DFRobot FireBeetle 2 ESP32-C6 recenzija

Sećam se vremena, čini mi se ne tako davnog – mada su sećanja varljiva, kada je bio „kumst“ napraviti mejkerski projekat koji bi mogao da se bežično poveže. A onda je integracijom 2.4 GHz Wi-Fi i Bluetooth modula načinjen ogromni korak koji je svima otvorio IoT vrata i više se pitanje implementacije bežičnog povezivanja nije ni postavljalo. Jednostavno se podrazumevalo u svakoj aplikaciji.

Ta „obaveza“ da svaki uređaj mora biti sposoban da komunicira bežičnom vezom nekog tipa danas je prisutna u svim aplikativnim zadacima, ponegde i bez realnog opravdanja. Naprosto smo opsednuti daljinskim nadgledanjem i praćenjem stanja, do te perverzije da se montiraju paralelni bežični tasteri iako su postojeći klasični realno na dohvat ruke. U pametnom domu, pak prisustvo bežičnih mreža postalo je i mesto okršaja velikih proizvođača koje se ogleda kroz mnoštvo standarda, ali i hardverskih rešenja koja imaju funkciju agregatora. Prateći navalu potražnje za uređajima koji komuniciraju bežično, često im neopravdano dajući epitet „pametni“ i Espressif je ponudio veći broj odličnih mikrokontrolerskih rešenja.

Espressif MCU-ovi su se u prethodnom periodu nametnuli kao ekonomično i pouzdano procesorsko rešenje sa integrisanim bežičnim modulom za proizvode opšte namene, gadžgete koji se nose u sklopu odeće ili na telu, mejkerske i situaciono prilagođene projekte standardnog nivoa pouzdanosti koji zahtevaju baterijsko napajanje i imaju na raspolaganje fizički veoma mali prostor u kome se moraju realizovati. Mejkeri su čitavu ESP32 seriju prihvatili zdušno, posebno zbog korektne integracije u mejkerska okruženja: Arduino IDE i PlatformIO, kao i MycroPython ili CircuitPython verzijama za ovaj silicijum. Veoma često ovi MCU-ovi imaju Zaphyr, Nuttx i FreeRTOS portove, tako da i razvoj RT aplikacija nije nikakav problem. Na sve ovo, a možda je trebalo to spomenuti na samom početku Espressif ima sopstveno besplatno IoT razvojno okruženje, pod imenom Espressif IDF bazirano na Eclipse IDE-u. Za one kojima je Visual Code Studio kao okruženje bliži od Eclipse-a, urađene su i Espressif IDF ekstenzije za VCS. Ni IDF ni VCS nisu trivijalni za upotrebu. Ozbiljni IDE-ovi očekuju od korisnika da se obrazuje.

Hardver

Iz dosadašnjeg teksta može se zaključiti, sa pravom, da je Espressif ESP32-C6 mikrokontroler sa ovako dobrom softverskom podrškom – o broju programskih primera da ne govorimo – atraktivan proizvođačima razvojnih sistema, budući da im je brojna informisana te verzirana publika unapred izvesna. Trud koji je svaki od nama poznatih timova koji izrađuju razvojne ploče učinio je uvek drugačije ciljan, jer se svako i nadao svom parčetu kolača. Tako je neko išao na minimalizam poput onoga koji smo videli u XIAO ESP32-C6, a neko je embedovao ovaj MCU na pločici u displej omogućavajući ekranu na taj način mrežnu povezivost – kao što je u veoma intrigantnom Elecrow CrowPanel Advance 7“ AI HMI-u.

DFRobot je krenuo svojim putem ranije i svoje razvojne sisteme gradi oko FireBeetle 2 platforme, koja u neku ruku podseća na „legendarne“ Feather ploče. Dovoljno su slični da je prelazak sa jednih na druge intuitivan, a opet nam se čini da je „buba Vatrenka“ bogatija interfejsima i cenovno daleko prihvatljivija. Njen ekosistem je Grove tipa – DFRobot sam ima korektnu ponudu ovih senzora i aktuatora za osnovne mejkerske potrebe. Sa druge strane broj ekspanzionih pločica, posebno u odnosu na brojnu FeatherWings seriju za Feaher ploče, je mali.

Na poleđini PCB-a, jasna je i krupna oznaka FireBeetle, a u oči mogu upasti i dva lemna mesta za povezivanje dopunjive baterije. Ukoliko punite bateriju „od spolja“, primetite odmah ispod „+“ peda VIN i GND oznake za ivične konektore. Na ovaj ulaz dovodi se stabilan napon koji će ploča regulisati i njime dopunjavati bateriju.

MCU kao osnova oko koga je i sagrađen ovaj razvojni sistem koji se i sam lako embeduje je već spomenuti Espressif ESP32-C6. Nakon ESP32-E koga smo videli nešto davnije i ESP32-P4 koji nas tek očekuje sa svojim moćnim procesorom u nekoj narednoj recenziji, ESP32-C6 nam deluje kao mrežna luka bežičnih komunikacija. Njime ćete realizovati aplikacije koje zahtevaju: 2.4 GHz Wi-Fi 6, Bluetooth 5, Zigbee 3.0 ili Thread 1.3, ali i hardverski podržanu implementaciju Matter standarda – i preko Wi-Fi i preko Thread mreže. Pločica ima ugrađenu antenu izvedenu pogodnim oblikovanjem PCB slojeva. Iako nije bežičan, na Ethernet se pomisli kada se govori o mrežama, pa treba raći da u ovom slučaju, kod ESP32-C6 ne postoji integrisan hardver koji bi omogućio direktnu realizaciju Ethernet komunikacija.

Espressif ESP32-C6 u sebi ima jedan 32-bitni RISC-V procesor na 160 MHz, 512KB SRAM-a (negde označenog sa HP – high power) i 4 MB Flash-a, kao i 16 KB RTC SRMA-a (analogno HP, ovaj RAM se negde naziva i LP – low power). HP SRAM je u upotrebi u standardnom režimu rada, dok se LP napaja i u deep-sleep režimu. U tom režimu izuzetno male potrošnje, procesor vuče svega 36 µA deep-sleep struje što ga čini u kombinaciji sa Zigbee ili MoT (Matter over Thread) tehnologijama za realizaciju prenosnih, baterijski napajanih, minijaturnih uređaja u polju.

Pogledamo li ploču „od gore“, vidimo da su uz ivicu raspoređeni IO kontakti, na kojima se mogu zalemiti pinovi, ali se može i cela ploča utaknuti u odgovarajući par ivičnih konektora na nekoj prilagođenoj matičnoj ploči. Na konektoru je miltipleksirano devetnaest IO linija, a njihove funkcionalne opise je bolje pogledati sa naličja ploče. Među njima su šest digitalnih PWM kanala, četiri analogna, po jedan SPI i I2S, dva I2C i tri UART interfejsa. U low power (deep-sleep) režimu rada dostupni su po jedan LP-UART i LP-I2C interfejs. Procesor ima i jedan 12 bitni 7-kanalni SAR DAC.

Sa desne strane ploče je USB-C konektor kojim se poštuje današnji standard i služi za programiranje i napajanje u toku rada. U sredini je sa oznakom GDI, konektor za trakasti kabl za povezivanje displeja. DFRobot u ponudi ima nekoliko kompatibilnih IPS LED ekrana za ovaj mali sistem: 1.54″ 240×240, 1.8″ 128×160 i 2.0″ 320×240, uz njih imaju i dva IPS TFT ekrana osetljiva na dodir i to rezistivni 2.8″ 320×240 i kapacitvni 3.5″ 480×320 kao i jedan veoma interesantan transparenti mini OLED displej od 1.51″.

Posebnu pažnju posvetili su baterijskom napajanju koja se pre svega ogleda u dva namenska čipa i poseban konektor za 3.7 V Li-Ion ili Li-Po bateriju. Prvi čip se nalazi uz GDI konektor, a u pitanju je kolo za kontrolu punjenja litijumskih baterija u solarnim sistemima – CN3165.

Drugo kolo je TPS62A02DRLR 3.3V DC/DC konvertor (od verzije pločice V1.1) koje je zamenilo prvobitni HM6245. Izgleda da su primarni razlozi: daleko bolje karakteristike i stabilnosti napona dobijenog iz baterijskog napajanja.

Odlično je što na DFRobot sajtu možete preuzeti STL fajl i sami izraditi dobro osmišljeno univerzalno kućište za ovaj, ali i druge FireBeetle sisteme. Ono omogućava nesmetanu montažu trakastog kabla displeja, ali i slobodan pristup baterijskom konektori i GPIO hederima – koje treba zalemiti na ploču pre montaže u kućište. Za Reset i Boot dugme na ploči urađeni su mali jezičci na kućištu, tako da su dizajneri kućišta i na to mislili.

Softver

Espressif je zaista uložio u svoju ESP32 seriju, a njeni predstavnici od sada već legendarnog ESP32-WROOM – ostanimo u DFRobot ekosistemu: Firebeetle 2 ESP32-E – do najnovijeg ESP32-P4 samo nižu pohvale od strane inženjera i mejkera.

U slučaju razvoja novog proizvoda, gotovo je obavezno koristiti ili Espressif-ovo IDF razvojno okruženje ili Espressif IDF ekstenziju u VSC (Visual Studio Code IDE). U ovom slučaju imate potpuni pristup svim zvaničnim bibliotekama, a time i mogućnost da upotrebite sve tehnologije implementirane u ovaj SoC.

Ukoliko ste ipak bliži mejkerskoj strani ili ste u STEM-u, verovatnije je da su vam Arduino IDE i neki od Python derivata za mejkere poput MicroPython ili CircuitPython-a bolja opcija.

Najzad, ako vam je potreban RTOS za ovaj čip, mada moramo napomenuti da on nije sertifikovan za industrijsku primenu, tu su FreeRTOS, Nuttx i Zaphyr.

Zaključak

Cena DFRobot Firebeetle 2 ESP32-C6 pločice je samo $5.90, što je čini najjeftinijom DFRobot pločom sa ESP32 čipom. Sa obzirom na mogućnosti koje pruža i u mejkerskom i segmentu kreacija proizvoda opšte namene, sa svojim izuzetnim bežičnim modulom ovaj razvojni treba da bude na spisku nabavke svakog kreativca.

DFRobot se sa svoje strane potrudio da na svojoj Wiki strani provede, čak i neiskusnog korisnika kroz sve korake razvoja jednog proizvoda mnogim uputstvima i softverskim primerima. Za one koji žele dalje, tu su čak i osnovni i zahtevniji tutorijali, kojima ćete proči i kroz ArduinoIDE i MicroPython. Na sajtu nema uputstava za Espressif IDF ili neki od RTOS-ova, ali oni i zahtevaju viši nivo stručnosti i predstavljaju sledeći korak, koji generalno i treba da bude samostalan, u usavršavanju jednog kreativnog modernog inženjera.