uPesy EDU ESP32

Les Broches Entrées/Sorties logiques

Ces broches peuvent soit imposer une tension de 0V ou de 3.3V en sortie avec la fonction digitalWrite() , soit lire un niveau logique (0 ou 3.3V) via digitalRead() . On utilise la fonction pinMode() pour configurer la broche en sortie ou en entrée. Elles peuvent délivrer un courant de 40mA.

En plus de ces fonctions de base, la plupart des broches ont des fonctionnalités supplémentaires :

• PWM : Cela permet d’avoir en sortie une tension variable comprise entre 0 et 3.3V. Avec l’ESP32 toutes les broches digitales (D0 → D13) peuvent être utilisée pour le PWM. L’indication ~ n’est présente uniquement pour imiter la sérigraphie de l’UNO.

• Des bus de communications :

  • Port Série (UART) : D0 (RX ) and D1 (TX ). Ces broches sont utilisées pour recevoir (RX ) et transmettre (TX ) des données via un port série. Elles sont utilisées par la carte uPesy EDU ESP32 en interne lorsqu’elle est branchée par USB avec l’ordinateur pour échanger des données.

  • SPI : D10 (CS ), D11 (MOSI ), D12 (MISO ), D13 (SCK ). Ces broches prennent en charge la communication SPI, qui permet de communiquer avec certains capteurs et modules (carte SD, Ecran LCD).

  • I2C : SDA & SCL . Ces broches prennent en charge le bus I2C, très utilisé pour communiquer avec des capteurs.

  Note

  Sur l’ESP32, on peut choisir n’importe quelle broches digitales pour l’UART, le SPI et l’I2C. Les numéros énumérées sont ceux utilisés par défaut.

• Interruptions externes : Toutes les broches numériques (y compris A0 → A5 ) peuvent être utilisé pour déclencher une interruption suite à un changement de niveau logique. Les interruptions permettent d’interrompre le programme principal suite à un événement externe (appui sur un bouton par exemple) et exécuter du code particulier pour gérer l’événement. S’utilise avec la fonction attachInterrupt() .

Les Broches d’entrée analogique

Les broches A0 → A5 se comportent comme un voltmètre simplifié : elles permettent de lire une tension analogique et de la convertir grâce à un convertisseur en nombre. Le convertisseur analogique à numérique (ADC) est sur 12 bits : une tension comprise entre 0 et 3.3V sera convertie en un nombre compris entre 0 et 4095.

Correspondance des broches avec la numérotation de l’Arduino UNO

La carte utilise deux sytèmes de numérotation :

• La numérotation Arduino UNO, qui est inscrite sur les broches de la carte : Ce sont les numéros du type D_ et A_ qui sont en oranges sur le schéma.

• La numérotation des broches physiques de l’ESP32 : Ce sont les numéros du type IO__ qui sont en gris sur le pinout.

Vous pouvez utilisez celui que vous voulez. Il faut juste utiliser les bonnes conventions pour utiliser le bon système que ce soit en code Arduino ou avec Micropython. Par défaut, si on renseigne juste un chiffre, par exemple pinMode(13, OUTPUT) ce sera la numérotation de l’ESP32 qui sera utilisée (broche IO13 ). La broche IO13 correspond au numéro Arduino D9 . Pour utiliser la broche D13 , il suffit de rajouter un D : pinMode(D13, OUTPUT) .

Voici un tableau qui résumé cette correspondance entre les 2 sytèmes de numérotations :

La correspondance vient du fichier de configuration de la carte uPesy EDU ESP32 disponible sur le projet Open Source : https://github.com/espressif/arduino-esp32/blob/master/variants/uPesy_edu_esp32/pins_arduino.h

Les Broches d’alimentation

• La broche 5V est une alimentation régulée de 5V qui peut être utilisée pour alimenter un circuit sur breadboard, des capteurs, des moteurs fonctionnant sous 5V.

• La broche 3.3V est une alimentation régulée de 3.3V qui peut être utilisée pour alimenter un circuit sur breadboard, des capteurs, des moteurs fonctionnant sous 3.3V.

• Les broches GND sont des broches qui sont reliées à la masse des alimentations, aux pôles négatifs - .

• La broche VIN permet d’alimenter la carte uPesy EDU ESP32 par une source d’alimentation externe, différente de celle du port USB et de la prise jack. En pratique, on s’en sert peu souvent. Son interaction avec les autres modes d’alimentations est détaillée dans la section suivante.

Les autres broches

Ces dernières broches sont peu utilisées en pratique. Elles peuvent être utiles dans certains cas.

• RESET : Cette broche permet de redémarrer le microcontrôleur quand elle est reliée à la masse. Elle est reliée également au bouton RESET. Elle peut être utilisée pour avoir un bouton externe de RESET ou pour contrôler la carte depuis un autre circuit.

• AREF : Broche non utilisée par la carte. Sur l’UNO d’origine, c’est une option pour fournir une tension de référence externe pour le convertisseur analogique.

• IOREF : Tension de référence pour les entrées numériques. Sur l’EDU ESP32, c’est 3.3V. Cette broche peut être utilisée par les shields pour connaitre la tension des niveaux de la carte principale. (3.3V ou 5V)

• IO0 : Cette broche de l’ESP32 est relié au bouton BOOT .

Tolérance en tension des broches

• Contrairement à la carte Arduino UNO, la carte uPesy EDU ESP32 fonctionne en 3.3V. Les niveaux logiques sont donc soit de 0V, soit 3.3V.

• En théorie, la tension sur les broches d’entrée logiques et analogiques ne doit pas excéder 3.3V sous peine d’endommager le microcontrôleur de la carte. En pratique, pour des montages temporaires, le fait d’utiliser des capteurs qui communique en 5V n’entraine pas de domages particuliers.

Alimentation par USB

Le plus simple est d’alimenter la carte par USB en 5V, en la connectant à un ordinateur. On peut ensuite utiliser le pin 5V et 3.3V pour alimenter un montage électronique. En plus de l’alimentation, on pourra téléverser un programme sur la carte et recevoir des messages dans le moniteur série de l’Arduino IDE.

Alimentation externe : 2 possibilités

L’alimentation externe peut provenir soit d’un chargeur, d’une alimentation de laboratoire, d’une pile ou d’une batterie. L’alimentation externe peut être branchée à 2 endroits sur la carte : la prise Jack ou la broche VIN . La tension doit être comprise entre 6V et 12V maximum .

En général, on utilise la prise jack avec un connecteur 2.1mm.

Cumuler plusieurs alimentations à la fois

La carte uPesy EDU ESP32 a été prévue pour fonctionner correctement avec plusieurs alimentations branchées en même temps. C’est très pratique pour pouvoir communiquer avec la carte en USB même si elle est alimentée dans le projet par piles par exemple.

Les protections présentes

La carte uPesy EDU ESP32 est équipée des mêmes protections que l’UNO d’origine : Un fusible auto-réarmable qui protège votre carte et le port USB de votre ordinateur contre les courts-circuits et les surintensités. Même si la plupart des ordinateurs offrent leur propre protection interne, le fusible offre une couche supplémentaire de protection. Si une intensité supérieure à 500mA est appliquée au port USB, le fusible coupera le circuit automatiquement jusqu’à ce que le court-circuit ou la surcharge soit éliminé.

Les entrées des alimentations externes (VIN et la prise Jack) ont également des protections contre les inversions de polarités, si vous branchez par mégarde, l’alimentation dans le mauvais sens.

Le microcontrôleur ESP32

La carte uPesy EDU ESP32 se base sur un ESP32 : Un microcontroleur 32-bit puissant qui propose une connectivité Bluetooth et Wi-Fi. Assemblé sous forme d’un module, il est le candidat parfait pour des projets de domotiques et d’IOT.

Caractéristiques techniques

• Microcontrôleur ESP32-WROOM-E : https://www.espressif.com/sites/default/files/documentation/esp32-wroom-32e_esp32-wroom-32ue_datasheet_en.pdf

• Fréquence CPU : 240 MHz (15x plus rapide que l’Arduino UNO)

• Mémoire Flash : 4Mo (125x plus d’espace que l’Arduino UNO)

• Mémoire RAM : 520 ko (260x plus d’espace que l’Arduino UNO)

• Connecteur USB-C

• Dimensions : 74 x 53 x 15 mm

v1 (Octobre 2023)

Première version