Seeed Studio se priključio svetskom hajpu koji je izazvao Espressif svojom ESP32 serijom mikrokontrolera. Početak je bio stidljiv. Sa ESP32-C3 kao da su ispipavali teren za pravi proizvod, da bi prešavši preko ESP32-S2 svu svoju pažnju skoncentrisali na ESP32-S3 svojim XIAO ESP32S3 razvojnim sistemom. Dva Xtensa® 32-bit LX7 jezgra koja rade na 240 MHz su respektabilna snaga pogodna za mnoge savremene IoT i automatizacione projekte.
photo: magazin Mehatronika
Hardware
Ovaj MCU smo već sretali (Bpi: Leaf-S3, Centi-S3, PicoW-S3, LilyGO: T-HMI, T-Embed) ne mali broj puta, pa čak i u ovoj istoj ESP32-S3R8 varijanti sa 8 MB PSRAM-a na čipu, koji je u ovom slučaju neophodan pri korišćenju kamera modula zbog brzine data transfera. Uz PSRAM na čipu, 8 MB dodatnog FLASH-a nalazi se na pločici ispod zaštitnog poklopca.
photo: magazin Mehatronika
Ovako malu pločicu razvojnog sistema do sada smo sreli samo kod Waveshare RP2040-Zero. Njene dimenzije su svega 21×17,5 mm, u čemu nije uspeo ni Waveshare. Veličina ploče je odlika kojom se Seeed-ova pločica jednostavno nameće u svim primenama gde je svaki gram nepotrebni balast, a ušteda u par milimetara čini projekat uopšte mogućim.
Sada na 4 cm2 i u svega 15 grama imate Wi-Fi 2,4GHz / Bluetooth® BLE 5.0 dual-mode programabilnu kameru sa mogućnošću snimanja i zvuka. Garantovan domet sa antenom koja se dobija je 100 m. Sve to za nepunih 15 USD.
photo: magazin Mehatronika
Na tolicnoj ploči stali su: USB-C konektor za napajanje i flešovanje, RESET i BOOT dugme, USER i CHARGE LED, U.FL konektor za antenu, digitalni mikrofon, ležište SD kartice za dodatnih 32 GB prostora i B2B konektor za Sense karticu. Kartica na sebi nosi 2 megapikselnu OV2640 (1622×1200) kameru i čini XIAO ESP32S3 Sense kit koji smo i dobili od Seeed Studio-a za potrebe ove recenzije.
photo: magazin Mehatronika
Najzad, na bočnim ivicama rapoređeno je po 7 pinova sa multipleksiranim izlazima. Pored očekivanih 5V, 3V3 i GND, na njima se mogu dobiti SPI, UART, I2C, Touch, kao i digitalni i analogni GPIO.
photo: magazin Mehatronika
Potrošnja ESP32-S3R8 je veoma mala, svega 0,45 W. Kada je kamera uključena prosečna potrošnja se penje na 0,7 W, međutim u trenutku okidanja, vršna potrošnja sa aktivnom kamerom je celih 1,7 W. Za neprekidan rad kamere, posebno ukoliko se zameni OV2640 modul sa 5 megapikselnim (2592×1944) OV5640 modulom, potrebno je dodati pasivni hladnjak na telo kamere. Ukoliko se sistem koristi sa baterijskim napajanjem, za šta ima puno opravdanja, treba koristiti kvalitetne litijumske punjive baterije nominalnog napona od 3,7V. Montaža baterije podrazumeva lemljenje + i – kabla za izvedena lemna mesta sa donje strane XIAO ESP32S3.
photo: magazin Mehatronika
XIAO ESP32S3 ekosistem
Seeed Studio nije svoj ESP32S3 veličine poštanske marke ostavio usamljenim. Ideja im je da ovom dimenzijom postave novi standard za minijaturne razvojne sisteme i daju rešenja tamo gde drugi zbog svojih gabarita to ne mogu. Jasno je da je minimalizam tražio i žrtve, pa je broj konektora minimalan. No, držeći se svoje zamisli i grateći standard koji su popisali, u istom formatu sve vreme obogaćuju ponudu. Za sada su urađeni: CAN Bus Breakout Board, ePaper Breakout Board, Grove Base sa 8 Grove konektora, kružni displej, RGB LED matrix 6×10 board i najnoviji 24GHz mmWave senzor.
photo: magazin Mehatronika
Za 49 USD Seed Studio je ponudio i XIAO Starter Kit. To je dobar start paket za svaki od XIAO razvojnih sistema ( RP2040, SAMD21, nFR52840 i naravno ESP32’C3 i naravno ESP32-S3). Uz sve potrebne kablove, 9 Grove Modula, u njemu je i Expansion Board Base for XIAO. Expansion Board Base možete nabaviti i odvojeno po ceni od 16,5 USD i on je naša apsolutna preporuka. Na njemu se nalazi OLED ekran, 4 Grove konektora (dva I2C, UART i Analog/Digital). Tu je i konektor za napajanje, ležište za bateriju i SD karticu, reset dugme i Buzzer. Da bi stekli bolju sliku o samom XIAO ESP32S3 Sense kitu od kompanije Malina314 iz Beograda dobili smo primerak Expansion Board Base-a.
photo: magazin Mehatronika
Ovim proširenjem izgradili smo pravi mali ESP32-S3 razvojni sistem ne samo sa većim brojem različitih tipova konektora i ekranov, već nam je on doneo i nekoliko praktičnih olakšica u korišćenju. Sada je reset dugme izvedeno sa strane i pristojne je veličine, lako za rukovanje. Četiri Grove konektora su sasvim dovoljna za povezivanje i nadogradnju složenijeg sistema bez lemljenja. Bez lemljenja je uz Expansion Board Base moguće realizovati i baterijsko napajanje i to na dva načina: ili preko posebnog konektora, ili umetanjem baterije u ležište sa poleđine ploče.
photo: magazin Mehatronika
Software
XIAO ESP32-S3 se programira u Arduino IDE, za koji postoje sve potrebne biblioteke i definicija same razvojne ESP32-S3 ploče. Smatramo da nema potrebe da opisujemo rad na sistemu, jer je Seeed Studio, kao i za sve svoje proizvode do sada na svom Wiki-u dao detaljne i sve potrebne informacije čak i za apsolutne početnike. Ovo morao istaći i pohvaliti, jer se Seeed Studio zaista sve vreme trudi da oblast približi što širem auditorijumu, dajući potpuna, adekvatna i tačna uputstva za korišćenje i dalji razvoj. Nije redak slučaj da se prilikom pisanja recenzija susrećemo sa zaista vrhunskih i perspektivnim hardverom, koji je lošom podrškom unapred osuđen na marginalizaciju od strane korisnika. Kod Seeed Studio-a to zaista nije tako.
photo: magazin Mehatronika
Napravili smo jednostavan projekat merenja atmosfersog pritiska i temperature BME280 senzorom koji smo od Seeed Studio-a dobili ranije uz Wio Terminal TinyML kit. Prikaz vrednosti vrši se na OLED ekranu Expansion Board Base-a.
#include <Arduino.h>
#include <U8x8lib.h>
#include <Wire.h>
#include "Seeed_BME280.h"
U8X8_SSD1306_128X64_NONAME_HW_I2C u8x8(/* clock=*/ SCL, /* data=*/ SDA, /* reset=*/ U8X8_PIN_NONE); // OLEDs without Reset of the Display
BME280 bme280;
void setup(void) {
u8x8.begin();
u8x8.setFlipMode(1);
u8x8.setFont(u8x8_font_chroma48medium8_r);
u8x8.setCursor(0, 0);
u8x8.print("XIAO ESP32S3");
u8x8.setCursor(5, 6);
u8x8.print("Mehatronika");
Serial.begin(9600);
if(!bme280.init()){
u8x8.setCursor(0, 3);
u8x8.print("Device error!");
}
}
void loop(void) {
float pressure;
float temperature;
u8x8.setCursor(0, 3);
u8x8.print("Pres:");
u8x8.print(pressure = bme280.getPressure());
u8x8.print("Pa");
u8x8.setCursor(0, 4);
u8x8.print("Temp:");
u8x8.print(temperature = bme280.getTemperature());
u8x8.print("C");
}
Ukoliko dizajnirate embedded sistem i veoma vam je bitan vremenski okvir izvršavanja neke aplikacije ili radnje, vaše zahteve će rešiti RTOS (Real-Time Operating System), u ovom slučaju Zaphyr OS. On je namenski pisan za male sisteme kako bi obezbedio multi-threading, interapte, alokaciju memorije i power menadžment. Visual Studio Code je pravo mesto za rad sa Zaphyr OS-om.
Za ljubitelje Python jezika, za XIAO ESP32-S3 su urađeni firmware-i i neophodne Python biblioteke za CircuitPython i MicroPython. Ustaljena preporuka je da se razvoj radi u Thonny IDE okruženju.
photo: magazin Mehatronika
Zaključak
XIAO ESP32S3 Sense je kompaktan i sposoban razvojni sistem sa kamerom, digitalnim mikrofonom, Wi-Fi/Bluetooth konekcijom, u Grove standardu, male potrošnje koji se može napajati iz baterije ili drugih alternativnih izvora. Zbog svoje male težine i dimenzija može se ugraditi na mestima gde za druge sisteme nema mesta. Ovo je posebno interesatno ukoliko ga koristite kao embedded sistem u vaše prilagođeno rešenje. Odlična korisnička dokumentacija i mogućnost izbora opšteprihvaćenih softverskih okruženja: Arduino/Zaphyr OS/CicruitPython/MicroPython omogućava da odmah krenete sa razvojem sopstvenog rešenja. Sa cenom od 7,5 USD za sam razvojni sistem XIAO ESP32S3 dobijate odličnu osnovu za vaše IoT rešenje, ali i za STEM učilo.
Sa pozadinom u električnom inženjeringu i dugom istorijom rada u stručnim časopisima, on se fokusira na ključnom sadržaju magazina Mehatronika i stoji iza brojnih inicijativa.