ESP32 Ethernet Brick¶

Features¶

• Anschlüsse für sechs 7-Pol Bricklets
• Ausführung von eigener Software direkt auf diesem Brick (Standalone-Betrieb)
• Nutzung des vorprogrammierten Bricks um Bricklets per LAN/WLAN zu steuern

Beschreibung¶

Der ESP32 Ethernet Brick bietet sechs Bricklet Anschlüsse und ist mit einem leistungsstarken ESP32 Mikrocontroller ausgestattet. Der ESP32 verfügt über zwei CPU Kerne (bis zu 240MHz), 16MB SPI Flash, WLAN (802.11b/g/n) und Bluetooth (V4.2 BR/EDR, BLE).

Der Brick kann für zwei Anwendungsfälle eingesetzt werden:

Bei Standalone-Anwendungen kann auf dem Brick die eigene Software geflasht und ausgeführt werden. Eine Steuerung von außen ist nicht notwendig. Um auf die angeschlossenen Bricklets im eigenen Code zuzugreifen, wird einfach die C/C++ API Bindings für Mikrocontroller Bibliothek eingebunden. Unterstützung für LAN/WLAN, Bluetooth und andere ESP32 Features ist über die offiziellen Espressif ESP32 Plattform Bibliotheken gegeben. Die eigene Software kann auf den Brick über den integrierten USB nach UART Wandler geflasht werden oder per LAN/WLAN wenn eine entsprechende Firmware eingesetzt wird.

Für Anwendungen bei denen das System von außen gesteuert werden soll, kann der Brick ohne eigene Software eingesetzt werden. Der Brick wird mit einer Standard-Firmware ausgeliefert. Über diese Firmware kann auf die angeschlossenen Bricklets per LAN/WLAN zugegriffen werden. Die Firmware bietet ein Webinterface um die Konfiguration von LAN und WLAN Schnittstelle vornehmen zu können. Für das initiale Setup kann der WLAN-Access-Point des Bricks genutzt werden. Nach der Konfiguration kann der Access-Point deaktiviert werden.

Eine zeitgleiche Nutzung von Standalone-Anwendungen und die zusätzliche externe Steuerung über die High-Level-APIs von Tinkerforge ist möglich. Dadurch sind Anwendungen möglich in denen auf einzelne Events sofort reagiert wird (closed loop) während gleichzeitig eine Steuerung von außen stattfindet (open loop).

Die Stromversorgung des Bricks erfolgt über seinen USB-C Stecker oder über eine optionale ESP32 Power Supply über den GPIO Stecker des Bricks.

Technische Spezifikation¶

Ressourcen¶

• Schaltplan (Download)
• Umriss und Bohrplan (Download)
• Quelltexte (Download)
• Platinenlayout (Download)
• 3D Modell (View online | Download: STEP, FreeCAD)

Hardwarebeschreibung¶

Ersteinrichtung¶

Zur Ersteinrichtung muss der ESP32 Ethernet Brick über den USB-C Anschluss mit Strom versorgt werden. Sobald die blaue Status-LED langsam blinkt ist der Brick betriebsbereit.

Die Kommunikation mit dem Brick erfolgt über LAN oder WLAN. LAN und WLAN können auch gleichzeitig verwendet werden. Der USB Abschluss dient nur zur Stromversorgung und um den Brick in den Auslieferungszustand zurückversetzen zu können. Im Gegensatz zu anderen Bricks taucht ein ESP32 Ethernet Brick verbunden mit USB nicht in einem zu localhost verbundenen Brick Viewer auf.

Für eine LAN-Verbindung mit automatischer IP-Adresskonfiguration (DHCP) genügt es im einfachsten Fall ein LAN-Kabel einzustecken. Darauf hin sollte die orange LED in der LAN-Buchse des Bricks zu blinken beginnen und der Brick unter http://[Hostname] (z.B. http://esp32-ABC) im Browser erreichbar sein. Der individuelle Hostname (z.B. esp32-ABC) ist auf dem WLAN-Zugangsdaten-Aufkleber auf der Rückseite des Bricks vermerkt.

Für eine LAN-Verbindung mit statischer IP-Adresskonfiguration oder die Verbindung zu einem bestehenden WLAN-Netzwerk muss zunächst eine Verbindung zum Webinterface des Bricks hergestellt werden. Dies erfolgt über den im Auslieferungszustand aktivierten WLAN-Access-Point des Bricks.

Die individuellen Zugangsdaten des Access-Points sind auf dem WLAN-Zugangsdaten-Aufkleber auf der Rückseite des Bricks vermerkt. Der QR-Code des Aufklebers kann mit dem Smartphone direkt gescannt werden, um automatisch eine WLAN-Verbindung zum Brick herzustellen. Alternativ können SSID und Passphrase auch von Hand auf dem Smartphone oder Laptop eingegeben werden.

Wenn die WLAN-Verbindung zum Access-Point des Bricks hergestellt ist, dann ist das Webinterface unter http://10.0.0.1 erreichbar. Eventuell muss auf dem Smartphone dazu die mobile Datenverbindung deaktiviert werden.

Der auf Samsung Smartphones vorinstallierte Browser "Samsung Internet" scheint Probleme mit WebSockets aufzuweisen, so dass in diesem Browser das Webinterface nicht richtig funktioniert. In diesem Fall bitte einen anderen Browser, z.B. Firefox oder Chrome, verwenden.

LAN-Verbindung konfigurieren¶

Auf der Unterseite Netzwerk > LAN-Verbindung kann die LAN-Verbindung de/-aktiviert und die Adresskonfiguration zwischen "automatisch (DHCP)" und "statisch" umgestellt werden. Im Auslieferungszustand ist die LAN-Verbindung mit automatischer Adresskonfiguration aktiviert.

Änderungen werden erst nach einem Druck auf den Speichern-Knopf und einem Neustart des Bricks übernommen.

WLAN-Verbindung konfigurieren¶

Auf der Unterseite Netzwerk > WLAN-Verbindung kann die WLAN-Verbindung konfiguriert werden. Im Auslieferungszustand ist die Verbindung zu einem bestehenden WLAN-Netzwerk deaktiviert.

Um den Brick mit einem bestehenden Netzwerk zu verbinden muss die WLAN-Verbindung aktiviert und die SSID und Passphrase des bestehenden Netzwerks angegeben werden. Ein Druck auf den Netzwerksuche-Knopf öffnet nach einem kurzen Moment ein Menü mit den gefundenen bestehenden Netzwerken, aus dem das gewünschte Netzwerk ausgewählt werden kann.

Änderungen werden erst nach einem Druck auf den Speichern-Knopf und einem Neustart des Bricks übernommen.

WLAN-Access-Point konfigurieren¶

Auf der Unterseite Netzwerk > WLAN-Access-Point kann der WLAN-Access-Point konfiguriert werden. Im Auslieferungszustand ist der Access-Point dauerhaft aktiviert und verwendet die individuelle SSID und Passphrase, die auf dem WLAN-Zugangsdaten-Aufkleber auf der Rückseite des Bricks vermerkt sind.

Der Access-Point kann als Fallback konfiguriert werden und ist dann nur aktiv, falls weder LAN- noch WLAN-Verbindung bestehen.

Der Access-Point kann vollständig deaktiviert werden. Davon wird aber im Normalfall abgeraten, da sonst bei einer fehlgeschlagenen Verbindung zu einem anderen Netzwerk das Webinterface nicht mehr erreichbar ist. Die einzige Möglichkeit das Webinterface dann wieder zu erreichen ist ein Zurücksetzen auf den Auslieferungszustand.

Änderungen werden erst nach einem Druck auf den Speichern-Knopf und einem Neustart des Bricks übernommen.

Erster Test¶

Um einen ESP32 Ethernet Brick testen zu können, muss Brick Viewer installiert werden. Brick Viewer kann sich mit dem ESP32 Ethernet Brick verbinden, gibt Informationen über die angeschlossenen Bricklets aus und ermöglicht es diese zu testen.

Im Brick Viewer muss vor dem Klick auf den Connect-Knopf die Host-Einstellung von localhost auf den Hostname oder IP Adresse des ESP32 Ethernet Bricks geändert werden. Der voreingestellte individuelle Hostname (z.B. esp32-ABC) ist auf dem WLAN-Zugangsdaten-Aufkleber auf der Rückseite des Bricks vermerkt.

Nach dem Klick auf den Connect-Knopf sollte im Brick Viewer ein neuer Tab namens "ESP32 Ethernet Brick" auftauchen. Wähle diesen Tab aus.

Im Brick Viewer stellt der ESP32 Ethernet Brick keine weitere Funktionalität bereit, sondern dient nur dazu Zugriff auf die angeschlossenen Bricklets zu bieten. Jegliche Einstellungen des Bricks werden über dessen Webinterface vorgenommen.

Firmware¶

Für den ESP32 Ethernet Brick stehen verschiedenen Firmware-Optionen zur Verfügung:

• Standard-Firmware: Der ESP32 Ethernet Brick ist im Auslieferungszustand mit der Standard-Firmware geflasht. Diese ermöglicht es die Netzwerkkonfiguration über das Webinterface vorzunehmen und über die Netzwerkverbindung des Bricks ist der Zugriff auf angeschlossene Bricklets über Brick Viewer und die API Bindings möglich, ähnlich zu einem Master Brick mit Ethernet oder WIFI Master Extension 2.0.
• Erweiterung der Standard-Firmware: Die Funktionalität und das Webinterface der Standard-Firmware sind aus Modulen zusammengesetzt. Dieses Tutorial zur ESP32 Firmware erklärt Schritt für Schritt wie die Standard-Firmware um ein eigenes Modul erweitert werden kann.
• Eigene Firmware auf Basis der C/C++ Bindings für Mikrocontroller: Die C/C++ Bindings für Mikrocontroller erlauben es von unterstützten Mikrocontrollern aus direkt mit Bricklets zu kommunizieren. Diese API Bindings können z.B. zusammen mit dem Arduino ESP32 Projekt verwendet werden, um eine eigene Firmware für den ESP32 Ethernet Brick zu erstellen.