ESP-WROOM-32に関するTIPS

ESP-WROOM-32(以下、ESP32と省略)は、Xtensa Dual-Core 32-bit LX6 マイクロプロセッサを搭載する、上海のESPRESSIF社が開発した無線モジュールです。WiFiとBluetooth v4.2に対応しています。 開発ボードはスイッチサイエンスでも販売されている(要追記)他にも、ESPRESSIF社からESP32-DevKitCなどが発売さています。

本ページでは、無線モジュール ESP-WROOM-32の各種機能をArduinoとして使うにあたってのサンプルスケッチや注意点などを解説します。

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ピンアサイン

​ESP32 Datasheet(PDF)より抜粋

Name	No.	Type	Function
GND	1	P	Ground
3V3	2	P	Power supply.
EN	3	I	Chip-enable signal. Active high.
SENSOR_VP	4	I	GPIO36, SENSOR_VP, ADC_H, ADC1_CH0, RTC_GPIO0
SENSOR_VN	5	I	GPIO39, SENSOR_VN, ADC1_CH3, ADC_H, RTC_GPIO3
IO34	6	I	GPIO34, ADC1_CH6, RTC_GPIO4
IO35	7	I	GPIO35, ADC1_CH7, RTC_GPIO5, GPIO32, XTAL_32K_P (32.768 kHz crystal oscillator input), ADC1_CH4,
IO32	8	I/O	TOUCH9, RTC_GPIO9, GPIO33, XTAL_32K_N (32.768 kHz crystal oscillator output), ADC1_CH5,
IO33	9	I/O	TOUCH8, RTC_GPIO8
IO25	10	I/O	GPIO25, DAC_1, ADC2_CH8, RTC_GPIO6, EMAC_RXD0
IO26	11	I/O	GPIO26, DAC_2, ADC2_CH9, RTC_GPIO7, EMAC_RXD1
IO27	12	I/O	GPIO27, ADC2_CH7, TOUCH7, RTC_GPIO17, EMAC_RX_DV, GPIO14, ADC2_CH6, TOUCH6, RTC_GPIO16, MTMS, HSPICLK,
IO14	13	I/O	HS2_CLK, SD_CLK, EMAC_TXD2, GPIO12, ADC2_CH5, TOUCH5, RTC_GPIO15, MTDI, HSPIQ,
IO12	14	I/O	HS2_DATA2, SD_DATA2, EMAC_TXD3
GND	15	P	Ground, GPIO13, ADC2_CH4, TOUCH4, RTC_GPIO14, MTCK, HSPID,
IO13	16	I/O	HS2_DATA3, SD_DATA3, EMAC_RX_ER
SHD/SD2*	17	I/O	GPIO9, SD_DATA2, SPIHD, HS1_DATA2, U1RXD
SWP/SD3*	18	I/O	GPIO10, SD_DATA3, SPIWP, HS1_DATA3, U1TXD
SCS/CMD*	19	I/O	GPIO11, SD_CMD, SPICS0, HS1_CMD, U1RTS
SCK/CLK*	20	I/O	GPIO6, SD_CLK, SPICLK, HS1_CLK, U1CTS
SDO/SD0*	21	I/O	GPIO7, SD_DATA0, SPIQ, HS1_DATA0, U2RTS
SDI/SD1*	22	I/O	GPIO8, SD_DATA1, SPID, HS1_DATA1, U2CTS, GPIO15, ADC2_CH3, TOUCH3, MTDO, HSPICS0, RTC_GPIO13,
IO15	23	I/O	HS2_CMD, SD_CMD, EMAC_RXD3, GPIO2, ADC2_CH2, TOUCH2, RTC_GPIO12, HSPIWP, HS2_DATA0,
IO2	24	I/O	SD_DATA0, GPIO0, ADC2_CH1, TOUCH1, RTC_GPIO11, CLK_OUT1,
IO0	25	I/O	EMAC_TX_CLK, GPIO4, ADC2_CH0, TOUCH0, RTC_GPIO10, HSPIHD, HS2_DATA1,
IO4	26	I/O	SD_DATA1, EMAC_TX_ER
IO16	27	I/O	GPIO16, HS1_DATA4, U2RXD, EMAC_CLK_OUT
IO17	28	I/O	GPIO17, HS1_DATA5, U2TXD, EMAC_CLK_OUT_180
IO5	29	I/O	GPIO5, VSPICS0, HS1_DATA6, EMAC_RX_CLK
IO18	30	I/O	GPIO18, VSPICLK, HS1_DATA7
IO19	31	I/O	GPIO19, VSPIQ, U0CTS, EMAC_TXD0
NC	32	-	-
IO21	33	I/O	GPIO21, VSPIHD, EMAC_TX_EN
RXD0	34	I/O	GPIO3, U0RXD, CLK_OUT2
TXD0	35	I/O	GPIO1, U0TXD, CLK_OUT3, EMAC_RXD2
IO22	36	I/O	GPIO22, VSPIWP, U0RTS, EMAC_TXD1
IO23	37	I/O	GPIO23, VSPID, HS1_STROBE
GND	38	P	Ground
GND	39	P	Ground

*がついているピン(IO6~11)はモジュール内部でSPIフラッシュメモリに接続されているため、他の用途での利用は推奨されません。

周辺機能のピン割当 =

​ESP32 Datasheet(PDF)より抜粋

Wikiのフォーマッティングの都合上少し見にくくなっています。詳しくはPDFでご確認ください。

Interface	Signal	Pin	Function
	ADC1_CH0	SENSOR_VP
	ADC1_CH3	SENSOR_VN
	ADC1_CH4	IO32
	ADC1_CH5	IO33
	ADC1_CH6	IO34
	ADC1_CH7	IO35
	ADC2_CH0	IO4
	ADC2_CH1	IO0
	ADC2_CH2	IO2
	ADC2_CH3	IO15
	ADC2_CH4	IO13
	ADC2_CH5	IO12
ADC	ADC2_CH6	IO14	Two 12-bit SAR ADCs
	ADC2_CH7	IO27
	ADC2_CH8	IO25
	ADC2_CH9	IO26
Ultra Low Noise	SENSOR_VP	IO36	Provides about 60dB gain by using larger capacitors on PCB
Analog Pre-Amplifier	SENSOR_VN	IO39
	DAC_1	IO25
DAC	DAC_2	IO26	Two 8-bit DACs
	TOUCH0	IO4
	TOUCH1	IO0
	TOUCH2	IO2
	TOUCH3	IO15
	TOUCH4	IO13
	TOUCH5	IO12
	TOUCH6	IO14
Touch Sensor	TOUCH7	IO27	Capacitive touch sensors
	TOUCH8	IO33
	TOUCH9	IO32
	HS2_CLK	MTMS
	HS2_CMD	MTDO
	HS2_DATA0	IO2
SD/SDIO/MMC Host	HS2_DATA1	IO4
Controller	HS2_DATA2	MTDI	Supports SD memory card V3.01 standard
	HS2_DATA3	MTCK
	PWM0_OUT0~2
	PWM1_OUT_IN0~2
	PWM0_FLT_IN0~2
	PWM1_FLT_IN0~2		Three channels of 16-bit timers generate PWM waveforms; each has a pair of output signals. Three fault detection
	PWM0_CAP_IN0~2		signals. Three event capture signals. Three sync signals.
	PWM1_CAP_IN0~2
Motor PWM	PWM0_SYNC_IN0~2	Any GPIOs*
	PWM1_SYNC_IN0~2
	ledc_hs_sig_out0~7		16 independent channels @80 MHz clock/RTC CLK. Duty accuracy: 16 bits.
LED PWM	ledc_ls_sig_out0~7	Any GPIOs*
	U0RXD_in
	U0CTS_in
	U0DSR_in
	U0TXD_out
	U0RTS_out
	U0DTR_out
	U1RXD_in
	U1CTS_in
	U1TXD_out
	U1RTS_out
UART	U2RXD_in	Any GPIOs*	Two UART devices with hardware flow-control and DMA
	U2CTS_in
	U2TXD_out
	U2RTS_out
	I2CEXT0_SCL_in
	I2CEXT0_SDA_in
	I2CEXT1_SCL_in
	I2CEXT1_SDA_in
	I2CEXT0_SCL_out
	I2CEXT0_SDA_out
I2C	I2CEXT1_SCL_out	Any GPIOs*	Two I2C devices in slave or master modes
	I2CEXT1_SDA_out
	I2S0I_DATA_in0~15
	I2S0O_BCK_in
	I2S0O_WS_in
	I2S0I_BCK_in
	I2S0I_WS_in
	I2S0I_H_SYNC
	I2S0I_V_SYNC
	I2S0I_H_ENABLE
	I2S0O_BCK_out
	I2S0O_WS_out
	I2S0I_BCK_out
	I2S0I_WS_out
	I2S0O_DATA_out0~23
	I2S1I_DATA_in0~15
	I2S1O_BCK_in
	I2S1O_WS_in
	I2S1I_BCK_in
	I2S1I_WS_in
	I2S1I_H_SYNC
	I2S1I_V_SYNC		"Stereo input and output from/to the audio codec, and parallel LCD data output"
I2S	I2S1I_H_ENABLE	Any GPIOs*
	I2S1O_BCK_out
	I2S1O_WS_out
	I2S1I_BCK_out
	I2S1I_WS_out
	I2S1O_DATA_out0~23
	RMT_SIG_IN0~7		Eight channels of IR transmitter and receiver for various waveforms
Remote Controller	RMT_SIG_OUT0~7	Any GPIOs*
	SPIHD	SHD/SD2
	SPIWP	SWP/SD3
	SPICS0	SCS/CMD
	SPICLK	SCK/CLK
	SPIQ	SDO/SD0
	SPID	SDI/SD1
	HSPICLK	IO14
	HSPICS0	IO15
	HSPIQ	IO12
	HSPID	IO13
	HSPIHD	IO4
	HSPIWP	IO2
	VSPICLK	IO18	"Supports Standard SPI, Dual SPI, and Quad SPI that can be connected to the external flash and SRAM"
Parallel QSPI	VSPICS0	IO5
	VSPIQ	IO19
	VSPID	IO23
	VSPIHD	IO21
	VSPIWP	IO22
	HSPIQ_in/_out		"Standard SPI consists of clock,"
	HSPID_in/_out		"chip-select, MOSI and MISO. These SPIs can be connected to LCD and other external devices. They support the following features:"
	HSPICLK_in/_out		? both master and slave modes;
	HSPI_CS0_in/_out		? 4 sub-modes of the SPI format transfer that depend on the clock phase (CPHA) and clock polarity (CPOL) control;
	HSPI_CS1_out		? CLK frequencies by a divider;
	HSPI_CS2_out		? up to 64 bytes of FIFO and DMA.
	VSPIQ_in/_out
	VSPID_in/_out
General Purpose	VSPICLK_in/_out
SPI	VSPI_CS0_in/_out	Any GPIOs*
	VSPI_CS1_out
	VSPI_CS2_out
	MTDI	IO12
	MTCK	IO13
	MTMS	IO14
JTAG	MTDO	IO15	JTAG for software debugging
	SD_CLK	IO6
	SD_CMD	IO11	SDIO interface that conforms to the industry standard SDIO 2.0 card specification. On ESP-WROOM-32 these pins are connected to the integrated SPI flash.
	SD_DATA0	IO7
	SD_DATA1	IO8
SDIO Slave	SD_DATA2	IO9
	SD_DATA3	IO10
	EMAC_TX_CLK	IO0
	EMAC_RX_CLK	IO5
	EMAC_TX_EN	IO21
	EMAC_TXD0	IO19
	EMAC_TXD1	IO22
	EMAC_TXD2	IO14
	EMAC_TXD3	IO12
	EMAC_RX_ER	IO13
	EMAC_RX_DV	IO27
	EMAC_RXD0	IO25
	EMAC_RXD1	IO26
	EMAC_RXD2	TXD
	EMAC_RXD3	IO15
	EMAC_CLK_OUT	IO16
	EMAC_CLK_OUT_180	IO17
	EMAC_TX_ER	IO4
EMAC	EMAC_MDC_out	Any GPIOs*	Ethernet MAC with MII/RMII interface
	EMAC_MDI_in	Any GPIOs*
	EMAC_MDO_out	Any GPIOs*
	EMAC_CRS_out	Any GPIOs*
	EMAC_COL_out	Any GPIOs*

SPI通信

複雑で、理解が少し困難です。ざっくり結論を述べると、基本的に好きなピンをSPI通信に利用することができます。

内部の仕様について

ESP32に搭載されているコントローラーにはSPIモジュールが3つ内蔵されています。それぞれ、

• SPI
• HSPI
• VSPI

の名称がつけられています。このうち、SPIに関しては上記ピンアサインの項目の通りFSPIとして内蔵FLASHとの接続に使われています。よって、普段周辺機器を接続する際にはHSPIもしくはVSPIの回路を利用することになります。

一方で、ArduinoのSPIライブラリは、​ライブラリ中に定義されるように、VSPI回路を利用します。更に、独自にSPIクラスをインスタンス化すると、​こちらにあるようにHSPIが利用されます。

各SPIモジュールのピンアサインは以下の通りです。