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59 Experiments with Arduino IDE and Python The main aim of this book is to teach the Arduino IDE and MicroPython programming languages in ESP32 based projects, using the highly popular ESP32 DevKitC development board. Many simple, basic, and intermediate level projects are provided in the book using the Arduino IDE with ESP32 DevKitC. All projects have been tested and work. Block diagrams, circuit diagrams, and complete program listings of all projects are given with explanations. In addition, several projects are provided for programming the ESP32 DevKitC using MicroPython. The projects provided in this book are designed to teach the following features of the ESP32 processor: GPIOs Touch sensors External interrupts Timer interrupts I²C and I²S SPI PWM ADC DAC UART Hall sensor Temperature sensor Infrared controller Reading and writing to SD card Reading and writing to flash memory RTC timer Chip ID Security and encryption Wi-Fi and network programming Bluetooth BLE programming Communication mobile devices Low power design ESP-IDF programming The projects have been organized with increasing levels of difficulty. Readers are encouraged to tackle the projects in the order given. A specially prepared hardware kit (SKU 18305) is available from Elektor. With the help of this hardware, it should be easy and fun to build the projects in this book.

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Easy and Affordable Digital Signal Processing The aim of this book is to teach the basic principles of Digital Signal Processing (DSP) and to introduce it from a practical point of view using the bare minimum of mathematics. Only the basic level of discrete-time systems theory is given, sufficient to implement DSP applications in real time. The practical implementations are described in real time using the highly popular ESP32 DevKitC microcontroller development board. With the low cost and extremely popular ESP32 microcontroller, you should be able to design elementary DSP projects with sampling frequencies within the audio range. All programming is done using the popular Arduino IDE in conjunction with the C language compiler. After laying a solid foundation of DSP theory and pertinent discussions on the main DSP software tools on the market, the book presents the following audio-based sound and DSP projects: Using an I²S-based digital microphone to capture audio sound Using an I²S-based class-D audio amplifier and speaker Playing MP3 music stored on an SD card through an I²S-based amplifier and speaker Playing MP3 music files stored in ESP32 flash memory through an I²S-based amplifier and speaker Mono and stereo Internet radio with I²S-based amplifiers and speakers Text-to-speech output with an I²S-based amplifier and speaker Using the volume control in I²S-based amplifier and speaker systems A speaking event counter with an I²S-based amplifier and speaker An adjustable sinewave generator with I²S-based amplifier and speaker Using the Pmod I²S2 24-bit fast ADC/DAC module Digital low-pass and band-pass real-time FIR filter design with external and internal A/D and D/A conversion Digital low-pass and band-pass real-time IIR filter design with external and internal A/D and D/A conversion Fast Fourier Transforms (FFT)

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Traitement du signal numérique simple et abordable Le but de cet ouvrage est d'enseigner les principes de base du Traitement Numérique du Signal (DSP) et de l'introduire d'un point de vue pratique en utilisant le strict minimum de mathématiques. Seul le niveau de base de la théorie des systèmes à temps discret est donné, suffisant pour implémenter des applications DSP en temps réel. Les implémentations pratiques sont décrites en temps réel à l'aide de la très populaire carte de développement de microcontrôleur ESP32 DevKitC. Avec le microcontrôleur ESP32, peu coûteux et extrêmement populaire, vous devriez être en mesure de concevoir des projets DSP élémentaires avec des fréquences d'échantillonnage comprises dans la plage audio. Toute la programmation est effectuée à l'aide du populaire IDE Arduino en conjonction avec le compilateur en langage C. Après avoir posé une base solide de la théorie DSP et des discussions pertinentes sur les principaux outils logiciels DSP du marché, le livre présente les projets audio et DSP suivants : Utilisation d'un microphone numérique basé sur I²S pour capturer le son audio Utilisation d'un amplificateur audio et d'un haut-parleur de classe D basés sur I²S Lecture de musique MP3 stockée sur une carte SD via un amplificateur et un haut-parleur basés sur I²S Lecture de fichiers de musique MP3 stockés dans la mémoire flash ESP32 via un amplificateur et un haut-parleur basés sur I²S Radio Internet mono et stéréo avec amplificateurs et haut-parleurs basés sur I²S Sortie de synthèse vocale avec un amplificateur et un haut-parleur basés sur I²S Utilisation du contrôle du volume dans les systèmes d'amplificateurs et de haut-parleurs basés sur I²S Un compteur d'événements parlants avec un amplificateur et un haut-parleur basés sur I²S Un générateur d'onde sinusoïdale réglable avec amplificateur et haut-parleur basés sur I²S Utilisation du module ADC/DAC rapide 24 bits Pmod I²S2 Conception de filtre FIR numérique passe-bas et passe-bande en temps réel avec conversion A/D et D/A externe et interne Conception de filtre IIR numérique passe-bas et passe-bande en temps réel avec conversion A/D et D/A externe et interne Transformations de Fourier rapides (FFT)

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L'Arduino Nano ESP32 (avec ou sans connecteurs) est une carte au format Nano basée sur l'ESP32-S3 (intégré dans le NORA-W106-10B de u-blox). Il s'agit de la première carte Arduino entièrement basée sur un ESP32, et elle dispose du Wi-Fi, du Bluetooth LE, du débogage via USB natif dans l'IDE Arduino ainsi que de la faible consommation d'énergie. Le Nano ESP32 est compatible avec l'Arduino IoT Cloud et prend en charge MicroPython. C'est une carte idéale pour se lancer dans le développement IoT. Caractéristiques Faible encombrement: Conçu en gardant à l'esprit le format Nano bien connu, cette carte au design compact est parfaite pour être intégrée dans des projets autonomes. Wi-Fi et Bluetooth: Exploitez la puissance du microcontrôleur ESP32-S3, bien connu dans le domaine de l'IoT, avec le support complet d'Arduino pour la connectivité sans fil et Bluetooth. Support d'Arduino et de MicroPython: Basculez facilement entre la programmation Arduino et MicroPython en quelques étapes simples. Compatible avec l'Arduino IoT Cloud: Créez rapidement et facilement des projets IoT avec seulement quelques lignes de code. La configuration prend en charge la sécurité, vous permettant de surveiller et de contrôler votre projet de n'importe où grâce à l'application Arduino IoT Cloud. Prise en charge HID: Simulez des périphériques d'interface utilisateur tels que des claviers ou des souris via USB, ouvrant de nouvelles possibilités d'interaction avec votre ordinateur. Spécifications Microcontrôleur u-blox NORA-W106 (ESP32-S3) Connecteur USB USB-C Broches Broches LED intégrées 13 Broches LED RVB intégrées 14-16 Broches d'E/S numériques 14 Broches d'entrée analogique 8 Broches PWM 5 Interruptions externes Toutes les broches numériques Connectivité Wi-Fi u-blox NORA-W106 (ESP32-S3) Bluetooth u-blox NORA-W106 (ESP32-S3) Communication UART 2x I²C 1x, A4 (SDA), A5 (SCL) SPI D11 (COPI), D12 (CIPO), D13 (SCK). Utilisez n'importe quelle broche GPIO pour Chip Select (CS) Alimentation Tension d'E/S 3,3 V Tension d'entrée (nominale) 6-21 V Courant source par broche d'E/S 40 mA Courant de décharge par broche d'E/S 28 mA Vitesse d'horloge Processeur Jusqu'à 240 MHz Mémoire Mémoire ROM 384 ko Mémoire SRAM 512 ko Mémoire Flash externe 128 Mbit (16 Mo) Dimensions 18 x 45 mm Téléchargements Fiche technique Schémas

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L'ESP32-WROOM-32, mesurant uniquement 25,2 mm x 18 mm, contient le SoC ESP32, une mémoire flash, des composants discrets de précision et une antenne PCB pour offrir des performances RF exceptionnelles dans les applications limitées en espace. ESP32-WROOM-32 est un puissant module MCU Wi-Fi + BT + BLE générique qui cible une grande variété d'applications, allant des réseaux de capteurs basse consommation aux tâches les plus exigeantes, telles que l'encodage vocal, le streaming de musique et le décodage MP3. Au cœur de ce module se trouve la puce ESP32-D0WDQ6. La puce intégrée est conçue pour être évolutive et adaptative. Il existe deux cœurs de processeur qui peuvent être contrôlés individuellement et la fréquence d'horloge est réglable de 80 MHz à 240 MHz. L'utilisateur peut également éteindre le processeur et utiliser le coprocesseur basse consommation pour surveiller en permanence les périphériques en cas de changement ou de franchissement de seuils. L'ESP32 intègre un riche ensemble de périphériques, allant des capteurs tactiles capacitifs aux capteurs Hall, en passant par l'interface de carte SD, Ethernet, SPI haut débit, UART, I²S et I²C. L'intégration de Bluetooth, Bluetooth LE et Wi-Fi garantit qu'un large éventail d'applications peut être ciblée et que le module est à l'épreuve du temps. L'utilisation du Wi-Fi permet une vaste portée physique et une connexion directe à Internet via un routeur Wi-Fi, tandis que l'utilisation du Bluetooth permet à l'utilisateur de se connecter facilement au téléphone ou de diffuser des balises à faible consommation d'énergie pour sa détection. Le courant de veille de la puce ESP32 est inférieur à 5 µA, ce qui la rend adaptée aux applications électroniques alimentées par batterie et portables. L'ESP32 prend en charge un débit de données allant jusqu'à 150 Mbps et une puissance de sortie de 20,5 dBm au niveau de l'antenne pour garantir la plage physique la plus large. En tant que telle, la puce offre des spécifications de pointe et les meilleures performances en termes d'intégration électronique, de portée, de consommation d'énergie et de connectivité. Téléchargements Datasheet

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Au cœur de ce module se trouve l'ESP32-S2, un processeur Xtensa® LX7 32 bits qui fonctionne jusqu'à 240 MHz. La puce dispose d'un coprocesseur basse consommation qui peut être utilisé à la place du processeur pour économiser de l'énergie tout en effectuant des tâches qui ne nécessitent pas beaucoup de puissance de calcul, comme la surveillance des périphériques. L'ESP32-S2 intègre un riche ensemble de périphériques, allant de SPI, I²S, UART, I²C, LED PWM, TWAITM, LCD, interface caméra, ADC, DAC, capteur tactile, capteur de température, ainsi que jusqu'à 43 GPIO. Il comprend également une interface USB On-The-Go (OTG) pleine vitesse pour permettre la communication USB. Caractéristiques MCU ESP32-S2 intégré, microprocesseur Xtensa® monocœur LX7 32 bits, jusqu'à 240 MHz ROM de 128 Ko 320 Ko de mémoire SRAM 16 Ko de SRAM en RTC Wifi 802.11b/g/n Débit binaire : 802.11n jusqu'à 150 Mbps Agrégation A-MPDU et A-MSDU Prise en charge de l'intervalle de garde de 0,4 µs Plage de fréquence centrale du canal opérationnel : 2 412 ~ 2 484 MHz Matériel Interfaces : GPIO, SPI, LCD, UART, I²C, I²S, interface caméra, IR, compteur d'impulsions, LED PWM, TWAI (compatible ISO 11898-1), USB OTG 1.1, ADC, DAC, capteur tactile, capteur de température Oscillateur à cristal de 40 MHz Flash SPI de 4 Mo Tension de fonctionnement/Alimentation : 3,0 ~ 3,6 V Plage de température de fonctionnement : –40 ~ 85 °C Dimensions : 18 × 31 × 3,3 mm Applications Hub de capteurs IoT générique à faible consommation Enregistreurs de données IoT génériques à faible consommation Caméras pour le streaming vidéo Appareils par contournement (OTT) Périphériques USB Reconnaissance de la parole Reconnaissance d'images Réseau maillé Automatisation de la maison Panneau de contrôle de maison intelligente Bâtiment intelligent L'automatisation industrielle Agriculture intelligente Applications audio Applications de soins de santé Jouets compatibles Wi-Fi Électronique portable Applications de vente au détail et de restauration Machines de point de vente intelligentes

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Dotée d’un minimum de composants discrets, la carte ESP32-PICO-KIT est entièrement fonctionnelle et expose toutes les broches de l’ESP32. Elle trouvera sa place sur la plus petite des plaques d’essai. Deux cœurs et une interface radio Comme l’ESP8266, l’ESP32 possède une interface Wi-Fi mais y ajoute le Bluetooth. Ses deux cœurs à 32 bits lui confèrent une énorme puissance, l’ESP32 fournissant de surcroît les ports et interfaces dont l’ESP8266 est dépourvu. Pour simplifier à l’extrême, l’ESP8266 est un contrôleur Wi-Fi doté de quelques E/S, alors que l’ESP32 est également un contrôleur Wi-Fi, mais complet. Périphériques ESP32 L’ESP32 comporte deux convertisseurs A/N et N/A, des circuits pour capteur tactile, un contrôleur hôte SD/SDIO/MMC, un contrôleur esclave SDIO/SPI, des interfaces UART, SPI, I²C, I²S, Ethernet MAC, MLI (PWM) pour la commande de LED et de moteurs, ainsi qu’une interface pour télécommande à infrarouge et, bien sûr, des ports GPIO. Carte de développement ESP32-PICO-KIT Le système sur puce (SoC) ESP32-PICO-D4 comprend une puce ESP32 et offre 4 Mo de mémoire flash SPI dans un petit boîtier de 7 x 7 mm. L’ESP32-PICO-KIT est sa carte de liaison. Elle embarque un convertisseur USB-série facilitant la programmation et le débogage. Outre la carte, vous aurez besoin d’une chaîne de programmation. Vous trouverez sur le site Read the Docs d’Espressif une documentation complète (en anglais) et à jour. Les instructions et commandes qui y sont décrites fonctionnent comme attendu. En plus de l’indispensable guide de démarrage, le site propose quantité d’informations utiles, notamment sur le matériel et l’API. Vous pouvez développer des applications pour l’ESP32-PICO-KIT sous Windows, Linux ou Ma

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Au cœur de ce module se trouve l'ESP32-S2, un processeur Xtensa® LX7 32 bits qui fonctionne jusqu'à 240 MHz. La puce dispose d'un coprocesseur basse consommation qui peut être utilisé à la place du processeur pour économiser de l'énergie tout en effectuant des tâches qui ne nécessitent pas beaucoup de puissance de calcul, comme la surveillance des périphériques. L'ESP32-S2 intègre un riche ensemble de périphériques, allant de SPI, I²S, UART, I²C, LED PWM, TWAITM, LCD, interface caméra, ADC, DAC, capteur tactile, capteur de température, ainsi que jusqu'à 43 GPIO. Il comprend également une interface USB On-The-Go (OTG) pleine vitesse pour permettre la communication USB. Caractéristiques MCU ESP32-S2 intégré, microprocesseur Xtensa® monocœur LX7 32 bits, jusqu'à 240 MHz ROM de 128 Ko 320 Ko de mémoire SRAM 16 Ko de SRAM en RTC Wifi 802.11b/g/n Débit binaire : 802.11n jusqu'à 150 Mbps Agrégation A-MPDU et A-MSDU Prise en charge de l'intervalle de garde de 0,4 µs Plage de fréquence centrale du canal opérationnel : 2 412 ~ 2 484 MHz Matériel Interfaces : GPIO, SPI, LCD, UART, I²C, I²S, interface caméra, IR, compteur d'impulsions, LED PWM, TWAI (compatible ISO 11898-1), USB OTG 1.1, ADC, DAC, capteur tactile, capteur de température Oscillateur à cristal de 40 MHz Flash SPI de 4 Mo Tension de fonctionnement/Alimentation : 3,0 ~ 3,6 V Plage de température de fonctionnement : –40 ~ 85 °C Dimensions : 18 × 31 × 3,3 mm Applications Hub de capteurs IoT générique à faible consommation Enregistreurs de données IoT génériques à faible consommation Caméras pour le streaming vidéo Appareils par contournement (OTT) Périphériques USB Reconnaissance de la parole Reconnaissance d'images Réseau maillé Automatisation de la maison Panneau de contrôle de maison intelligente Bâtiment intelligent L'automatisation industrielle Agriculture intelligente Applications audio Applications de soins de santé Jouets compatibles Wi-Fi Électronique portable Applications de vente au détail et de restauration Machines de point de vente intelligentes

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Le compteur d'énergie Elektor ESP32 est un appareil conçu pour la surveillance de l'énergie en temps réel et l'intégration de la maison connectée. Alimenté par le microcontrôleur ESP32-S3, il offre des performances robustes avec des fonctionnalités modulaires et évolutives. L'appareil utilise un transformateur abaisseur de 220 V à 12 V pour l'échantillonnage de tension, garantissant ainsi l'isolation galvanique et la sécurité. Sa configuration PCB compacte comprend des borniers à vis pour des connexions sécurisées, un connecteur Qwiic pour des capteurs supplémentaires et un connecteur de programmation pour une configuration directe ESP32-S3. Le compteur d'énergie est compatible avec les systèmes monophasés et triphasés, ce qui le rend adaptable à diverses applications. Le compteur d'énergie est simple à configurer et s'intègre à Home Assistant, offrant des capacités de surveillance en temps réel, d'analyse historique et d'automatisation. Il fournit des mesures précises de tension, de courant et de puissance, ce qui en fait un outil précieux pour la gestion de l'énergie dans les maisons et les entreprises. Caractéristiques Surveillance complète de l'énergie : Obtenez des informations détaillées sur votre consommation d'énergie pour une gestion plus intelligente. Logiciel personnalisable : Adaptez les fonctionnalités à vos besoins en programmant et en intégrant des capteurs personnalisés. Prêt pour la maison connectée : Compatible avec ESPHome, Home Assistant et MQTT pour une intégration complète à la maison connectée. Conception sûre et flexible : Fonctionne avec un transformateur abaisseur de 220 V à 12 V et comporte une carte CMS pré-assemblée. Démarrage rapide : Comprend un capteur de transformateur de courant et un accès à des ressources de configuration gratuites. Spécifications Microcontrôleur ESP32-S3-WROOM-1-N8R2 CI de mesure d'énergie ATM90E32AS Indicateurs d'état 4 LED pour l'indication de la consommation électrique2 LED programmables pour les notifications d'état personnalisées Entrée utilisateur 2x boutons-poussoirs pour le contrôle utilisateur Afficher la sortie Écran OLED I²C pour une visualisation de la consommation électrique en temps réel Tension d'entrée 110/220 V AC (via transformateur abaisseur) Puissance d'entrée 12 V (via transformateur abaisseur ou entrée DC) Capteur de courant à pince YHDC SCT013-000 (100 A/50 mA) inclus Intégration de la maison connectée ESPHome, Home Assistant et MQTT pour une connectivité transparente Connectivité En-tête pour la programmation, Qwiic pour l'extension du capteur Applications Prend en charge les systèmes de surveillance de l'énergie monophasés et triphasés Dimensions 79,5 x 79,5 mm Inclus 1x Carte partiellement assemblée (les composants CMS sont pré-montés) 2x Connecteurs de bornier à vis (non montés) 1x Transformateur de courant YHDC SCT013-000 Requis Transformateur de puissance non inclus Téléchargements Datasheet (ESP32-S3-WROOM-1) Datasheet (ATM90E32AS) Datasheet (SCT013-000) Frequently Asked Questions (FAQ) Du prototype au produit fini Ce qui a commencé comme un projet innovant visant à créer un compteur d'énergie fiable et convivial utilisant le microcontrôleur ESP32-S3 est devenu un produit robuste. Initialement développé en tant que projet open source, le compteur d'énergie ESP32 visait à fournir une surveillance précise de l'énergie, une intégration de maison intelligente et bien plus encore. Grâce à un développement méticuleux du matériel et du micrologiciel, le compteur d'énergie se présente désormais comme une solution compacte et polyvalente pour la gestion de l'énergie.

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L'unité ESP32-S3-BOX-3 est basée sur le module SoC (System on Chip) Espressif ESP32-S3 Wi-Fi + Bluetooth 5 (LE Low Energy), doté de capacités d'accélération en Intelligence Artificielle (IA). En plus de la mémoire de 512 kO SRAM de l'ESP32-S3, l'ESP32-S3-BOX-3 est doté d'une mémoire Quad flash de 16 Mo ainsi que 16 Mo de mémoire PSRAM Octal. L'ESP32-S3-BOX-3 utilise la plateforme de reconnaissance vocale ESP-SR d'Espressif qui offre aux utilisateurs un assistant vocal IA autonome comprenant la reconnaissance vocale en milieu bruité ou à distance, la reconnaissance permanente, des interruptions d'activation, et la possibilité de reconnaissance personnalisable de plus de 200 mots et commandes. BOX-3 peut également se transformer en un chatbot intelligent (robot vocal) en ligne, utilisant les plateformes de développement AIGC  (Artificial Intelligence-Generated Content, IA permettant la génération automatisée de contenus), telle que l'OpenAI. Bénéficiant de la puissance élevée du module ESP32-S3, BOX-3 offre aux développeurs une solution clés en main permettant de créer des solutions d'IA et d'IHM (Interface Homme Machine) de pointe. Les caractéristiques avancées et les capacités offertes par BOX-3, en font un choix idéal pour les acteurs de l'industrie des objets connectés (IoT) qui souhaitent entamer la quatrième révolution industrielle (Industry 4.0) et transformer les méthodes industrielles conventionnelles. L'ESP32-S3-BOX-3 est l'unité principale, bénéficiant de la puissance du module ESP32-S3-WROOM-1, doté des capacités de communication sans fil Wi-Fi 2,4 GHz et Bluetooth 5 (LE), ainsi que l'accélération de l'IA. En plus de la mémoire SRAM de 512 ko intégrés de l'ESP32-S3, la carte est équipée d'une mémoire Quad flash de 16 Mo et de 16 Mo de mémoire PSRAM Octal. La carte est équipée d'un écran tactile SPI de 2,4 pouces de résolution 320x240 (le cercle rouge supporte la fonction tactile), de deux microphones numériques, d'un haut-parleur, d'un gyroscope 3 axes, d'un accéléromètre 3 axes, d'un port USB-C pour l'alimentation, le téléversement et le débogage, d'un connecteur PCIe haute densité permettant des extensions matérielles, ainsi que d'un ensemble de trois boutons de commandes. Caractéristiques ESP32-S3 WiFi + Bluetooth 5 (LE) SRAM 512 Ko intégrée ESP32-S3-WROOM-1 Mémoire Quad flash 16 Mo intégrée Mémoire PSRAM Octal 16 Mo Inclus Unité ESP32-S3-BOX-3 Capteurs ESP32-S3-BOX-3 Station d'accueil ESP32-S3-BOX-3 Adaptateur de connexions externes de l'ESP32-S3-BOX-3 Adaptateur pour carte de prototypage de l' ESP32-S3-BOX-3 Module LED RGB et fils de connexions Câble USB-C Téléchargements GitHub

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Elektor ESP32 Smart Kit Ce kit a été préparé spécialement pour le livre The Official ESP32 Book. Il réunit tous les composants utilisés dans les projets de ce livre. Grâce à ce kit, il est facile de construire les projets dans le livre sans avoir à se préocuper d'en trouver les composants. Le kit se compose de: 1x ESP32 DevKitC 8x LED (rouge) 1x LED (verte) 2x poussoir 8x résistances 330 Ω 1x buzzer 1x LED RGB  1x capteur de température TMP36 1x capteur de température et d'humidité DHT11 1x circuit d'interface polyvalent MCP23017 (boîtier DIL 28) 1x phototorésistance LDR 1x BC108 (ou PNP standard) 1x afficheur à 7 segments 1x module microphone 1x afficheur à cristaux liquides I²C 1x servo SG90  1x clavier 4x4  8x cavaliers femelle-mâle 4x cavaliers mâle-mâle 2x plaques d'expérimentation à trous

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