ESP32 Pico Kit V4.1

ESP32 Pico Kit V4.1

Das ESP32 Pico Kit ist ein ESP32 Development Board mit deutlich kompakteren Abmessungen als die Standard-ESP32-Boards. Es lässt auf dem Breadboard auf jeder Seite zwei Reihen Steckkontakte frei – die Standard-Boards sind mit nur einer freien Reihe auf einer Seite deutlich breiter. Von den 20 möglichen Anschlüssen auf jeder Seite des Pico Kits sind 17 mit Pins versehen, sodass es auch auf Mini-Breadboards mit 170 (10 * 17) Kontakten passt, was gerade beim Basteln kleiner Projekte praktisch ist (siehe das Bild über diesem Beitrag). Nicht verlötet sind SD0 bis SD3, CLK und CS, die alle mit dem internen Flash-Speicher verbunden sind. Üblicherweise sind diese Pins am ESP32 sowieso nicht nutzbar – wer sie benötigt, kann (bzw. muss) selbst die zusätzlichen Pins anlöten; Lötaugen (Pads) sind vorhanden. Gegenüber den größeren Boards vom Typ DevKitC fehlen der zweite I2C-Kanal (GPIO-Pins 16 und 17) und die interne LED.

Vergleich des ESP32 Pico Kit mit dem ESP32 DevKit C

Prozessormodul und Spannungsregler
Prozessormodul und Spannungsregler
Die geringere Größe ist dem ESP32-Chip-Modul zu verdanken – auf dem Pico-Board kommt der ESP32-Pico-D4 zum Einsatz, der als sog. SIP-Modul (System-in-Package) auf 7 mm * 7 mm neben WiFi und Bluetooth auch 4 MB Flash-Speicher, einen 40 MHz Quarz (Oszillator) und andere Komponenten enthält. An den Standard-ESP32-Chip müssen diese Komponenten extern angebunden werden, sodass ein ESP32-WROOM-Modul mit 18 mm * 25 mm deutlich größer als der Pico-D4 ist.

Anders als die größeren Developer Kits besitzt das Pico-Board keine interne LED, es gibt nur eine rote Power-LED. Das zum Testen oft verwendete Blink-Programm funktioniert also nicht.

Bezüglich Wifi (802.11 b/g/n) und Bluetooth (V4.2 und Bluetooth Low Energy/BLE) unterscheiden die ESP32-Versionen sich nicht. Details zum Pico Kit beschreibt der Hersteller Espressif auf der Seite »ESP32-PICO-KIT V4 / V4.1 Getting Started Guide« – dort ist auch das Datenblatt als PDF verlinkt.

  ESP32 Development Board (DevKitC) ESP32 Pico Kit V4.1
Größe (Dimensionen jeweils in mm) 55 * 27 (auch 48 * 24) 52 * 20,3
ESP32-Chip-Modul ESP-WROOM-32 ESP32-Pico-D4
Pins 30 oder 38 34 (+6)
Spannungsregler AMS1117 AMS1117
USB to UART Bridge CP2102 CP2102N

(Erläuterung zu den Größenangaben in der Tabelle: Meist haben die 55 mm langen ESP32 Development Boards (DevKitC) Montagebohrungen in den Ecken und sind 28 mm breit. Ich habe ein kleineres ESP32-Board mit 24 mm Breite auf eBay gekauft – es hat keine Bohrungen und ist so nur 48 mm lang; etwas schmaler ist es, weil auf der Board-Oberseite die Pins nicht beschriftet sind. [1]Ähnliche Boards sind aktuell (Oktober 2019) auf Artikelbildern bei Amazon zu finden – allerdings fehlen dort in den Beschreibungen die Größenangaben, sodass ich nicht sicher bin, dass diese … Continue reading)
ESP32 Pico Kit auf dem Breadboard
ESP32 Pico Kit auf dem Breadboard
Arduino Nano Nachbau, ESP32 Pico Kit und ESP32 DevKitC im Größenvergleich
Arduino Nano Nachbau, ESP32 Pico Kit und ESP32 DevKitC im Größenvergleich

Preis

Ein Nachteil des ESP32-Pico-Kits ist der Preis: im November 2020 kostet ein Board über 10, teilweise deutlich über 15 € [2]Der Elektor-Shop hat mit 9,95 € (zzgl. 4,95 € Versand) einen sehr günstigen Preis, hat das Board aber nicht immer auf Lager (Stand: Februar 2021 ist es lieferbar; … Continue reading – die normalen ESP32 Boards vom Typ DevKitC sind meist schon für 7-8 € zu haben. Etwas günstiger ist wie üblich die Direktbestellung in China via aliexpress.com – etwa 10-12 € inkl. Versand muss man für ein Pico Kit dort aber auch anlegen.

USB-Treiber

Auf den aktuellen Pico-Boards (Version 4.1) ist mit dem CP2102N ein anderer Chip für den USB-Anschluss verbaut als auf den üblichen ESP32 Developer Boards. Er ist mit bis zu 3 Mbaud Datentransferrate schneller als der CP2102, nutzt aber denselben Treiber von Silicon Labs. Die Treiber-Installation ist in diesem Beitrag zum ESP32 beschrieben.

ESP32 Pico Kit in der Boardverwaltung der Arduino IDE

ESP32 Pico Kit im Menü zur Board-Auswahl
ESP32 Pico Kit im Menü zur Board-Auswahl

Wie im Beitrag zu den ESP32-Grundlagen beschrieben, muss über die Boardverwaltung der Arduino-IDE die ESP32-Unterstützung installiert werden, wenn noch nicht geschehen. Im Menü Werkzeuge → Board wählt man dann im Abschnitt ESP32 Arduino den Eintrag ESP32 Pico Kit aus – evtl. muss man dazu mit dem Mausrad etwas nach unten scrollen, weil das Menü ziemlich umfangreich ist.

Ich habe beim Testen aber auch keine Probleme bekommen, als ich vergessen hatte, den vorher ausgewählten Eintrag ESP32 Dev Module zu ändern.

ESP32 Pin-Belegung

In Kleinigkeiten unterscheiden sich die Pin-Belegungen zwischen den verschiedenen Varianten der ESP32-Developer-Boards. Das betrifft vor allem die GPIO-Pins 9, 10, 37 und 38, die beim Pico-Kit zusätzlich für eigene Projekte genutzt werden können (dafür entfallen die Pins 16 und 17 – also der zweite I2C-Kanal), sowie die unterschiedliche Anzahl an Pins, die Masse oder 3,3 Volt Versorgungsspannung zur Verfügung stellen. Und, wie oben schon erwähnt, fehlt die interne LED, die auf den anderen Boards je nach Modell über die Pin-Nummer 1 oder 2 gesteuert wird.

ESP32 Pico Kit V4.1 - Unterseite des Boards
ESP32 Pico Kit V4.1 – Unterseite des Boards

Die GPIO-Pins können jeweils verschiedene Funktionen übernehmen; die wichtigsten Bezeichnungen der Pins sind:

  • ADC: Analog-Digital-Konverter; ADC1: 8 Kanäle (channels; ADC1_CH0 – ADC1_CH7), ADC2: 10 Kanäle (ADC2_CH0 – ADC2_CH9)
  • DAC: Digital-Analog-Konverter
  • I2C: Kommunikation per I2C-Bus über die Leitungen SCL (Takt; serial clock) und SDA (Daten; serial data); da sich die angeschlossenen Geräte (wie Sensoren) je nach Typ über eine eigene Adresse identifizieren, kann man über einen Bus mehrere Geräte ansprechen; die ESP32-DevKits haben (anders als das ESP32 Pico Kit, ESP8266 und Arduino) zwei getrennte Busse, sodass man sogar zwei Sensoren mit gleicher Adresse an einem Controller nutzen kann (Namen: I2C_SDA und I2C_SCL, ggf. I2C_SDA_2 und I2C_SCL_2)
  • RTC: mit diesen Pins kann der ESP32 aus dem Tiefschlaf aufgeweckt werden (der Präfix RTC_ bezeichnet im ESP-Umfeld alles, was mit der Echtzeituhr (engl. RTC = real time clock) und den Stromsparmodi zu tun hat)
  • SPI (HSPI, VSPI): Anschluss von Modulen, die das SPI (engl.: Serial Peripheral Interface) zur Kommunikation nutzen
  • TOUCH: Touch-Sensoren

Eine tabellarische Übersicht mit Diagrammen verbreiteter ESP32-Modelle ist der besseren Übersichtlichkeit halber auf eine eigene Seite ausgelagert. Ausführliche Erläuterungen zur Verwendung der GPIO-Pins gibt bspw. der Artikel »ESP32 Pinout Reference: Which GPIO pins should you use?« bei Random Nerd Tutorials.

Tabelle: ESP32 GPIO-Pins
Tabelle: ESP32 GPIO-Pins

Fußnoten

Fußnoten
1 Ähnliche Boards sind aktuell (Oktober 2019) auf Artikelbildern bei Amazon zu finden – allerdings fehlen dort in den Beschreibungen die Größenangaben, sodass ich nicht sicher bin, dass diese Boards mit meinem übereinstimmen. Links setze ich deshalb nicht. Die Pins sind auf der Board-Unterseite beschriftet, was einem auf dem Breadboard wenig nützt. Da muss man dann immer mal wieder die Pins abzählen. Oder der Händler liefert Aufkleber für die Pin-Leisten mit (was bei einigen der Fall ist).
2 Der Elektor-Shop hat mit 9,95 € (zzgl. 4,95 € Versand) einen sehr günstigen Preis, hat das Board aber nicht immer auf Lager (Stand: Februar 2021 ist es lieferbar; https://www.elektor.de/esp32-pico-kit-v4). Bei Amazon und ebay liegt der Preis tlw. deutlich über 15 € (dann aber meist inkl. Versand).

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