ESP32 Nedir ? (Kapsamlı Rehber)

ESP32 Nedir ? (Kapsamlı Rehber)

ESP32, hem Wi-Fi hem de Bluetooth yeteneklerini tek bir çip üzerinde sunan, düşük maliyetli ve enerji açısından verimli bir System-on Chip (SoC) çözümüdür. ESP8266’nın devamı niteliğinde olan bu seri, Espressif Systems tarafından tasarlanmış olup TSMC’nin 40 nm üretim süreciyle üretilmektedir. ESP32 ailesi; çift çekirdekli veya tek çekirdekli Tensilica Xtensa LX6, çift çekirdekli Xtensa LX7 ya da tek çekirdekli RISC-V tabanlı işlemci seçenekleriyle farklı modellere sahiptir. ultra düşük güç tüketimli yardımcı işlemci (ULP co-processor) sayesinde cihazın çok düşük enerji modlarında sensör okumaları ve tetikleyici işlemler gerçekleştirebilmesi mümkündür. Kablosuz veri iletişimi için gerekli olan anten switch’ler, RF balun, güç amplifikatörleri, düşük gürültülü (low-noise) alıcılar, filtreler ve güç yönetim modülleri çip içerisinde dahili olarak bulunur. Bu yapı, dış bileşen ihtiyacını azaltırken sinyal performansı ve güç verimliliğini de artırır. ESP32 aynı zamanda çok sayıda çevresel donanım arabirimi desteği sunar ve bu özellikleri onu geniş bir uygulama yelpazesinde kullanılabilir hale getirir.

ESP32, 4 MB dahili Flash bellek ve yaklaşık 500 KB RAM kapasitesiyle gelir. Bu bellek yapısı, IP ve TLS protokollerini desteklemek gibi internet bağlantısında yüksek kaynak tüketen işlemler için oldukça önemlidir. Wi-Fi veya Bluetooth üzerinden veri alışverişi yaparken bile, uygulama kodları için yeterli RAM alanı sunar. Daha yüksek performans gerektiren projelerde ise 8 MB PSRAM ve 32 MB Flash belleğe sahip ESP32 modelleri tercih edilebilir. Üstelik bu durumda, yeni bir PCB tasarlamaya ya da devre bağlantılarını değiştirmeye gerek kalmadan mevcut kodunuzu yalnızca birkaç basit ayarla çalıştırabilirsiniz. Bu esneklik, ESP32’nin geliştiriciler arasında bu kadar popüler olmasının en önemli nedenlerinden biridir. ESP32, genellikle PCB’lere gömülü şekilde veya farklı GPIO ve konnektör yapılandırmalarına sahip geliştirme kartlarının bir parçası olarak sunulur. Aynı zamanda Espressif, Wi-Fi, Bluetooth ve güç yönetimi gibi temel sistem fonksiyonlarını içeren yazılım geliştirme çerçeveleri ve araçlar sağlayarak IoT tabanlı uygulamaların geliştirilmesini desteklemektedir.

ESP32 Ne işe yarar ?

ESP32 üzerinde Wi-Fi ve Bluetooth bulunduğu için özünde gelişmiş bir mikrodenetleyici çiptir. Kablosuz haberleşme avantajı sayesinde, temel veya gelişmiş elektronik projelerden akıllı ev sistemlerine, IoT cihazlarından robotik uygulamalara, uzaktan kontrol ve otomasyon çözümlerine kadar birçok alanda kullanılır.

ESP32 Özellikleri

Kablosuz Bağlantı (Wi-Fi)

ESP32, 2.4 GHz bandında çalışan 802.11 b/g/n Wi-Fi standardını destekler ve 150 Mbps’ye kadar veri aktarım hızına ulaşabilir. WMM (Wi-Fi Multimedia), Beacon takibi, A-MPDU ve A-MSDU veri birleştirme gibi gelişmiş ağ özellikleriyle kesintisiz bağlantı sağlar. Ayrıca Antenna Diversity özelliğiyle sinyal kalitesini optimize eder. ESP32 aynı anda Station, Access Point (SoftAP) ve Promiscuous modlarında çalışabilir.

Bluetooth

ESP32, Bluetooth 4.2 BR/EDR ve Bluetooth Low Energy (LE) standartlarını destekler. Harici güç amplifikatörüne ihtiyaç duymadan Class 1, 2 ve 3 seviyelerinde yayın yapabilir. +9 dBm çıkış gücü ve –94 dBm alıcı hassasiyetiyle geniş kapsama alanı sunar. Ayrıca Adaptive Frequency Hopping (AFH) özelliğiyle parazitleri azaltır. Bluetooth bağlantısı SDIO, SPI veya UART üzerinden kontrol edilebilir ve 4 Mbps’ye kadar veri hızına ulaşır. ESP32, ses uygulamaları için CVSD ve SBC ses kodeklerini de destekler.

İşlemci ve Bellek

ESP32’nin kalbinde Xtensa LX6 mimarisine sahip 32 bit tek veya çift çekirdekli işlemci yer alır. 240 MHz hızında tek çekirdek için yaklaşık 540 İki çekirdek için yaklaşık 1080 CoreMark puanı ölçülmüştür. 448 KB ROM, 520 KB SRAM ve 16 KB RTC SRAM bulunur.Ayrıca QSPI arabirimi, harici Flash veya PSRAM yongalarını destekler.

Zamanlayıcılar ve Saatler (Clocks and Timers)

Gelişmiş Çevre Birimi Arayüzleri

• 18 kanallı 12-bit ADC
• 2 Adet 8-bit DAC
• 10 Adet dokunmatik sensör
• 4 Adet SPI Arabirimi
• 2 Adet I2S (I²S) Arayüzü
• 2 Adet I2C (I²C) Arayüzü
• 3 Adet UART Arayüzü
• SD/eMMC/SDIO (host ve slave modları)
• Ethernet MAC, CAN bus (TWAI), RMT, Motor PWM ve LED PWM (16 kanal) desteği

Bu zengin bağlantı seçenekleri, ESP32'yi sensörlerden motor sürücülere kadar her tür projede kullanıma uygun hale getirir.

Güç Yönetimi (Power Management)

ESP32, güç tüketimini azaltmak için beş farklı çalışma moduna sahiptir:
Active, Modem-Sleep, Light-Sleep, Deep-Sleep ve Hibernation. Deep-Sleep modunda yalnızca 10 µA akım çekerek uzun süreli pil ömrü sağlar. Ayrıca ULP (Ultra Low Power Co-Processor) sayesinde sensör okumaları düşük güç tüketimi ile sağlanabilir.

Güvenlik

ESP32, aşağıdaki donanım tabanlı güvenlik fonksiyonlarına sahiptir.

• Secure Boot
• Flash Encryption
• 1024 Bit OTP
  • Kriptografik Donanım Hızlandırma
  • AES
  • SHA-2 (Hash)
  • RSA
  • Rastgele Sayı Üretici (RNG)

ESP32 Kullanım Alanları (Uygulamaları)

Düşük güç tüketimi sayesinde ESP32 başta aşağıdaki alanlarda olmak üzere IoT projeleri için ideal seçimdir.

• Akıllı Ev Sistemleri
• Endüstriyel Otomasyon
• Tüketici Elektroniği
• Akıllı Tarım Sistemleri
• AI ( Yapay Zeka Uygulamaları )
• Robotik
• Güvenlik Sistemleri

ESP32'nin Avantajları

Maliyet

ESP32 kullanmak donanım maliyetini önemli ölçüde düşürür. Ülkemiz piyasasında kullanıma hazır bir ESP32 geliştirme kartının ortalama fiyatı yaklaşık 8 dolardır.

Geliştirme Esnekliği (Frameworks)

ESP32’nin teknik özellikleri ve geniş ekosistemi sayesinde birçok platformda farklı SDK’lar ve programlama dilleri ile desteklenir. Başlıca seçenekler aşağıdaki gibidir:

• Arduino (C/C++)
• ESP-IDF, ADF
• PlatformIO (C/C++)
• MicroPython (Python)
• Mongoose OS (Javascript/C)
• Espruino (Javascript)

Donanım

Espressif, sürekli olarak daha güçlü ve özelleşmiş yeni ESP32 modelleri piyasaya sunmaktadır. Bunlar arasında yeni ESP32-S, ESP32-C ve ESP32-H serileri yer alır.

Bu yeni çipler, farklı kablosuz protokoller ve ekosistemleri destekler:

• Wi-Fi
• Bluetooth
• Bluetooth Low Energy (BLE)
• Thread
• Matter
• Zigbee
• ESP-Now
• USB OTG (On-The-Go)
• TWAI (CAN Bus uyumlu arayüz)

Özetle

ESP32 ailesi, uygun maliyetli yapısı, zengin kablosuz bağlantı seçenekleri ve çoklu geliştirme ortamı desteğiyle hem prototip hem de ürün seviyesindeki IoT çözümleri için mükemmel bir platformdur. Gerek hobi projelerinde gerekse profesyonel sistemlerde, sunduğu esneklik ve düşük maliyet sayesinde gömülü sistem dünyasında kendine sağlam bir yer edinmiştir.