ESP32とは？特長、Arduino IDEのセットアップ、初めてのWi-Fiプロジェクト

ESP32は、Espressif社が作る、Wi-FiとBluetoothを内蔵したとても安価なデュアルコアのマイコンです。これ1つで、Arduino Unoにはできない多くのことができます。家のネットワークにつながる、スマホで開けるWebページを配信する、インターネットから時刻や天気を取得する、Bluetoothでスマホと通信する、といったことです。しかも、すでに知っているArduinoの命令を使い、Arduino IDEでプログラムできます。今では、IoT（モノのインターネット）のプロジェクトを始めるのにいちばん人気のボードです。

ESP32とは？何に使われる？

厳密にいうと、「ESP32」は金属カバーの下にあるチップの名前です。手にしているボードは、そのチップを載せた開発ボード（ESP32 DevKitやNodeMCU-32Sなど）です。パソコンと通信するためのUSBシリアル変換チップ、5 Vを3.3 Vに下げるレギュレーター、リセット（EN）ボタンと書き込み（BOOT）ボタンが付いています。ESP32でできることの例を挙げます。

• Wi-Fi気象観測所：スマホで開くページに温度と湿度を表示します。
• スマホから操作：Webページのボタンでランプ、コンセント、ドアを操作します。
• インターネットからデータを取得：正確な時刻（NTP）、天気、為替レートをディスプレイに表示します。
• 通知を送る：動きを検知したらTelegramやメールで知らせます。
• Bluetooth機器：スマホとペアリングするリモコンや、パソコンにキーボードとして認識される機器を作ります。
• 電池で何か月も動くセンサー：測定するときだけディープスリープから目覚めます。

ESP32とArduino Unoの比較

この表を見ると、ESP32はあらゆる点で優れているように見えますが、Unoにも利点があります。5 Vで動くので古いセンサーやモジュールの多くとそのまま使え、ピンも丈夫で、初心者が戸惑うことも少ないのです。無線が不要なら、Unoは今でもすばらしい出発点です。どちらを選ぶか迷ったらどのArduinoを買えばいい？を見てみてください。

ESP32のピン：安全に使えるのはどれ？

ESP32のピンは、Arduinoのようにすべてが「同じ」ではありません。フラッシュメモリにつながっているもの、入力としてしか使えないもの、レベルによってボードの起動に影響するものがあります。お使いのボードの完全なピンマップはピン配置ツールで見られます。まとめは次のとおりです。

Arduino IDEでESP32をセットアップする

1. Arduino IDEで「ファイル」>「基本設定」を開き、「追加のボードマネージャのURL」の欄にhttps://espressif.github.io/arduino-esp32/package_esp32_index.jsonを追加します。
2. ボードマネージャでesp32を検索し、Espressif Systemsのパッケージをインストールします。
3. 「ツール」>「ボード」でESP32 Dev Moduleを選びます。
4. ESP32をUSBケーブルでつなぎ、「ツール」>「ポート」で正しいポートを選びます。ポートが表示されない場合は、ボードのUSBシリアル変換チップ（CP2102またはCH340）のドライバをインストールしてください。
5. 書き込み中に「Connecting...」が長く表示されたままなら、ボードのBOOTボタンを押し続け、書き込みが始まったら離します。

最初のプログラム：内蔵LEDを点滅させる

ほとんどのESP32 DevKitボードには、GPIO 2につながった青いLEDがあります。下のコードはそれを0.5秒ごとに点滅させます。見てのとおり、命令はArduinoとまったく同じです。

1const int LED_PIN = 2;   // çoğu DevKit'te dahili mavi LED / onboard blue LED on most DevKits
2
3void setup() {
4  pinMode(LED_PIN, OUTPUT);
5}
6
7void loop() {
8  digitalWrite(LED_PIN, HIGH);
9  delay(500);
10  digitalWrite(LED_PIN, LOW);
11  delay(500);
12}

Wi-Fiにつなぐ

ESP32の本当の強みはWi-Fiです。下のコードは家のネットワークに接続し、ルーターがESP32に割り当てたIPアドレスをシリアルモニタに表示します。ネットワーク名とパスワードを自分のものに書き換え、115200ボーでシリアルモニタを開いてください。

1#include <WiFi.h>
2
3const char* ssid = "AgAdi";        // Wi-Fi adın / your Wi-Fi name
4const char* password = "Sifre123"; // Wi-Fi şifren / your Wi-Fi password
5
6void setup() {
7  Serial.begin(115200);
8  WiFi.begin(ssid, password);
9  Serial.print("Bağlanıyor / connecting");
10  while (WiFi.status() != WL_CONNECTED) {
11    delay(500);
12    Serial.print(".");
13  }
14  Serial.println();
15  Serial.print("IP adresi / IP address: ");
16  Serial.println(WiFi.localIP());
17}
18
19void loop() {
20}

スマホからLEDを操作する：シンプルなWebサーバー

次に、ESP32を小さなWebサーバーにしてみましょう。書き込んだら、同じWi-Fiにつながったスマホのブラウザで、シリアルモニタに表示されたIPアドレスを開きます。ページの2つのボタンでボードのLEDをオン・オフできます。LEDの代わりにリレーをつなげば、同じ方法で本物のランプを操作できます。リレーモジュールとは？を参照してください。

1#include <WiFi.h>
2#include <WebServer.h>
3
4const char* ssid = "AgAdi";
5const char* password = "Sifre123";
6const int LED_PIN = 2;
7
8WebServer server(80);
9
10void handleRoot() {
11  server.send(200, "text/html",
12    "<meta name='viewport' content='width=device-width'>"
13    "<h1>ESP32</h1>"
14    "<a href='/on'><button>LED AÇ / ON</button></a> "
15    "<a href='/off'><button>LED KAPAT / OFF</button></a>");
16}
17
18void setup() {
19  pinMode(LED_PIN, OUTPUT);
20  Serial.begin(115200);
21  WiFi.begin(ssid, password);
22  while (WiFi.status() != WL_CONNECTED) delay(500);
23  Serial.println(WiFi.localIP());   // bu adresi telefonda aç / open this address on your phone
24
25  server.on("/", handleRoot);
26  server.on("/on",  []() { digitalWrite(LED_PIN, HIGH); handleRoot(); });
27  server.on("/off", []() { digitalWrite(LED_PIN, LOW);  handleRoot(); });
28  server.begin();
29}
30
31void loop() {
32  server.handleClient();
33}

ESP32の種類：どれを買えばいい？

電源と電池での動作

Wi-Fiをオンにすると、ESP32は一瞬で最大250 mAを消費することがあります。弱いUSBポートや細いケーブルがこの急な負荷に耐えられないと、ボードは「Brownout detector was triggered」というメッセージとともに再起動します。質のよいケーブルと、少なくとも1 Aを供給できる5 Vアダプターを使い、必要なら3V3とGNDの間に100〜470 µFのコンデンサを入れてください。電池で動かすプロジェクトでは、ESP32のディープスリープモードでチップの消費電流をマイクロアンペアまで下げられます。ただし、開発ボードのレギュレーターやLEDは数mAを消費し続けるので、電池を長く持たせたいなら、モジュール単体か低消費電力のボードが好まれます。

MicroPythonでESP32を使う

ESP32はArduinoの言語だけでなく、MicroPythonでもプログラムできます。ThonnyでボードにMicroPythonを書き込めば、Wi-Fiへの接続は数行で済みます。

1import network, time
2from machine import Pin
3
4led = Pin(2, Pin.OUT)
5wlan = network.WLAN(network.STA_IF)
6wlan.active(True)
7wlan.connect("AgAdi", "Sifre123")     # Wi-Fi adı ve şifresi / Wi-Fi name and password
8
9while not wlan.isconnected():
10    time.sleep(0.5)
11print("IP:", wlan.ifconfig()[0])
12
13while True:
14    led.value(not led.value())        # LED'i yakıp söndür / toggle the LED
15    time.sleep(0.5)

ESP32のプロジェクトアイデア

• Wi-Fi気象観測所：DHT11で測った温度と湿度をスマホで確認します。
• スマートコンセント：Webページや音声アシスタントから、リレーでランプを点けます。
• 動きのアラーム：PIRセンサーが人を検知したらTelegramで通知を送ります。
• インターネット時計：NTPサーバーから時刻を取得し、LCDや7セグメントディスプレイに表示します。
• Bluetoothリモコン：スマホのアプリでロボットカーを動かします。
• 電池にやさしいセンサー：10分ごとに目覚めて測定値を送り、また眠る機器を作ります。

よくあるミスと直し方

• ポートが表示されない：ケーブルが充電専用か、USBシリアル変換のドライバがインストールされていない可能性があります。データ通信用のケーブルを使い、CP2102かCH340のドライバをインストールしてください。
• 「Failed to connect... Timed out waiting for packet header」：書き込みが始まるときにBOOTボタンを押し続けてください。
• ボードが再起動を繰り返す：電力不足（ブラウンアウト）です。よりよいケーブル、アダプター、コンデンサを使ってください。
• Wi-Fiにつながらない：ネットワークが5 GHzか、名前やパスワードの大文字・小文字が違っている可能性があります。
• GPIO 6〜11を使っている：これらのピンはフラッシュにつながっていて、使うとボードがクラッシュします。
• Wi-Fiが始まるとアナログ値がおかしくなる：センサーがADC2のピンにつながっています。GPIO 32〜39のADC1のピンに移してください。

ESP32は、Arduinoで学んだことをインターネットへ広げるいちばん簡単な方法です。Arduinoの基本をおさらいするならArduinoとは？を見てください。BlueGraysアプリには、LED、Webサーバー、WebSocket、NTP時計、天気データ、Telegramアラームなど、ESP32のプロジェクトが回路図とコード付きで数十個載っています。