#Guide : quelle carte ESP32 choisir pour développer des objets connectés DIY

Après le succès des modules Wi-Fi ESP8266, Espressif ne s’est pas arrêté en si bon chemin et nous propose  son successeur l’ESP32. Les premières cartes de développement à base du SoC ESP-WROOM-32 dépassaient très souvent 15€. Depuis le début de l’année 2017, les prix ont fortement chutés. Il n’est plus rare de trouver des cartes pour moins de 6€ (frais de port inclus). C’est heureux car la compétition est rude face au Raspberry Pi Zero W propose autour de 11€. L’offre en carte ESP32 est maintenant très diversifiée. En voici un petit aperçu.

Nouveaux modèles ESP32 en 2018

Tout comme l’ESP8266 qui est maintenant dénommé ESP8266EX ou ESP-WROOM-02, Espressif a complètement revu sa gamme de puces WiFi ESP32 fin 2017. La gamme 2018 compte maintenant 6 modèles. Le module ESP-WROOM-32 sera probablement le module le plus utilisé par les fabricants de cartes de développement pour le grand public et les projets DIY. On trouve également le module ESP32-WROVER en vente.

Module Description Puce Dimensions (mm) Pins Flash (MB) PSRAM (MB) Antenne
ESP-WROOM-32 intègre le SoC ESP32, la mémoire flash, des capteurs et une antenne PCB offrant de bonnes performances RF

Documentation technique

ESP32-D0WDQ6 18×25.5×2.8 38 4 N/A PCB
ESP32-WROOM-32D intègre un SoC ESP32-D0WD. Il cible une grande variété d’applications, réseaux de capteurs, encodage vocal, streaming musical et décodage MP3

Documentation technique

ESP32-D0WD 18×25.5×3.1 38 4 N/A PCB
ESP32-WROOM-32U intègre un SoC ESP32-D0WD. Il est équipé d’un connecteur IPEX u.FL

Documentation technique

ESP32-D0WD 18×19.2×3.2 38 4 N/A IPEX
ESP32-WROVER dispose à la fois d’une mémoire flash SPI externe de 4 Mo et d’une PSRAM externe de 4 Mo

Documentation technique

ESP32-D0WDQ6 18×31.4×3.3 38 4 4 PCB
ESP32-WROVER-I dispose d’une antenne IPEX. Le module possède une mémoire flash SPI externe de 4 Mo et un PSRAM externe de 4 Mo

ESP32-PICO-D4

ESP32-D0WDQ6 18×31.4×3.3 38 4 4 IPEX
ESP32-PICO-D4 est un module System-in-Package (SiP) dans un seul boîtier.

ESP32-PICO-D4

ESP32 7.0×7.0x0.94 48 4 N/A N/A

En plus de ces 6 modèles, Espressif a développé un processeur mono-core cadencé à 160MHz qui sera disponible courant 2018. Ce module référencé ESP32-SOLO-1 reprend les principales caractéristiques techniques des modules ESP32. Ce module moins puissant devrait être aussi moins gourmand en énergie, donc mieux adapté à des applications fonctionnant sur batterie.

  • Puissance de l’antenne WiFi : +19,5 dBm
  • Bluetooth BLE avec prise en charge L2CAP, SDP, GAP, SMP, AVDTP, AVCTP, A2DP (SNK) et AVRCP (CT)
  • Le courant de veille est inférieur à 5 μA
  • Dispose des mêmes périphériques que les autres modules ESP32 : support des écrans tactiles capacitifs, capteur Hall, amplificateurs à faible bruit, interface pour carte SD, Ethernet, SPI à grande vitesse, UART, I2S et I2C
  • Certifié CE et FCC

Spécifications techniques des modules ESP-WROOM-32

Avant d’aller plus loin, un petit rappel sur les caractéristiques techniques (document officiel) du module ESP-WROOM-32. C’est le module ESP32 qui est le plus couramment utilisé chez les fabricants de carte de développement.

  • Module ESP32 : ESP-WROOM-32 d’Espressif.
    • Microprocesseur dual core à 240 MHz
    • 4MB de mémoire flash
  • Connectivité
    • WiFi 802.11 b/g/n conforme à la norme IEEE 802.11 compatible avec les sécurités WFA, WPA/WPA2 et WAPI
    • Bluetooth 4.0 LE et BR/EDR
  • Entrées/Sorties
    • 26x E/S digitales (3.3V)
    • 12x entrées analogiques
    • 4× SPI, 2× I²S, 2× I²C, 3× UART, CAN 2.0, IR, Touch Sensor (écran tactile)
    • Capteur de température
  • Protection cryptographique : AES, SHA-2, RSA, ECC, random number generator (RNG)

Voici également le repérage général des broches. Comme vous pouvez le constater, contrairement à l’Arduino, la quasi totalité des broches supportent les signaux PWM (Pulse Width Modulation). Par contre pas d’évolution concernant la tension d’entrée et de sortie, elle est toujours de 3,3V. Il faudra donc bien aire attention à protéger les E/S (comme sur l’ESP8266 et le Raspberry Pi d’ailleurs).

ESP32 espressif Pinout broche esp-wroom-32

Les cartes génériques ESP32 : Geekcreit, DOIT

Il y en a à tous les prix. Impossible de toutes les tester. On peut juste se fier aux avis laissés par les acheteurs. On peut toutefois faire confiance à Geekcreit qui est maintenant un fabricant reconnu. On trouve aussi ses cartes sous le nom DOIT depuis peu. La Geekcreit est équipée d’un connecteur micro-USB pour l’alimentation, la programmation et la mise au point. Elle est très bien prise en charge par le SDK Espressif. Il faut choisir la carte ESP32 Generic Module. Elle est disponible au prix de 8,07€ sans frais de port. Elle est très souvent en promo pour environ 7€.

esp32 geekcreit wroom

 

La sélection complète de cartes de développement ESP32 génériques

Fabricants connus : Wemos, SparkFun

Si vous préférez rester en terrain connu, les principaux fabricants de cartes proposent maintenant des cartes à base du module ESP-WROOM-32. La dernière en date est la Wemos LoLin32 présentée dans cet article. C’est un excellent choix. Equipée de 4MB de mémoire et d’un connecteur micro USB pour la programmation, elle est étroite et équipée d’un connecteur pour batterie LiPo externe. Elle est supportée nativement par le SDK d’Espressif. Elle est disponible au prix de 6,45€ + frais de port (8,10€ dans mon cas). C’est beaucoup moins cher que la SparkFun ESP32 Thing.

wemos esp32 lolin32 breadboard

Dans la même catégorie Hornbill, un fabricant Indien a lancé une campagne Crowd Funding récemment et propose l’ESP32 Dev

Hornbill ESP32 Dev

La sélection complète de Wemos LoLin32

La sélection complète de Wemos LoLin32 Lite (plus compacte)

Cartes ESP32 spécialisées

Nouveauté intéressante, cette carte à base d’ESP32 combinée à un écran OLED SSD1306 (tutoriel). Elle est livrée avec une carte d’extension équipée de 10 connecteurs qui semblent être au format Intel Grove. La carte est vendue sous la marque Wemos et d’ailleurs elle semble être reconnue comme telle par le SDK. Elle est proposée pour environ 12,80€ (+ 2,21€ de  port).

esp32 wemos lolin32 oled grove intel 1 esp32 wemos lolin32 oled grove intel 2

Cette carte commercialisée sous le nom de LoLin ESP32 est disponible avec plusieurs cartes d’extension (shield) : DHT11, DHT22, bouton, batterie LiPo 18650…

La sélection complète de cartes de développement ESP32 avec écran OLED

Cartes ESP32 pour le développement d’objets connectés au réseau LoRaWan

Le réseau LoRaWan permet de connecter des objets (capteurs, actionneurs) ou des machines sans passer par un réseau local WiFi, l’ADSL ou la fibre. En janvier 2017, le territoire français est couvert à 86% (95% de la population) est par exemple déjà couvert par le réseau Objenious, une filiale de Bouygues Telecom. L’accès au réseau LoRaWan nécessite un abonnement supplémentaire.

Source : Objenious

Si vous devez développer des applications qui utilisent le réseau LoRa, il existe maintenant des cartes de développement très économique à base d’ESP32. Les cartes de développement sont généralement équipées d’un écran OLED piloté pour un circuit SSD1306.

Choisissez le module radio qui correspond à la fréquence utilisée dans votre pays. Chaque module radio peut être configuré dans une fréquence particulière. Il existe une fréquence optimale pour chaque module.

Module Fréquences Meilleure performance
Semtech SX1272 863-870 MHz (Europe)

902-928 MHz (US)

Semtech SX1278 Band2(LF): 410 ~525MhzBand3(LF): 137 ~175Mhz 433Mhz
Semtech SX1276 Band1(HF): 862 ~1020Mhz 868Mhz
Semtech SX1276 Band1(HF): 862 ~1020Mhz 915MHz

Sources : 

http://wiki.dragino.com/index.php?title=LoRa_Questions

https://www.libelium.com/forum/viewtopic.php?f=29&t=17198

La sélection complète de cartes de développement ESP32 avec module radio LoRaWan SX1276 ou SX1278

Cartes ESP32 au format compact

Si la compacité de la carte de développement est primordiale pour votre projet, il existe des cartes très compactes. N’oublions pas que l’ESP32 intègre également le Bluetooth ce qui permet de réaliser des montages moins couteux et plus compacts qu’en partant d’un Arduino nano V3 combiné à un module Bluetooth HC-06. Un module Bluetooth HC-06 coûte à lui seul 50% d’une carte de développement ESP32 !

Dans ce domaine, DIY MORE commercialise par exemple cette carte de test et de développement qui mesure approximativement 2cm de coté pour environ 17,90€. Il faudra acheter le module ESP-WROOM-32 séparément. Un système astucieux de ressort de cuivre permet de maintenir le module sans avoir besoin de le souder. Il faudra toutefois réserver ce montage pour la phase de développement. Cette carte peut aussi convenir à des projets sans chocs ni vibrations.

esp32 diy more development board

Moins couteuse (6,90€), la LoLin ESP32 est un équivalent de la Wemos d1 Mini. Elle est vendue seule ou en kit pour 45€ comprenant une base double, shield DHT11, DHT22, relai, 4x Led WS2812B, éclairage annulaire 12x  Led, proto

lolin esp32 wemos kit

La sélection complète de cartes de développement ESP32 compacts

Si la soudure ne vous pose pas de problème, rien ne vous empêche de partir sur la solution Module ESP32 + adaptateur. On trouve des kits à partir de 5,90€ environ. Attention au module, bien souvent c’est un ESP-32S qui est livrée dans le kit.

esp32s adapter board

Fabriquer son PCB et intégrer un module ESP32 à souder

Si vous voulez développer vos propres circuits (PCB), rien ne vous empêche de partir du module ESP32 seul. Un bon logiciel de conception de circuit en ligne tel que EasyEDA et c’est parti ! On trouve le module seul à partir de 5€ environ.

esp-wroom-32 esp32s module

 

La sélection complète de modules ESP32 à souder

Pour en savoir plus, vous pouvez lire cet article qui explique comment débuter et donne quelques pistes pour fabriquer vos circuits

fritzing esp32 ds18b20 iot pcb

Programmer les modules ESP32 avec l’IDE Arduino

L’ESP32 introduit quelques changements dans la programmation. Il a fallu un peu de temps pour que les principales librairies soient adaptées pour fonctionner sur le nouveau SoC d’Espressif. Aujourd’hui, il est presque aussi facile de programmer un ESP32 qu’un ESP8266 avec du code Arduino. Lisez ce tutoriel pour débuter la programmation des modules ESP32 avec l’IDE Arduino (sur Windows, macOS ou Linux).

ide arduino esp32 demo led blink geekcreit

Pour aller plus loin, voici les derniers articles et projets à base d’ESP32

Programmer les modules ESP32 avec PlatformIO

L’éditeur PlatformIO supporte également très bien le développement d’application en C++ intégrant des librairies Arduino. Cet éditeur de code est très intéressant si vous voulez partager du code avec différents micro-contrôleurs. PlatformIO est également capable de mettre à jour le programme à distance (y compris via internet). Cette fonctionnalité qui nécessite un abonnement payant s’adresse aux entreprises qui développent des flottes de capteurs. Un usage limité pour les Makers (version Community) est toutefois proposée (50 mise à jour mensuelle, les prix en détail ici). Pour débuter avec PlatformIO, c’est par ici. Je vous conseille d’installer le plugin PlatformIO sur VSCode, l’éditeur de code Open Source Visual Studio Code de Microsoft, plus léger qu’Atom de GitHub.

visual studio code platformio home screen

Plugin PlatformIO installé sur VSCode (Visual Studio Code de Microsoft)

Développer des objets connectés sans programmation avec ESP Easy Mega (version 2)

L’équipe d’ESP Easy travaille également à l’adaptation du firmware pour les modules ESP32. Pour le moment, il ne fonctionne (très bien) que sur la Wemos LoLin32 Lite. C’est un peu restrictif mais c’est une excellente carte de développement à tester absolument. Pour en savoir plus, vous pouvez lire ce test complet, l’occasion de découvrir également les nouveautés de la version Mega.

 

Historique des modifications

[16/03/2018] – ré-écriture de l’article pour prendre en compte les nouveaux modèles 2018. Ajout du paragraphe “comment programmer les ESP32”

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