Wenn Sie gerade die CodeCell in die Hände bekommen haben, erwartet Sie ein echter Leckerbissen. Dieses winzige Modul vereinfacht Ihre DIY-Projekte mit zahlreichen Funktionen auf einer winzigen Platine. In dieser Anleitung führen wir Sie durch :
CodeCell ist ein kompaktes und vielseitiges Modul mit dem ESP32-C3, verschiedenen Stromversorgungsoptionen und integrierten Sensoren – und das alles in einem winzigen, nur 1,85 cm breiten Formfaktor. Diese Eigenschaften machen es zu einem leistungsstarken Werkzeug für eine Vielzahl von Anwendungen.
In diesem ersten Abschnitt machen wir uns zunächst mit der Schaltung der CodeCell vertraut. Anschließend führen wir Sie durch die einfachen Schritte zur Einrichtung Ihrer CodeCell .
ESP32C3-Modul
Das Herzstück der CodeCell ist das ESP32C3-Modul, ein kompakter Mikrocontroller, der für seine Maker-freundliche Bauweise im IoT-Bereich bekannt ist. Er kombiniert eine Arduino-kompatible Architektur mit integrierten WLAN- und Bluetooth Low Energy (BLE)-Funktionen. Diese Integration bietet die gängigsten Konnektivitätsoptionen bei gleichzeitig geringem Formfaktor.
Die PCB-Antenne des ESP32C3-Moduls ist seitlich, abseits von anderen Komponenten, positioniert, um Störungen zu minimieren und Signalübertragung und -empfang zu verbessern. Diese Platzierung trägt dazu bei, den Einfluss von Masseflächen oder anderen leitfähigen Oberflächen, die die Antennenleistung beeinträchtigen könnten, zu reduzieren. Die Komponenten auf der Unterseite befinden sich innerhalb des empfohlenen Abstands zur Antenne. Tests haben gezeigt, dass die Leistung der Antenne durch die minimalen Störungen eines USB-C-Kabels unbeeinflusst bleibt, da diese Kabel typischerweise abgeschirmt sind.
Der ESP32-C3 bietet mit 4 MB Flash und 400 KB SRAM ausreichend Speicher und ist damit für die meisten gängigen Anwendungen geeignet. Sein 32-Bit-RISC-V-Single-Core-Prozessor mit bis zu 160 MHz bewältigt verschiedene Aufgaben effizient. Diese Kombination aus Speicher und Rechenleistung macht den ESP32-C3 für ein breites Anwendungsspektrum geeignet.
Das ESP32C3-Modul unterstützt auch einen USB-Seriell/JTAG-Controller, sodass wir die CodeCell über den USB-C-Anschluss neu flashen und serielle Daten zur Kommunikation und zum Debuggen senden können.
Energieverwaltung
Die CodeCell bietet flexible Stromversorgungsoptionen. Sie kann über den LiPo-Akkuanschluss, ein USB-C-Kabel oder beides mit Strom versorgt werden.
Mit dem LiPo-Batterieanschluss ist es einfacher als je zuvor, die Batterie sicher anzuschließen, ohne dass Lötarbeiten erforderlich sind oder die Gefahr eines versehentlichen Kurzschlusses besteht.
Der USB-C-Anschluss dient zwei Zwecken: Er dient sowohl der Stromversorgung als auch der Neuprogrammierung des Geräts. Diese Multi-Power-Option wird durch den Batteriemanagement-Chip BQ24232 ermöglicht. Dieser verfügt über dynamisches Power-Path-Management (DPPM), das das System mit Strom versorgt und gleichzeitig den Akku unabhängig lädt. Der Ladevorgang erfolgt in drei Phasen: Konditionierungsvorladung, Konstantstrom und Konstantspannung. Zum Schutz des Akkus wird die Ausgangsspannung (Vo) durch den BQ24232-Chip geregelt. Dieser Ausgang unterstützt einen maximalen Ausgangsstrom von 1500 mA bei Versorgung über den LiPo-Akku und 450 mA bei Versorgung über USB.
Der Ladestrom des LiPo-Akkus ist standardmäßig auf 90 mA eingestellt, was eine ausgewogene und sichere Laderate für den optionalen 170-mAh-LiPo-Akku gewährleistet. Um die Laderate anzupassen, muss der 0402-Widerstand R12 abgelötet und durch einen neuen Widerstand nach der Formel (R = 870/Ichrg) ersetzt werden. Dies ist nur für Lötprofis zu empfehlen, die sich nicht vor dem Umgang mit winzigen 0402-Bauteilen scheuen! Weitere Informationen zum Laden des Akkus finden Sie im Datenblatt des BQ24232.
Die CodeCell- Bibliothek kann über die integrierte adressierbare RGB-LED visuelles Feedback zum Batterie-/USB-Stromstatus geben:
Die Leistungsregelung wird zusätzlich durch mehrere Entkopplungskondensatoren unterstützt, darunter bis zu zwei Bulk-Kondensatoren mit je 100 µF, die neben dem Batterieanschluss platziert sind. Diese Kondensatoren sind mit den 3,3-V- und den Vo-Ausgangspins verbunden, um eine stabile Stromversorgung zu gewährleisten. Zusätzlich verfügt die Platine über zwei TVS-Dioden zum Schutz; eine schützt die 5-V-USB-Eingangsspannung (Vin), die andere die Ausgangsspannung (Vo). Diese TVS-Dioden bieten Schutz vor elektrostatischen Entladungen (ESD) und können wiederholte ESD-Störungen über dem in der internationalen Norm IEC 61000-4-2 festgelegten Höchstwert sicher und ohne Leistungseinbußen absorbieren.
Die Platine verfügt außerdem über einen integrierten 3,3-V-Low-Dropout-Regler (LDO), der eine stabile Stromversorgung der Niederspannungskomponenten gewährleistet. Dieser winzige NCP177-LDO-Chip kann einen Ausgangsstrom von bis zu 500 mA mit einer typischerweise niedrigen Dropout-Spannung von 200 mV bei 500 mA ausgeben.
GPIO- und Stromanschlüsse
Angesichts des kompakten Designs bestand die größte Herausforderung darin, die GPIO-Pins optimal zu nutzen. Wir haben dies gelöst, indem wir jede der drei verfügbaren Seiten der CodeCell je nach Anwendung in verschiedene E/A-Bereiche unterteilt haben. Zusätzlich haben wir Stromanschlüsse an den Modulrändern angebracht, um den Anschluss an verschiedene Stromquellen zu erleichtern. So können Sie weitere Module, Sensoren und Aktoren an verschiedenen Seiten anschließen.
Auf der Unterseite werden drei von fünf Pins für die Stromversorgung verwendet: ein Masse-Pin (GD), ein 3,3-V-Logikpegel-Stromversorgungs-Pin (3V3) und ein 5-V-Ladeeingangs-Pin (5V0). Dieser 5V0-Pin ist mit der USB-Eingangsspannung verbunden. Das bedeutet, dass Sie ihn nutzen können, um 5 V Strom zu beziehen, wenn USB angeschlossen ist, oder ihn als Stromeingang zum Laden anstelle von USB verwenden können. Die anderen beiden Pins sind die I2C-SDA- und SCL-Pins zum Anschluss externer digitaler Sensoren. Wenn Sie keine externen Sensoren und keine Licht-/Bewegungssensoren verwenden, können diese I2C-Pins als GPIOs eingerichtet werden.
Die anderen beiden Seiten verfügen jeweils über einen Masseanschluss (GD) und einen Spannungsausgangsanschluss (VO). Jede Seite verfügt außerdem über drei programmierbare GPIO-Anschlüsse (IO1, IO2, IO3, IO5, IO6, IO7), die alle als PWM-Anschlüsse konfiguriert werden können ( ideal für den direkten Anschluss einer H-Brücke zur Aktuator-/Motorsteuerung ). IO1, IO2 und IO3 können auch als ADC-Anschlüsse verwendet werden.
Die ADC-Pins unterstützen Spannungen bis zu 3,3 V. Die Referenzspannung des ADC ist standardmäßig auf 2,5 V eingestellt. Dies kann nicht geändert werden.
Sensorfunktionen
Zu den herausragenden Merkmalen der CodeCell gehören die integrierten Sensoren. Jede Einheit ist mit einem integrierten Lichtsensor ausgestattet. Optional ist ein Bewegungssensor erhältlich, der die Bewegungserkennung Ihres Projekts verbessert – besonders nützlich für Robotik und Wearables!
Als Nächstes werden wir uns damit befassen, wie die CodeCell- Bibliothek sowohl die Konfiguration dieser Sensoren als auch das Lesen ihrer Daten vereinfacht.
Was ist mit dem BOOT-Pin?
Einige ESP32-Entwicklungsboards verfügen sowohl über eine RST-Taste (Reset) als auch eine BOOT -Taste, um das Gerät manuell in den Programmiermodus zu versetzen. Der ESP32-C3, wie beispielsweise der auf dem CodeCell-Modul, kann jedoch bei Verwendung der Arduino IDE automatisch über die serielle Schnittstelle in den Bootmodus wechseln. Dadurch benötigt die CodeCell keine dedizierten RST- oder BOOT-Tasten, was uns ermöglichte, sie so klein zu gestalten.
Sollte Ihre CodeCell einfrieren oder eine Ausnahme auftreten (was zu einem ständigen Reset führt), können Sie sie manuell in den Boot-Modus zwingen, um die Firmware neu zu flashen. Gehen Sie dazu folgendermaßen vor:
Wenn Sie diese Schritte befolgen, wird Ihre CodeCell wieder zum Leben erweckt.
Um die Programmierung noch einfacher zu machen, CodeCell Die Bibliothek bietet umfangreiche Funktionen zum Initialisieren, Lesen und Verwalten von Sensoren und Stromversorgung. In diesem Abschnitt erklären wir Ihnen alles, was Sie zur Einrichtung Ihres Geräts und seiner Bibliothek wissen müssen.
Auspacken Ihrer CodeCell
Beginnen wir mit dem Inhalt der Box. Abhängig von den Optionen, die Sie beim Bezahlvorgang ausgewählt haben, finden Sie in der Box:
CodeCell zum ersten Mal einschalten
Beginnen wir mit dem Anschließen eines USB-C-Kabels! Sobald Ihre CodeCell mit Strom versorgt wird, sollte sie:
Einrichten Ihrer CodeCell
Der nächste Schritt besteht darin, die CodeCell mit der Arduino IDE zu verbinden und eine Skizze auszuführen:
Nachdem Ihre IDE eingerichtet ist, können wir nun die Bibliothek „CodeCell“ installieren. Gehen Sie dazu zu „Sketch > Bibliothek einbinden > Bibliotheken verwalten“. Der Bibliotheksmanager sollte sich öffnen. Geben Sie einfach „CodeCell“ ein und klicken Sie auf „Installieren“, um die neueste Version von CodeCell herunterzuladen.
Wir aktualisieren diese Bibliothek ständig und fügen neue Funktionen hinzu. Stellen Sie daher sicher, dass Sie die neueste Version verwenden.
Um sich schnell mit dieser Bibliothek vertraut zu machen, gehen Sie zu „Datei > Beispiele > CodeCell“. Dort finden Sie zahlreiche Beispiele, die Sie für Ihre Projekte verwenden und anpassen können. Wir empfehlen, mit dem Beispiel „Erste Schritte“ zu beginnen. Es enthält nur wenige Codezeilen, erklärt aber alle Sensorfunktionen von CodeCell .
Nachdem Sie eine Beispielskizze ausgewählt haben, klicken Sie auf „Hochladen“, um den Code auf Ihre CodeCell zu übertragen. Öffnen Sie nach dem Hochladen den seriellen Monitor unter „Tools > Serieller Monitor“, um die seriellen Daten Ihrer CodeCell anzuzeigen.
Hier sind einige zusätzliche CodeCell- Tutorials, die Ihnen den Einstieg in verschiedene Anwendungen erleichtern:
CodeCell-Bibliotheksfunktionen
Um den Code genauer zu untersuchen, wollen wir alle Funktionen aufschlüsseln und erklären, was jede einzelne macht:
CodeCell initialisieren
Der erste Schritt bei der Verwendung des CodeCell besteht darin, es zu initialisieren. Dies geschieht mit der Funktion `myCodeCell.Init()`, mit der Sie die zu aktivierenden Sensoren angeben können.
Verfügbare Sensormakros:
Sie können mehrere Makros mit dem Operator „+“ kombinieren, um mehrere Sensoren gleichzeitig zu initialisieren.
Energiemanagement
Rufen Sie die Funktion myCodeCell.Run(frequency) in loop() auf, um den Energiestatus zu verwalten. Diese Funktion verwaltet auch die integrierte LED zur Anzeige des Energiestatus.
Verhalten der Funktion Run():
Während des Ladevorgangs beendet die CodeCell die Anwendung, lässt die LED blau leuchten und wartet, bis der Akku vollständig geladen ist. Sobald der Akku vollständig geladen ist, leuchtet die LED grün. Sobald das Kabel getrennt wird, beginnt eine grüne Lichtanimation mit einer Geschwindigkeit, die der Entfernung entspricht. Die Animation leuchtet grün, wenn der Akku mit Strom versorgt wird, und blau, wenn er über USB mit Strom versorgt wird.
Sensordaten lesen
Nach der Initialisierung der Sensoren können Sie deren Daten mithilfe verschiedener Funktionen der Bibliothek auslesen. Hier ist ein kurzer Überblick über die verfügbaren Funktionen:
Lichtsensorfunktionen:
Bewegungssensorfunktionen:
Anwendungsbeispiel:
Schlaf-, Energiespar-, Diagnose- und LED-Funktionen
Die CodeCell umfasst mehrere Funktionen zur Verwaltung des Ruhe- und Energiesparmodus:
Sie haben nun Ihre ersten Schritte mit CodeCell gemacht. Tauchen Sie tiefer in die Bibliotheksbeispiele ein, erkunden Sie Sensorintegrationen und beginnen Sie, Ihre innovativen Projekte mit CodeCell zum Leben zu erwecken!
