ESP32 ve ESP8266 Nedir? Wi-Fi'lı Mikrodenetleyiciler, ESP32-CAM ve IoT Projeleri

ESP32 ve ESP8266, Espressif firmasının ürettiği, Wi-Fi bağlantısı çipin içinde gelen mikrodenetleyicilerdir. ESP32 bunlara ek olarak Bluetooth da sunar. Arduino gibi programlanırlar, sensör okurlar, röle ve motor kontrol ederler; farkları, okudukları veriyi doğrudan internete ya da evdeki ağa gönderebilmeleridir. Uygun fiyatları ve geniş topluluk destekleri sayesinde IoT (nesnelerin interneti) projelerinin en yaygın kartları haline geldiler. Atölyede kurduğumuz uzaktan izlenen sensörlerin, akıllı prizlerin ve kablosuz kumandaların büyük çoğunluğunun içinde bir ESP kartı bulunur.

ESP8266 nedir?

ESP8266, bu ailenin ilk yaygınlaşan çipidir. Tek çekirdekli 32 bit bir işlemciye ve 2,4 GHz Wi-Fi bağlantısına sahiptir. Bluetooth içermez. Analog giriş sayısı birle sınırlıdır ve pin sayısı azdır. Buna karşın basit bir sensör verisini internete göndermek, bir röleyi telefondan açıp kapatmak ya da küçük bir web sayfası sunmak için hâlâ çok iş görür.

Piyasada ESP8266'yı genellikle üç biçimde görürsünüz:

• ESP-01: Çok küçük, birkaç pinli bir modüldür. Başka bir karta Wi-Fi kazandırmak ya da tek röleli basit işler için kullanılır.
• NodeMCU: USB girişli, breadboard'a takılabilen geliştirme kartıdır. Başlangıç için en rahat seçenektir.
• Wemos D1 Mini: Küçük boyutlu, üzerine eklenti kartları takılabilen popüler bir karttır.

Yeni projelerde çoğu zaman ESP32 ailesini öneriyoruz. Fiyat farkı küçüldü, ESP32 ise daha fazla pin, daha fazla bellek ve Bluetooth sunuyor. Elinizde ESP8266 varsa basit Wi-Fi işleri için rahatça kullanabilirsiniz.

ESP32 nedir?

Klasik ESP32, çift çekirdekli ve 240 MHz'e kadar çıkabilen bir işlemciye sahiptir. Wi-Fi'ın yanında hem klasik Bluetooth hem de Bluetooth Low Energy (BLE) destekler. Çok sayıda giriş çıkış pini, birden fazla analog giriş, dokunmatik algılama pinleri, iki adet dijital analog çevirici (DAC), PWM kanalları ve I2C, SPI, UART gibi haberleşme birimleri barındırır.

Çift çekirdek pratikte şu anlama gelir: bir çekirdek Wi-Fi ve Bluetooth işleriyle uğraşırken diğer çekirdek sizin uygulamanızı çalıştırabilir. ESP32 ile web arayüzü üzerinden kontrol edilen bir robot, Bluetooth üzerinden telefonla konuşan bir ölçüm cihazı ya da sensör verisini buluta yollayan bir istasyon kurmak oldukça kolaydır.

Dikkat etmeniz gereken birkaç nokta var:

• ESP32 pinleri 3,3 V ile çalışır. 5 V çıkış veren sensörleri (örneğin HC-SR04'ün echo pini) doğrudan bağlamayın, gerilim bölücü ya da seviye dönüştürücü kullanın.
• Klasik ESP32'de bazı analog girişler Wi-Fi açıkken kullanılamaz. Analog sensörlerinizi Wi-Fi ile çakışmayan pinlere bağlayın.
• Bazı pinler açılışta kartın nasıl başlayacağını belirler. Bu pinlere bağladığınız devre kartın açılmasını engelleyebilir; kart dokümanındaki pin tablosuna bakmak iyi bir alışkanlıktır.

ESP32 varyantları: C3, S3, C6 ve diğerleri

ESP32 adı zamanla geniş bir çip ailesinin ortak adı haline geldi. Varyantların ayrıntıları çok olsa da genel hatlarıyla şöyle ayırabiliriz:

ESP32-C3

RISC-V mimarili, tek çekirdekli, ekonomik bir çiptir. Wi-Fi ve Bluetooth Low Energy destekler, klasik Bluetooth yoktur. Pin sayısı azdır ama basit sensör düğümleri, akıllı düğmeler ve küçük kontrol işleri için uygundur. Bazı kartlarda USB bağlantısı doğrudan çipten yapılır.

ESP32-S3

Çift çekirdekli ve güçlü bir varyanttır. Yapay zekâ ve sinyal işleme hesaplarını hızlandıran ek komutlara, yerel USB desteğine ve geniş bellek seçeneklerine sahiptir. Kamera bağlantılı projeler, ses işleme, dokunmatik ekranlı paneller ve basit görüntü tanıma denemeleri için tercih edilir. Wi-Fi ve BLE destekler.

ESP32-C6

Wi-Fi 6 desteği getiren RISC-V tabanlı bir çiptir. BLE'nin yanında Zigbee ve Thread gibi akıllı ev protokollerinin kullandığı IEEE 802.15.4 radyosunu da içerir. Matter uyumlu akıllı ev cihazları geliştirmek isteyenler için ilgi çekici bir seçenektir.

Ailede bunların dışında S2, C2, H2 ve daha yeni modeller de bulunur. Proje seçerken önce hangi kablosuz protokole, kaç pine ve ne kadar işlem gücüne ihtiyaç duyduğunuzu belirlemenizi, sonra varyantı seçmenizi öneririz.

ESP32-CAM ile kamera projeleri

ESP32-CAM, klasik ESP32 çipini küçük bir kamera modülü ve microSD kart yuvasıyla birleştiren ucuz bir karttır. Wi-Fi üzerinden canlı görüntü yayını yapabilir, fotoğraf çekip hafıza kartına kaydedebilir ya da çektiği fotoğrafı bir sunucuya gönderebilir. Kapı önü kamerası, bitki büyüme takibi, kuş yuvası izleme ve keşif robotları gibi projelerde çok kullanılır.

Yaygın ESP32-CAM kartlarının üzerinde USB girişi bulunmaz. Program yüklemek için USB seri dönüştürücü ya da kartın altına takılan programlama kartı gerekir. Kamera ve Wi-Fi birlikte çalışırken akım çekişi artar; zayıf bir besleme kartın sık sık yeniden başlamasına yol açar. Kart üzerindeki flaş LED'i de ısınabilir, kutulama yaparken buna dikkat edin.

ESP32-CAM'in işlem gücü gelişmiş nesne tanıma için sınırlıdır. Görüntüdeki insanları ya da araçları güvenilir biçimde tanımak istiyorsanız görüntüyü bir Raspberry Pi 5'e ya da bilgisayara gönderip orada işlemek daha doğru olur. Bu konuyu YOLO nedir yazımızda anlattık.

ESP32 ve ESP8266 nasıl programlanır?

Bu kartları programlamanın birkaç yolu var:

• Arduino IDE: Kart yöneticisine Espressif kart paketini ekleyerek ESP32 ve ESP8266'yı tanıdık Arduino komutlarıyla programlayabilirsiniz. Arduino biliyorsanız en hızlı başlangıç budur. Temelleri Arduino nedir yazımızda bulabilirsiniz.
• ESP-IDF: Espressif'in resmi geliştirme çatısıdır. Daha fazla kontrol ve performans isteyen profesyonel projeler için uygundur.
• MicroPython: Python sözdizimiyle programlama imkânı verir. Eğitimde ve hızlı denemelerde pratiktir.
• ESPHome: Kod yazmadan, kısa bir ayar dosyasıyla sensör düğümü hazırlamanızı sağlar ve Home Assistant ile doğrudan konuşur.

ESP32 ile IoT kullanımları

Atölyede en sık kurduğumuz ESP tabanlı projeler şunlar:

• Sıcaklık ve nem izleme: Depo, sera, sunucu odası ya da bebek odasındaki değerleri telefondan takip etmek.
• Akıllı priz ve röle kontrolü: Bir cihazı uzaktan açıp kapatmak, zamanlayıcı kurmak.
• Su ve toprak nemi takibi: Sulama sistemini toprak nemine göre otomatik çalıştırmak.
• Kapı ve pencere sensörleri: Açılma anında bildirim almak.
• Enerji ölçümü: Akım sensörüyle bir hattın tüketimini izlemek.
• Kablosuz kumanda: Robotları ve RC araçları Wi-Fi ya da ESP-NOW protokolü ile kontrol etmek.

Bu verilerin toplanması için genellikle MQTT protokolü kullanılır. ESP kartları ölçümü MQTT sunucusuna yayınlar, sunucu da veriyi panellere ve otomasyon kurallarına dağıtır. Merkezde çoğu zaman Home Assistant kurulu bir Raspberry Pi bulunur.

Güç tüketimi ve derin uyku

Wi-Fi açıkken ESP kartları yüzlerce miliamperlik anlık akım çekebilir. Bu, sürekli açık kalan bir kartın küçük bir pili kısa sürede bitireceği anlamına gelir. Pille çalışan projelerde çözüm derin uyku modudur.

Derin uyku modunda işlemci ve radyo kapanır, yalnızca saat ve uyandırma devresi çalışır. Tüketim mikroamper seviyelerine iner. Kart belirlediğiniz süre sonunda, bir pin tetiklendiğinde ya da dokunmatik pine dokunulduğunda uyanır, ölçümünü yapar, veriyi gönderir ve tekrar uyur. Örneğin her on beş dakikada bir uyanan bir sıcaklık sensörü bu sayede aylarca pille çalışabilir.

Pratikte pil ömrünü belirleyen şey yalnızca çip değildir. Geliştirme kartlarındaki voltaj regülatörü, USB çipi ve güç LED'i uykuda da akım çeker. Gerçekten uzun pil ömrü hedefliyorsanız düşük kaçak akımlı regülatöre sahip kartlar seçmeli ya da çıplak modül kullanmalısınız. Wi-Fi bağlantısının kurulması da enerji harcar; sabit IP kullanmak bağlantı süresini kısaltır.

Sık sorulan sorular

ESP32 mi ESP8266 mı almalıyım?

Yeni bir projeye başlıyorsanız ESP32 daha esnek bir seçimdir: daha çok pin, daha çok bellek, Bluetooth ve çift çekirdek sunar. Tek bir röle ya da tek sensörlü basit Wi-Fi işleri için ESP8266 da yeterlidir.

ESP32 Arduino kodlarıyla çalışır mı?

Çalışır. Arduino IDE'ye ESP32 kart paketi eklendikten sonra Arduino kodlarının büyük kısmı küçük düzenlemelerle çalışır. Pin numaraları, 3,3 V mantık seviyesi ve bazı donanıma özel kütüphaneler farklılık gösterebilir. Hangi projede hangi kartın daha uygun olduğunu Arduino mu, ESP32 mi, Raspberry Pi mi yazımızda karşılaştırdık.

ESP32-CAM ile yüz tanıma yapılabilir mi?

Basit örnek uygulamalar çalıştırılabilir ama doğruluk ve hız sınırlıdır. Güvenilir sonuç gereken işlerde ESP32-CAM'i görüntüyü yakalayıp gönderen bir kamera olarak kullanmak, tanıma işini daha güçlü bir cihaza bırakmak daha sağlıklıdır.