ESP32

Allgemeines

Auf Grund der vielen Varianten des ESP32 habe ich mir hier ein paar kleine Entscheidungshilfen zusammengetragen.

Eine sehr hilfreiche Variantenuebersicht findet man hier.

Auch diese Vergleichsseite kann helfen.

PINOUT

Da muss jetzt ein wenig aufpassen.

PINout Tabellen und Listen findet man viele. Nicht nur, dass man die verschiedenen Varianten des ESP32 unterscheiden muss auch die Boards haben verschiedene Layouts.

• Pinout des ESP-Chips -> 1
• Pinout des Modulboards -> 2
• Pinout des Projectboards -> 3
• Pinout des Breakout-Boards -> 4

1) Der ESP-32-DOWD-V3 hat 48 Pins + einen GND-Pin. Die Namen und Bedeutungen der 48 Anschluesse findet man im Datasheet.

2) Das Modulboard besitzt 38 (14 + 10 + 14) Pins. Es traegt unter dem Cover im Wesentlichen den ESP32-Chip ein SPI-Flash (GD25Q32C), einen Quarz und die PCB-Antennen. Nicht alle Pins der MCU sind nach auszen gefuehrt.[1]

3) Das Project-Board besitzt 30 Pins (2 Reihen zu 15 Pins). Neben dem Modulboard besitzt das Board zusaetzlich noch einen 3.3 V Spannungsregler (AMS1117) einen seriellen Kommunikationbaustein (CH340G) und 2 Taster EN und BOOT. Der USB-C Anschluss dient der Spannungsversorgung und Kommunikation.

4) Ein Breakout-Board erweitert die Anschluesse der Project-Boards. Somit sind die Pins leichter anschlieszbar. Zusaetzlich beitet das Board idR auch noch eine Spannungsaufbereitung, dass im Nutzbetrieb die Spannung z.B. auch ueber einen Hohlstecker bereitgestellt werden kann.

PINout ESP32 Board
							ENABLE/CHIP_PU High:on; Low:off		I	EN		D23	GPIO23	HS1_STROBE	VSPID
					RTC_GPIO0		ADC1_CH0	GPIO36	I	VP		D22	I/O	GPIO22	U0RTS	VSPIWP	EMAC_TXD1
					RTC_GPIO3		ADC1_CH3	GPIO39	I	VN		TX0	GPIO1	TX0
					RTC_GPIO4		ADC1_CH6	GPIO34	I	D34		RX0	GPIO3	RX0
					RTC_GPIO5		ADC1_CH7	GPIO35	I	D35		D21	GPIO21	SDADC1_CH
				32K_XP	RTC_GPIO9	TOUCH9	ADC1_CH4	GPIO32	I/O	D32		D19	I/O	GPIO19	U0CTS	VSPIQ	EMAC_TXD0
				32K_XN	RTC_GPIO8	TOUCH8	ADC1_CH5	GPIO33	I/O	D33		D18	I/O	GPIO18	HS1_DATA7	VSPICLK
				EMAC_RXDO	RTC_GPIO6	DAC_1	ADC2_CH8	GPIO25	I/O	D25		D5	I/O	GPIO5	HS1_DATA6	VSPICSO	EMAC_RX_CLK
				EMAC_RXD1	RTC_GPIO7	DAC_2	ADC2_CH9	GPIO26	I/O	D26		TX2	I/O	GPIO17	U2TXD	HS1_DATA5	EMAC_CLK_OUT_180
				EMAC_RX_DV	RTC_GPIO17	TOUCH7	ADC2_CH7	GPIO27	I/O	D26		RX2	I/O	GPIO16	U2RXD	HS1_DATA4	EMAC_CLK_OUT
MTMS	SD_CLK	HS2_CLK	HSPICLK	EMAC_TXD2	RTC_GPIO16	TOUCH6	ADC2_CH6	GPIO14	I/O	D14		D4	I/O	GPIO4	ADC2_CH0	TOUCH0	EMAC_TX_ER	HSPIHD	HS2_DAT1	SD_DATA1
MTDI	SD_DATA2	HS2_DATA2	HSPIQ	EMAC_TXD3	RTC_GPIO15	TOUCH5	ADC2_CH5	GPIO12	I/O	D12		D2	I/O	GPIO2	ADC2_CH2	TOUCH2	RTC_GPIO12		HSPIWP	HS2_DATA0	SD_DATA0
MTCK	SD_DAT3	HS2_DATA3	HSPID	EMAC_RX_ER	RTC_GPIO14	TOUCH4	ADC2_CH4	GPIO13	I/O	D13		D15	I/O	GPIO15	ADC2_CH3	TOUCH3	RTC_GPIO13	EMAC_RXD3	HSPICSO	HS2_CMD	SD_CMD	MTDO
									GND	GND		GND	GND
									VIN	VIN		3.3V	3.3V

Der EN-Button (Resettaster) zieht den EN Anschluss (Modul-Pin 3) auf GND. Der BOOT-Button zieht den G0 (Modul-Pin 25; GPIO0) auf GND.

• GPIO0 nicht herausgefuehrt -> BOOT
• GPIO1
• GPIO2
• GPIO3
• GPIO4
• GPIO5
• GPIO6
• GPIO7
• GPIO8
• GPIO9
• GPIO10
• GPIO11
• GPIO12
• GPIO13
• GPIO14
• GPIO15
• GPIO16
• GPIO17
• GPIO18
• GPIO19
• GPIO20
• GPIO21
• GPIO22
• GPIO23
• GPIO24
• GPIO25
• GPIO26
• GPIO27
• GPIO28
• GPIO29
• GPIO30
• GPIO31
• GPIO32
• GPIO33
• GPIO34
• GPIO35 VDET_1
• GPIO36 SENSOR_VP
• GPIO37 SENSOR_CAPP nicht herausgefuehrt
• GPIO38 SENSOR_CAPN nicht herausgefuehrt
• GPIO39 SENSOR_VN

GPIO vs RTCGPIO

Kurz gesagt: gpio = normaler Alltags-GPIO, rtc_gpio = Spezial-GPIO für Sleep, Low-Power & Wakeup. Aber der Teufel steckt im Detail 👇

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🧱 gpio (Standard-GPIO)

Das ist die normale GPIO-Schnittstelle des ESP32.

Eigenschaften

• Funktioniert im normalen Betrieb
• Volle Features:
  • Input / Output
  • Pull-Up / Pull-Down
  • Interrupts
  • GPIO-Matrix (fast jeder Pin kann fast alles)
• Nicht aktiv im Deep Sleep

Typische Verwendung

• LEDs
• Taster
• SPI, I²C, UART
• PWM, etc.

API

gpio_set_direction(GPIO_NUM_2, GPIO_MODE_OUTPUT);
gpio_set_level(GPIO_NUM_2, 1);

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🌙 rtc_gpio (RTC / Low-Power GPIO)

Diese GPIOs hängen an der RTC-Domain (Real-Time-Controller).

Eigenschaften

• Bleiben aktiv im Deep Sleep
• Können den ESP aufwecken
• Sehr geringer Stromverbrauch
• Nicht alle GPIOs sind RTC-fähig
• Weniger Features als normale GPIOs

Typische Verwendung

• Wake-Up-Pins
• Taster zum Aufwecken
• Sensoren mit extrem niedrigem Strombedarf

API

rtc_gpio_init(GPIO_NUM_0);
rtc_gpio_set_direction(GPIO_NUM_0, RTC_GPIO_MODE_INPUT_ONLY);

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🧭 Welche Pins sind RTC-fähig?

Beim klassischen ESP32 z. B.:

GPIO	RTC-fähig
GPIO 0	✅
GPIO 2	✅
GPIO 4	✅
GPIO 12–15	✅
GPIO 25–27	✅
GPIO 32–39	✅

❌ Andere GPIOs → kein rtc_gpio möglich

⚠️ Wichtige Unterschiede auf einen Blick

Merkmal	gpio	rtc_gpio
Aktiv im Normalbetrieb	✅	✅
Aktiv im Deep Sleep	❌	✅
Kann ESP aufwecken	❌	✅
Interrupts	✅	❌
GPIO-Matrix	✅	❌
Stromverbrauch	höher	sehr niedrig
Anzahl Pins	viele	wenige

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😬 Typische Stolperfallen

• ❌ rtc_gpio für normale IO verwenden → unnötig kompliziert
• ❌ GPIO nicht RTC-fähig → Code kompiliert, funktioniert aber nicht
• ❌ Pull-Ups im Deep Sleep vergessen → Wakeup klappt nicht

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🧪 Praxisbeispiel: Taster weckt ESP aus Deep Sleep

esp_sleep_enable_ext0_wakeup(GPIO_NUM_0, 0); // LOW = Wakeup
rtc_gpio_pullup_en(GPIO_NUM_0);

esp_deep_sleep_start();

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🧠 Merksatz (für die Praxis)

Alles, was im Sleep noch leben muss → rtc_gpio Alles, was schnell, flexibel und normal ist → gpio

ESPTool

worker:/home/chris/.platformio/packages/tool-esptoolpy # python3.12 esptool.py chip_id
esptool.py v4.9.0
Found 3 serial ports
Serial port /dev/ttyUSB0
Connecting.....
Detecting chip type... Unsupported detection protocol, switching and trying again...
Connecting.....
Detecting chip type... ESP32
Chip is ESP32-D0WD-V3 (revision v3.1)
Features: WiFi, BT, Dual Core, 240MHz, VRef calibration in efuse, Coding Scheme None
Crystal is 40MHz
MAC: f4:2d:c9:XX:XX:XX
Uploading stub...
Running stub...
Stub running...
Warning: ESP32 has no Chip ID. Reading MAC instead.
MAC: f4:2d:c9:XX:XX:XX
Hard resetting via RTS pin...

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