino Cloud Editor wordt online gehost, waardoor deze altijd up-to-date is met de nieuwste functies en ondersteuning voor alle boards. Volg [3] om te beginnen met coderen in de browser en uw schetsen naar uw board te uploaden.

Aan de slag - Arduino Cloud
Alle Arduino IoT-producten worden ondersteund op Arduino Cloud, waarmee u sensorgegevens kunt loggen, grafieken kunt maken en analyseren, gebeurtenissen kunt activeren en uw huis of bedrijf kunt automatiseren.

Onlinebronnen
Nu u de basisprincipes hebt doorgenomen van wat u met het board kunt doen, kunt u de eindeloze mogelijkheden ervan verkennen door spannende projecten te bekijken op Arduino Project Hub [4], de Arduino Library Reference [5] en de online winkel [6]; waar u uw board kunt aanvullen met sensoren, actuatoren en meer.

Boardherstel
Alle Arduino-boards hebben een ingebouwde bootloader waarmee het board via USB kan worden geflasht. Als een schets de processor vergrendelt en het board niet meer via USB bereikbaar is, is het mogelijk om de bootloader-modus te openen door direct na het inschakelen dubbel op de resetknop te tikken.

Bedrijfsinformatie

Referentiedocumentatie

Referenties

• https://create.arduino.cc/projecthub?by=part&part_id=11332&sort=trending
• https://www.arduino.cc/en/Main/Software
• https://create.arduino.cc/projecthub?by=part&amp;part_id=11332&amp;sort=trending
• Arduino Libraries · GitHub
• Arduino Official Store | Boards Shields Kits Accessories

Download handleiding

Hier kunt u de volledige pdf-versie van de handleiding downloaden. Deze kan aanvullende veiligheidsinstructies, garantie-informatie, FCC-regels, enz. bevatten.

Download Arduino Nano ESP32 Handleiding

Beschikbare talen