Seeed Studio XIAO ESP32-C5 recenzija

Seeed Studio je proširio svoju XIAO ponudu još jednim Espressif čipom – ESP32-C5 je po rečima proizvođača „ultra-low-power SoC sa 32-bitnim RISC-V single-core 240 MHz mikroprocesorom“ koji na sve to ima ugrađen 2.4/5 GHz, dakle dual-band, Wi-Fi 6 (802.11ax), Bluetooth LE 5 radio sa Zigbee 3.0 i Thread 1.4 (802.15.4) podrškom. Navikle na 2.4 GHz Wi-Fi gužvu sa popularnim mikrokontrolerskim rešenjima, prodrmala je mogućnost korišćenja bežične internet mreže i u 5 GHz opsegu.

Danas su XIAO ploče postale još jedan od standarda, poput starijih igrača kao što su Raspberry Pi Pico 2 ili Arduino Nano R4. Nesumnjivi trud u pravcu standardizacije, softverske podrške, ali što je izuzetno važno i dodataka kojima se hardverski proširuje XIAO ekosistem, a koji je uložio Seeed Studio doveli su minijaturne XIAO sisteme u fokus mnogih mejkera. Veoma mudro, kompanija je podržala nezavisne tinkere kroz različite vidove promocije njihovih prototip rešenja. Najbolja često dobijaju i direktnu potporu kompanije kako bi se predstavila tržištu i preskočila tu prvu prepreku između prototipa i proizvoda. Otud mnogi dodaci za XIAO, ali i zanimljivi proizvodi koji se baziraju na XIAO razvojnim sistemima, a namenjeni su široj zajednici – poput: senzora za detekciju pada osobe MR60FDA2, ReSpeaker Lite-a, XIAO CAN bus Expansion Board-a, XIAO Round Display-a i mnogih drugih.

Seeed Studio je od početka imao jednu odličnu ideju, da sve vreme koristi isti, minijaturni format pločice, ali da na njoj menja SoC. Time je pokrio Espressif-ove – recimo ESP32-C3, ESP32-S3, ESP32-C6 modele, pa Nordic Semiconductor sa nRF52840 i nRF54l, ali i Raspberry Pi sa RP2040 i RP2350 mikrokontrolerom. Nije se tu zadržao pa smo videli i tri zanimljiva MG24, SAMD21 i najzad RA4M1 kojim je ušao i u Arduino ekosistem. Dakle, pipci su pušteni na sve strane i time je otvoren put svim mejkerima, bez obzira na koji su ekosistem navikli da isprobaju i XIAO model.

Hardver

Ovaj ESP32-C5 je proširenje Espressif-ove ponude „bežičnih“ mikrokontrolera, ali i odgovor na pomenute MG24 i nRF52840 modele sa mnoštvom komunikacija. Sada gledano ESP32-S3 je postao klasik, pa je fokus na C3 i C6 modelima. C3 sa jednim RISC-V jezgrom na 160 MHz, a C6 sa dodatnim low power jezgrom na 40 ili 48 MHz. C3 sa 2.4 GHz Wi-Fi 4 i BLE, dok C6 ima 2.4 GHz Wi-Fi 6, BLE, ali i Zigbee, Thread i Matter. MG24 i nRF52840 oba sa Bluetooth LE 5.3, Thread, Zigbee i Bluetooth Mesh-om, ali bez Wi-Fi-a. I sada imamo „zvezdu večeri“ Espressif ESP32-C5 sa svim ovim mogućnostima uz 5 GHz Wi-Fi 6. Pazite, ovaj Wi-Fi 6 nije baš isti kao onaj na koji ste navikli na „ozbiljnim“ računarima. U specifikacijama lepo piše: „20 MHz-only non-AP mode“ i „soft-AP mode“. U ovom modu, ESP32-C5 može kreirati mrežu kako bi se drugi uređaj povezao na nju – i preneo podatke recimo koje je očitao senzor, dakle radio bi kao AP hotspot. Česta primena AP hotspota je da bude bridž ka internetu uređajima povezanim na njega. ESP32-C5 bi za to morao da radi u AP+STA modu, što on može, ali je upitan kvalitet takvih komunikacija. On nema interni hardver za ruterske funkcije, pa bi se kod morao pisati. Rešenje koje se ovde predlaže je da se ovaj zadatak poveri ESPHome-u.

Tehnički i po performansama imamo najsnažniji i najbrži mikrokontroler na „čak“ 240 MHz, što će realno da se ogleda u potrošnji. Na čipu imamo 320 KB ROM, 384 KB SRAM, 16 KB low-power SRAM i 4 Kbit eFuse. Podržava do 32 MB eksternog flash-a i 32 MB eksternog PSRAM-a.

Pogledamo li pločicu, videćemo da se praktično uopšte ne razlikuje od drugih XIAO modela. Tu je USB-C port za napajanje i programiranje, Reset i Boot dugme. Ovaj model između njih ima U.FL konektor za Wi-Fi antenu koja dolazi u kompletu.

Hederi nisu zalemljeni, ali i njih dobijate u kutijici. Imamo i dve minijaturne LED diode uz USB-C konektor. C dioda je indikator punjenja baterije, a desna označena sa L je programabilna i vezana za 27 pin.

Prilika je da pomenemo da je Seeed Studio promenio zaštitno pakovanje i sada podseća na kutijicu za šminku u kojoj je crni zaštitni penasti nosač. Ima dovoljno prostora da se uvije i Wi-Fi antena, pa je sve uredno i kompaktno. Žao nam je što XIAO sistemi nisu od početka bili u ovakvim kutijicama, jer su veoma pogodne za čuvanje ovih minijaturnih razvojnih sistema u mejkerskim lab-ovima, gde se po fiokama i stolovima oni lako zature ili oštete.

I sa donje strane pinovi i kontaktna mesta su danas već standardizovana. Jasno su označena, a bitno je pomenuti da su tu i dva lemna mesta za bateriju. Obratite pažnju pri montaži – odnosno pri lemljenju da ne dođe do kratkog spoja baterijskih provodnika.

Na ovoj strani vidimo i najveći nedostatak XIAO standarda – koji sam Seeed Studio donekle ispravlja plus varijantom svojih XIAO sistema. Naime, samo 14 pinova je dostupno, a kada se oduzmu tri napojna, ostaje vam 10 pinova. U plus varijaniti, kada je model ima, Seeed Studio dodaje još devet pinova između postojećih, pa je pravi kumst sve to povezati.

Ovde deset pinova su povezana na digitalne ulaze mikrokontrolera, ali su i mulipleksirani, pa imamo par za I2C, par za UART, tri pina za SPI, četiri za SDIO interfejs. Pet mogu biti analogni ulazi. Šest pinova su aktivna u Low Power režimu. Nažalost četiri se poklapaju sa JTAG kontaktima, pa ako baš niste sigurni šta radite – probajte da ih izbegnete kako bi sistem mogli uvek da izvučete iz Low Power režima.

Na kraju, oprezno sa raspodelom pinova, jer nemate linija za bacanje, mada će za ogroman broj aplikacija, a logično je da je minimalizacija veličine jedan od bitniji razloga za izbor XIAO pločice, ovo biti sasvim dovoljno. Veći broj pinova bi samo značio i već pločicu, pa i u konačnici gabaritniji uređaj.

Softver

Kao i kod svakog XIAO modela, pa čak je i nRF dobio Arduino podršku, fokus je na Arduino IDE. On se u mejkerskom svetu nametnuo kao standard, posebno kod manje zahtevnih projekata, gde složenost MS Visual Studio Code-a, jednostavno je potrebna da bi bila opravdana – čak ni sa PlatformIO ekstenzijom.

U Arduino IDE možete birati frekvenciju na kojoj će raditi procesor: 10, 20, 40, 80 160 i 240 MHz, sa tim da je 80 MHz minimum za funkcionisanje Wi-Fi radija. Trenutno postoji podrška za Wi-Fi, Bluetooth i Zigbee, ali je za Thread nema i moraćete da za nju instalirate Espressif-ov ESP-IDF – Espressif IoT Development Framework sa Espressif IDE-om koji je baziran na Eclipse CDT.

Elegantno rešenje je instalacija ESP-IDF ekstenzije u MS Visual Studio Code. Ovaj „proizvod“ je u međuvremenu prilično sazreo i deluje kao veoma moćan alat za izradu aplikacija, daleko profesionalniji od ipak mejkerskog Arduino IDE-a. Integracija sa Git-Hub-om, provera ispravnosti unosa koda u realnom vremenu i IntelliSense tehnologija pametne predikcije, kao i podržan rad sa većim brojem fajlova u projektu čine ovaj IDE superiornim izborom.

Postoji još jedna opcija za programiranje, koja je najprivlačnija učenicima srednjih škola, budući da se Python izučava u okviru školskog gradiva. MicroPython firmver možete preuzeti sa zvaničnog sajta, gde se nalazi i detaljno uputstvo za flešovanje.

Korak dalje bi bilo RTOS operativni sistemi. Najpoznatiji su svakako FreeRTOS, koji je najlakše integrisati kroz Arduino IDE, dok je Zaphyr RTOS drugi izbor, a detaljno uputstvo možete pronaći na Seeed Studio ESP32-C5 wiki stranici.

Treba razmisliti o još jednoj atraktivnoj primeni ovog XIAO ESP32-C5. Kako je bogato snabdeven bežičnim komunikacijama, prosto se nameće za aplikacije u pametnom domu. Povezivanje bilo kog sonzora, osvetljenja, aktuatora ili modifikacija klasičnog uređaja u smart model koji bi se povezao na lokalnu IoT mrežu je pravi zadatak za ovaj majušni sistem. Obratite pažnju stoga na detaljno uputstvo za integraciju u Home Assistant okruženje preko ESPHome sistema.

Zaključak

Ovog puta, a nadalje će to biti pravilo, XIAO je došao u kutijici koja podseća na kozmetičku. Gledano sa te strane, ovaj malecki razvojni sistem zaista može od tehnološke „babe da napravi devojku“ i omogući povezivanje i integraciju klasičnog uređaja u smart home IoT bežičnu mrežu. Širok spektar komunikacija: 2.4 i 5 GHz Wi-Fi 6 (non-AP), Bluetooth LE 5, Zigbee, Matter i Thread su praktično sve što vam treba kakvu god da mrežu trenutno imate.

Cena ovog razvojnog sistema koji se lako integriše u svaki projekat je samo 6.9 USD. Iako će mnogi reći da za ovaj novac nema 5 GHz mikrokontrolerskog razvojnog sistema koji se može embedovati, ipak će se prevariti. Za istu ovu cenu, možete kupiti – ne toliko poznati Elecrow W5 razvojni sistem za Raspberry Pi RP2350 mikrokontrolerom, ali koji na sebi ima Realtek RTL8720DN, poznat i kao BW16 modul. Nažalost on nema Zigbee, Matter i Thread, ali se oslanja na RP2350, a ne na ESP32 ekosistem. Nažalost, ako posmatramo minijaturizaciju, Elecrow W5 je daaaleko veći.

I upravo smo u poslednjem pasusu ovog teksta opisali jedan evolutivni korak 5 GHz Wi-Fi modula. Sa pojavom ESP32-C5, najverovatnije zbog implementacije novih bežičnih standarda, ali i ipak nešto sposobnijeg RiSC-V jezgra u odnosu na Cortex-M33 prelaze sa WP16 na novi ESP32-C5. To nikako ne znači da je taj prelazak opravdan u svakoj situaciji. Kao što ne znači ni da je 5 GHz Wi-Fi vek razlog da se pređe sa ESP32-C3, ESP32-C6 ili ESP32-S3 na novi C5. Ne zaboravite ni druge pomenute modele. Gužva pred golom je velika i čine je mali low-cost mikrokontroleri odličnih mogućnosti. I jasno je da je na čitaocu najveći teret, a vremeno će biti samo veći – da izabere pravi model za svoju aplikaciju.