ESP32-H2-DevKitM-1-N4 - это плата разработки с модулем ESP32-H2 от компании Espressif.

На плате есть RGB-светодиод, отдельный светодиод для индикации работы, USB Type-C коннектор для подключения к ПК, LDO-регулятор питания с 5V до 3.3V.

Плата поддерживает работу со стандартом Zigbee 3.0, что делает ее интересной для использования в самодельных устройствах для умного дома.

В статье обозревается плата разработки от WaveShare.

Технические характеристики платы разработки

Свойство	Значение
Модуль	ESP32-H2
Микроконтроллер	Одноядерный, 32-битный RISC-V процессор, тактовая частота до 96 МГц
SRAM	320 KB (с 16 KB, которые могут быть настроены как кэш)
Кеш память	16 KB (часть SRAM)
ROM	128 KB (встроенная постоянная память)
LP память	4 KB (Low Power память, ранее RTC-память)
Flash память	Встроенная SiP Flash 2 МБ или 4 МБ (в зависимости от варианта модуля)
GPIO	19 программируемых GPIO (из 28 физических контактов на чипе)
ADC	12-битный SAR ADC, до 5 каналов
SPI	1 универсальный SPI-порт (помимо двух для Flash)
UART	2
I2C	2
Рабочая температура	от -40°C до +85°C

В ESP32-H2 используется несколько типов памяти, каждый со своим назначением.

ROM (Read-Only Memory) содержит неизменяемый код загрузчика и базовые функции системы;

SRAM (Static Random-Access Memory) - это быстрая оперативная память для выполнения кода и хранения данных программы в процессе работы;

LP Memory (Low Power Memory) - это небольшая область памяти, сохраняющая данные даже в энергосберегающих режимах (например, глубокий сон);

Flash-память используется для постоянного хранения прошивки вашего приложения и больших объемов данных.

Основные отличия заключаются в скорости доступа, энергопотреблении и возможности перезаписи: ROM самая быстрая, но неизменяемая; SRAM быстрая, но теряет данные при отключении питания; LP память энергоэффективна, а Flash обеспечивает долговременное хранение.

ESP32-H2

ESP32-H2 представляет собой систему на кристалле (SoC), объединяющую в себе следующие ключевые функции:

• Bluetooth Low Energy: Поддержка энергоэффективной версии Bluetooth для широкого спектра беспроводных приложений.
• 802.15.4 Thread/Zigbee: Интеграция стандартов связи Thread и Zigbee, что делает ESP32-H2 идеальным решением для построения сетей умного дома и промышленных IoT-систем.
• Высокопроизводительный 32-битный одноядерный процессор RISC-V: Мощное ядро, обеспечивающее быструю обработку данных и эффективное выполнение задач.
• Множество периферийных устройств: Широкий набор встроенных периферийных устройств для взаимодействия с различными датчиками, исполнительными механизмами и другими компонентами.
• Встроенное аппаратное обеспечение безопасности: Обеспечение надежной защиты данных и систем от несанкционированного доступа.

Созданный с использованием 40-нм технологического процесса, ESP32-H2 предлагает прочную, высокоинтегрированную платформу, которая помогает удовлетворять постоянно растущие потребности в эффективном энергопотреблении, компактном дизайне, безопасности, высокой производительности и надежности.

ESP-IDF

ESP-IDF (Espressif IoT Development Framework) - это основная среда разработки для микроконтроллеров Espressif, таких как ESP32-H2. Она базируется на FreeRTOS, что позволяет создавать многозадачные IoT-приложения.

Фреймворк предоставляет полный набор API для работы со всеми аппаратными функциями чипа (GPIO, ADC, Wi-Fi, Bluetooth, 802.15.4), а также сетевые протоколы (TCP/IP, HTTP, MQTT) для подключения к интернету и облачным платформам. ESP-IDF поддерживает функции безопасности чипа, включая шифрование и безопасную загрузку, и предлагает гибкое управление питанием для энергоэффективных решений. Сборка осуществляется через CMake, а компоненты облегчают модульную разработку.

Zigbee

ESP32-H2 обладает встроенной поддержкой стандарта беспроводной связи Zigbee, что делает его идеальным выбором для устройств умного дома и промышленных IoT-решений, требующих низкого энергопотребления и надежной ячеистой сети.

Эта интеграция позволяет ESP32-H2 выступать в роли конечного устройства, маршрутизатора или даже координатора в Zigbee-сети, обеспечивая стабильное и масштабируемое взаимодействие с другими устройствами экосистемы Zigbee без необходимости в дополнительных внешних чипах.

Благодаря этому, разработчики могут создавать компактные и энергоэффективные устройства, легко интегрируемые в существующие Zigbee-инфраструктуры.

SDK Espressif для Zigbee построен на базе ESP-IDF (фреймворка разработки Espressif) и стека ZBOSS.

• esp-zboss-lib: Библиотеки ZBOSS для систем на кристалле (SoC) серии ESP32.
• esp-zigbee-lib: SDK Espressif для Zigbee и библиотеки API.

Оба этих компонента библиотек размещены в ESP Registry.

Пример программы для конечного Zigbee устройства

https://github.com/pkolt/esp32-h2/tree/master/zigbee

Наше устройство будет подключаться к умному дому через Zigbee координатор. Вот так оно будет отображаться в Zigbee2MQTT:

Мы сможем управлять этим устройством - включать/выключать RGB-светодиод.

При переключении состояния на ON RGB светодиод включается. При переключении состояния на OFF RGB светодиод выключается.

Вместо светодиода мы могли бы использовать GPIO контакты ESP32 и управлять реле или MOSFET-транзистором.

Выводы

Плата ESP32-H2-DevKitM-1-N4 предназначена для разработки и имеет всю необходимую обвязку.

Модуль ESP32-H2 можно купить отдельно и использовать в собственных платах прошивая через UART.

ESP32-H2 — хорошее решение для самоделок и создания устройств, нацеленных на интеграцию в умный дом Zigbee.