ESP-IDFを使ってみる

ESP32-H2開発ボード

Espressif Systemsから2021年8月に、こちらの公式アナウンスが公開されました。
ESP32-Cシリーズと同じRISC-VコアのSoCですが、CPU周波数が96MHzに抑えられています。
低消費電力を目的としているのかもしれません。
esp-idf v4.4.2では既にターゲットとして設定されています。

$ idf.py set-target

              Usage: idf.py set-target [OPTIONS]

                                      


































              {esp32|esp32s2|esp32c3|esp32s3|linux|esp32h2}

              Try 'idf.py set-target --help' for help.

              

              Error: Missing argument
              '{esp32|esp32s2|esp32c3|esp32s3|linux|esp32h2}'. Choose
              from:

                      esp32,

                      esp32s2,

                      esp32c3,

                      esp32s3,

                      linux,

                      esp32h2

注目すべきはIEEE 802.11(無線LAN)ではなく、IEEE 802.15.4をサポートしてることです。
IEEE 802.15.4は、2.4GHz帯の周波数帯を用いて、通信速度250kbps、ノード数約6万個、通信距離100m、
最大パケットサイズ127バイトの特徴を持っています。
無線LANと比較すると通信速度は遅く、パケットサイズも小さいのですが、低消費電力であり、
単三形乾電池で1年程度稼働させることができるみたいです。

IEEE802.15.4=Zigbeeとして紹介しているページも有りますが、IEEE802.15.4とZigbeeはサポートするレイヤが違います。
詳しくはこちらなどに紹介されていますが、EthernetでのTCP/IPの実装とよく似ています。
下位のレイヤーとしてIEEE802.15.4を利用するプロトコルには、Zigbeeの他にMatterやThreadなどが有ります。

こちらにZboss Zigbee 3.0 Stackが公開されています。
サンプルコードなどが無いので、使い方が良く分かりません。

こちらにESP-Zigbee-SDKが公開されています。
サンプルコードがこちらに公開されています。
サンプルコードの一部は公式サンプルとして公開されています。

Espressif Systemsの公式ページの Products>SoCsにESP32-H2が追加されています。
それに伴い、こちらにESP32-H2のDataSheetが公開されています。
同じRISCチップのESP32-C3との比較です。
CPUクロックは、これまでのESP32の中で最も低い値です。
MCPWM、PCNTのサポートが追加されています。
また、PARLIOは今までのどのSoCにもない機能です。
全体のブロック図では、ESP32-C3はRTC Power Domain、ESP32-H2はLP Power Domainになっていて、
それぞれRTC Memory/LP Memoryとなっています。

	ESP32-C3	ESP32-H2
CPU	32-bit RISC-V single-core processor, up to 160MHz	32-bit RISC-V single-core processor, up to 96MHz
Memory	384 KB ROM 400 KB SRAM 8 KB RTC Memory(RTC memory remains powered on in Deep-sleep mode)	128 KB ROM 320 KB SRAM 4 KB LP Memory(LP memory remains powered on in Deep-sleep mode)
Wi-Fi	802.11 b/g/n
Bluetooth	Bluetooth 5.0/Bluetooth Mesh	Bluetooth 5.0/Bluetooth Mesh
IEEE 802.15.4		Compliant with IEEE 802.15.4-2015 protocol • Thread 1.3 • Zigbee 3.0
Advanced Peripheral Interfaces	• 22 × programmable GPIOs • 2 × 12-bit SAR ADCs, up to 6 channels • 1 × Temperature sensor • 1 × Brownout detector • 2 × UART • 2 × SPI ports for communication with flash • 1 × General purpose SPI port • 1 × I2C • 1 × I2S • 1 × USB Serial/JTAG controller • 1 × TWAI controller (compatible with ISO 11898-1) • 1 × LED PWM controller, up to 6 channels • 1 × Remote control peripheral (RMT) (TX/RX) • 1 × General DMA controller (GDMA), with 3 transmit channels and 3 receive channels	• 19 × programmable GPIOs • 1 × 12-bit SAR ADCs, up to 5 channels • 1 × Temperature sensor • 1 × Brownout detector • 2 × Analog voltage comparator • 2 × UART • 2 × SPI ports for communication with flash • 1 × General purpose SPI port • 1 × I2C • 1 × I2S • 1 × USB Serial/JTAG controller • 1 × TWAI controller (compatible with ISO 11898-1) • 1 × LED PWM controller, up to 6 channels • 1 × Remote control peripheral (RMT) (TX/RX) • 1 × General DMA controller (GDMA), with 3 transmit channels and 3 receive channels • 1 × Motor Control PWM (MCPWM), up to 6 channels • 1 × Pulse count controller (PCNT) • 1 × Event task matrix (ETM) • 1 × Parallel IO (PARLIO) controller

最初の公式発表では、ESP32-C6にはIEEE 802.15.4の機能は有りませんでした。
IEEE 802.15.4は、このSoCだけが使える予定でした。
最終的に、ESP32-C6にもIEEE 802.15.4の機能が搭載されたので、このSoCの特徴は一気に失われてしまいました。

esp-idfにはESP32-C6/H2専用のサンプルが幾つか付属していますが、H2だけで使えるサンプルは１つだけです。
Analog ComparatorはESP32-H2だけが持っている機能で、GPIO10-11をこの機能で使うことができます。
APIリファレンスはこちらに有ります。

$ grep -rn  "Supported Targets" *
              | grep ESP32-H2   | grep -v "ESP32-C6" | grep -v
              "ESP32 "

              peripherals/analog_comparator/README.md:1:| Supported
              Targets | ESP32-H2 |

H2用のサンプルのほとんどがC6やS3でも動きます。

$ grep -rn  "Supported Targets" *
              | grep ESP32-H2 | grep "ESP32-C6" | grep -v "ESP32 " |
              grep -v "ESP32-C3"

              openthread/ot_rcp/README.md:1:| Supported Targets |
              ESP32-C6 | ESP32-H2 |

              openthread/ot_cli/README.md:1:| Supported Targets |
              ESP32-C6 | ESP32-H2 |

              peripherals/rmt/stepper_motor/README.md:1:| Supported
              Targets | ESP32-C6 | ESP32-H2 | ESP32-S3 |

              peripherals/timer_group/gptimer_capture_hc_sr04/README.md:1:|










              Supported Targets | ESP32-C6 | ESP32-H2 |

              peripherals/ledc/ledc_gamma_curve_fade/README.md:1:|
              Supported Targets | ESP32-C6 | ESP32-H2 |

              peripherals/temperature_sensor/temp_sensor_monitor/README.md:1:|










              Supported Targets | ESP32-C6 | ESP32-H2 |

              peripherals/parlio/simple_rgb_led_matrix/README.md:1:|
              Supported Targets | ESP32-C6 | ESP32-H2 |

              zigbee/esp_zigbee_rcp/README.md:1:| Supported Targets |
              ESP32-C6 | ESP32-H2 |

              zigbee/light_sample/HA_on_off_switch/README.md:1:|
              Supported Targets | ESP32-C6 | ESP32-H2 |

              zigbee/light_sample/HA_on_off_light/README.md:1:|
              Supported Targets | ESP32-C6 | ESP32-H2 |

ESP32-H2にはLP Coreは有りませんが、一部のGPIOをExternal Wake Up Sourceとして、DeepSleepからの復帰に使うことができます。
DeepSleepからの復帰に使うことができるGPIO(LP GPIO)はGPIO8からGPIO14です。

続く．．．．