ESP32 im professionellen Einsatz

Eine hoch integrierte Plattform für Automatisierungsaufgaben

In einem anderen Artikel sind wir bereits auf den ESP8266 eingegangen, einem System-On-Chip, der WLAN mit einem leistungsfähigen 32 Bit Controller kombiniert.

ESP32

Mit dem ESP32 bietet derselbe Hersteller nun seit geraumer Zeit einen Baustein an, den man angesichts der enorm gesteigerten Leistungsfähigkeit kaum noch als schlichte Weiterentwicklung bezeichnen kann.
Angesichts der enormen Verbreitung in der „Makerszene“ finden sich zu den Leistungsmerkmalen diverse ausführliche Artikel.

Als Anbieter von Hard- und Softwaredienstleistungen im Bereich der professionellen Anwendungen möchten wir den ESP32 aus der Sicht industrieller Applikationen beleuchten. Als drahtlose Schnittstellen werden sowohl WLAN als auch Bluetooth (Version 4.2) unterstützt. Gerade Letzteres ist wichtig, da im industriellen Umfeld WLAN weit weniger verbreitet ist als Bluetooth, was nicht zuletzt auch Sicherheitsüberlegungen geschuldet ist.

Ferner bietet das SOC eine Reihe von für professionelle Anwendungen wichtige Schnittstellen, darunter:

  • UARTs
  • 2 12 Bit ADCs
  • CAN
  • SPI
  • I2c
  • SD-Kartenschnittstelle
  • Cryptoeinheit für z.B. AES256
  • OTP-Sicherungen zum Schutz von Code und Einstellungen
  • I2s (Audio)
  • Digital/analog Wandler (DACs)
  • Ethernet-Schnittstelle
  • Proprietäres 802.11LR Protokoll für höhere WLAN-Reichweite
  • ULP (Ultra Low Power) Coprozessor für batteriebetriebene Geräte
  • Temperaturbereich von -40°C bis 125°C

Hierbei stehen zwei Hauptprozessorkerne zur Verfügung, sodass sich auch anspruchsvolle Echtzeitaufgaben realisieren lassen.

Software

Während im Hobbybereich eine simple Infrastruktur wie Arduino oft völlig ausreicht, gibt es im kommerziellen Einsatz eine Reihe von Anforderungen, die häufig übersehen werden und in Projekten oft Probleme verursachen. Zum einen müssen für alle Peripheriekomponenten robuste und gut dokumentierte Treiber vorhanden sein, idealerweise mit Beispielcode und einer guten Unterstützung durch Hersteller und Community. Zum Anderen – und dies wird oft unterschätzt – muss der vom Hersteller bereitgestellte Code in robuste Entwicklungsumgebungen integrierbar sein. Beispielsweise müssen Code-Projekte so angelegt werden können, dass alle wesentlichen Bausteine gemeinsam in ein Versionsverwaltungssystem eingebracht werden können.

Der Hersteller Espressiv stellt sämtliche Bibliotheken unter einer MIT-Lizenz zur Verfügung. Zum Erzeugen des Binärcodes wird u.a. das aus der Unix-Welt bekannte C-Make-System verwendet. Dieser Ansatz ermöglicht es, Projekte in bekannten Umgebungen wie Eclipse zu entwickeln und deren Debugmöglichkeiten (mittels Open OCD) zu nutzen. Ferner lassen sich Projekte so beispielsweise mittels Jenkins automatisiert erstellen und deren Integrität testen.

Parallel hierzu bietet Espressiv auch Unterstützung für das Arduino-Ökosystem an. Dies ist hilfreich, wenn zu Evaluationszwecken ein Prototyp ohne Anspruch auf spätere Integration in ein Produkt benötigt wird.

Kosten

Im Allgemeinen wird der ESP32 auf fertigen Modulen angeboten und verbaut, die neben dem Controller auch den obligatorischen Flashspeicher und PSRAM enthalten. Solche Module sind selbst in Einzelstückzahlen schon für weniger als €5 erhältlich. Die Herstellerbibliotheken können lizenzfrei genutzt werden.

Sicherheit

Die Absicherung von Geräten gewinnt gerade im Bereich Internet of Things zusehends an Bedeutung und stellt oft eine Hörde bei der Entwicklung solcher Produkte dar. Oft sind es gerade eingebettete Systeme ohne regelmäßige Systemaktualisierungen, die für Angriffe verwundbar sind. Der Hersteller einer Hardwareplattform kann dieses Problem kaum lösen; das Risiko liegt am Ende stets beim Hersteller des finalen Gerätes.

Allerdings legt Espressiv mit seiner ESP32-Software ein besonderes Augenmerk auf Sicherheitsfunktionen. So wird beispielsweise SSL-Verschlüsselung ebenso unterstützt wie das Ablegen von Schlüsseln im OTP-Rom. Ferner werden Schnittstellen für die sichere Provisionierung / das Update der Gerätesoftware über Drahtlosschnittstellen nebst Flashverschlüsselung und Secure Boot zur Verfügung gestellt.

Fazit

Auch wenn der ESP32, ebenso wie sein Vorgänger ESP8266 in der Hobbyszene präsent sind spricht nichts gegen seine Verwendung im gewerblichen Einsatz. telos hat bereits erfolgreich Kundenprojekte mit diesen Bausteinen realisiert und steht Ihnen gern mit Rat und Tat bei derartigen Projekten zur Verfügung.

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