ESP32 или Arduino Uno: что взять для первого проекта

Для первого проекта с мигающим светодиодом, кнопками и моторчиком берите Arduino Uno: у неё логика 5 В, огромное число готовых примеров, и она прощает ошибки. Если в проекте нужны Wi-Fi или Bluetooth, берите ESP32: по даташиту Espressif это 32-разрядные ядра до 240 МГц, 520 КБ SRAM, Wi-Fi 802.11 b/g/n и Bluetooth на самом кристалле.

Главное, о чём нужно помнить при выборе: у Uno логика 5 В, у ESP32 — 3,3 В, и подавать 5 В на выводы ESP32 нельзя.

Ниже — цифры из даташитов, таблица сравнения, ток выводов, уровни логики, АЦП и память, а также ошибки, из-за которых платы выходят из строя.

Что говорят даташиты

Arduino Uno построена на микроконтроллере ATmega328P. Данные взяты из даташита Microchip на ATmega328P (DS40002061).

• 
  Ядро и память.8-разрядный AVR, 32 КБ флеш-памяти программ, 2 КБ SRAM и 1 КБ EEPROM.
• 
  Выводы и АЦП.23 линии ввода-вывода, 10-разрядный АЦП: 6 каналов в корпусе PDIP, 8 — в TQFP и QFN/MLF.
• 
  Питание и частота.От 1,8 до 5,5 В; тактовая частота: 0–4 МГц при 1,8–5,5 В, 0–10 МГц при 2,7–5,5 В и 0–20 МГц при 4,5–5,5 В. Плата Uno работает на 16 МГц.
• 
  Ток вывода.Абсолютный максимум — 40,0 мА на вывод; при VCC = 5 В, токе 20 мА и температуре 85 °C выходное напряжение высокого уровня не менее 4,2 В.

ESP32 — по даташиту Espressif:

• 
  Ядра и память.Xtensa LX6 (одно или два) до 240 МГц, 520 КБ SRAM.
• 
  Беспроводная связь.Wi-Fi 802.11 b/g/n (2,4 ГГц) и Bluetooth v4.2 (BR/EDR и LE) на самом кристалле.
• 
  Выводы и АЦП.34 программируемых вывода GPIO, 12-разрядный АЦП до 18 каналов.
• 
  Ток вывода.Вытекающий ток высокого уровня I_OH — 40 мА, втекающий ток низкого уровня I_OL — 28 мА (типовые значения при максимальной силе выхода); при росте числа задействованных выводов ток на вывод снижается.
• 
  Сон.Потребление в режиме глубокого сна — 10 мкА.

	Arduino Uno (ATmega328P)	ESP32
Разрядность	8 бит	32 бита
Частота	16 МГц на плате	до 240 МГц
Оперативная память	2 КБ	520 КБ
Логика	5 В	3,3 В
Wi-Fi и Bluetooth	нет	есть
АЦП	10 бит	12 бит

Разница в памяти и производительности — на порядки. Но для мигающего светодиода или управления сервоприводом она не нужна.

Уровни логики

Это главное практическое различие. Плата Uno работает на 5 В, ESP32 — на 3,3 В.

По даташиту ESP32 максимальное напряжение на входе — напряжение питания домена плюс 0,3 В. Значит, 5 В на вывод ESP32 подавать нельзя.

Обратное направление тоже требует внимания.

По даташиту ESP32 высокий уровень на выходе — не ниже 0,8 VDD, то есть 2,64 В при 3,3 В, и это главное число. Вход ATmega328P при 5 В считает единицей напряжение не ниже 0,6 VCC, то есть 3 В, как сказано в его даташите.

Выходит, что 2,64 В меньше гарантированных 3 В, и распознавание единицы Uno не гарантировано. Поэтому ставьте преобразователь уровня.

Если нужно только понизить 5 В до 3,3 В на одном сигнале, подойдёт делитель на резисторах; его рассчитает калькулятор делителя напряжения.

Ток выводов

Вывод платы — это не источник питания. Он годится для светодиода через резистор, но не для мотора, реле или лампы.

У ATmega328P 40,0 мА на вывод — это предельный режим, а не рабочий: даташит прямо называет это абсолютным максимумом, превышение которого может привести к повреждению. У ESP32 токи выводов тоже зависят от того, сколько выводов нагружено одновременно.

Светодиод подключайте через резистор. Его номинал считает калькулятор резистора для светодиода.

Нагрузки побольше, включая моторы, реле и лампы, подключают через транзистор или готовый модуль.

АЦП и память

Для чтения датчиков у ATmega328P 10-разрядный АЦП (6 или 8 каналов в зависимости от корпуса), а у ESP32 — 12-разрядный, до 18 каналов. Больше разрядов — мельче шаг измерения.

Память решает, поместится ли ваш проект. Для мигания светодиодом хватит 2 КБ SRAM у Uno. Для веб-сервера, экрана или обработки звука 520 КБ SRAM у ESP32 заметно проще.

Чем плата удобна новичку

Выбор определяет задача, а не «крутость» платы. Сначала посмотрим на Uno.

• 
  Логика 5 В.Подключаются почти все учебные модули и старые схемы без согласования уровней.
• 
  Много учебных материалов.На Uno «написано» большинство уроков по Arduino.
• 
  Простая среда.Дополнительные настройки не нужны.
• 
  Прощает ошибки.Логика 5 В и простая среда оставляют меньше шансов сломать плату.

Теперь ESP32.

• 
  Wi-Fi и Bluetooth «из коробки».Погода, «умный дом», управление с телефона.
• 
  Много памяти и скорости.Можно рисовать на экране, обрабатывать звук, запускать веб-сервер.
• 
  Сеть на кристалле.На Uno за то же приходится покупать отдельный модуль.
• 
  Логика 3,3 В.Для 5-вольтовых модулей нужны согласователи уровня.

Если большинство ваших модулей рассчитано на 5 В, это лишняя работа на старте.

Что выбрать

Вот типовые задачи и подходящая плата.

• 
  Мигать светодиодами, читать кнопки, управлять моторчиком, учиться основам.Uno: быстрее дойдёте до результата, и цена ошибки ниже.
• 
  Сеть, датчики с Wi-Fi, «умный дом», веб-страница, Bluetooth.ESP32.
• 
  Много 5-вольтовых модулей и шилдов формата Arduino.Uno.
• 
  Питание от батареи на месяцы.ESP32 с режимом глубокого сна (10 мкА по даташиту) или специализированные платы; Uno без доработок тратит заметную часть тока на стабилизатор и индикаторы платы.

Если задача не попала ни в один пункт, сначала решите, нужна ли ей сеть: от этого зависит выбор.

Программирование

Оба варианта программируются в Arduino IDE 2 на одном и том же языке. Для ESP32 добавьте пакет плат Espressif в менеджере плат.

Большинство библиотек для I2C-датчиков и дисплеев работает на обеих платах. Но некоторые библиотеки написаны под AVR и на ESP32 не собираются, поэтому проверяйте совместимость.

Типовые ошибки

Где пригодится сегодня

Uno остаётся стандартом обучения и прототипов, а ESP32 — базой самодельных устройств с сетью. Многие в итоге держат в ящике обе: Uno для быстрых экспериментов, ESP32 для «умных» устройств.

Что почитать дальше

Новичку, который выбрал Uno, подойдут простые проекты.

• 
  Часы на DS3231 — часы реального времени.
• 
  Обороты кулера на Arduino — измерение оборотов.
• 
  Резистивная клавиатура — несколько кнопок на одном аналоговом входе.
• 
  Метеостанция на ESP32 и BME280 — температура, влажность, давление.

Для проектов с сетью на ESP: датчик протечки на ESP8266 присылает сообщение на телефон, а ESP32 на солнечной батарее — автономный узел для дачи. Питание узла на солнце — в статье про панель и аккумулятор для дачи.

Управление сетью 230 В — в статье «Реле и ESP32: управление сетью без риска». Из тем «умного дома»: реле для освещения, умный дом без интернета, MQTT для умного дома.

Когда возможностей не хватает, читайте STM32 после Arduino. Прошивки без написания кода — Tasmota и ESPHome.

Что в итоге

Для первого знакомства и простых проектов возьмите Uno. Если задумали проект с Wi-Fi, Bluetooth или экраном, начинайте сразу с ESP32, помня о 3,3 В.

Это не спор «лучше или хуже»: платы решают разные задачи.

Частые вопросы

Можно ли подавать 5 В на вывод ESP32?

Нельзя. По даташиту Espressif максимальное напряжение на входе — напряжение питания домена плюс 0,3 В, то есть около 3,6 В.

Для 5-вольтовых сигналов ставьте делитель или преобразователь уровня. Готовые модули преобразователей продаются в российских магазинах радиодеталей.

Какой ток можно брать с вывода?

У ATmega328P по даташиту 40,0 мА на вывод — абсолютный максимум, а не рабочий режим. У ESP32 по даташиту вытекающий ток высокого уровня I_OH — 40 мА, втекающий ток низкого уровня I_OL — 28 мА (при максимальной силе выхода); при нагрузке многих выводов ток на вывод снижается.

Светодиод ставьте через резистор, а мощную нагрузку — через транзистор или реле.

Хватит ли 2 КБ памяти Uno?

Для светодиодов, кнопок, датчиков и сервоприводов хватает. Для веб-сервера, графики и звука не хватит: берите ESP32 с 520 КБ SRAM.

Что взять для питания от батареи на даче?

ESP32 с режимом глубокого сна: по даташиту он потребляет 10 мкА. Uno без доработок тратит заметную часть тока на стабилизатор и индикаторы платы.

Для дачи удобна солнечная панель с аккумулятором: смотрите статью про панель и аккумулятор для дачи.

Где купить ESP32 и Uno в России?

Обе платы продаются в магазинах радиодеталей и на маркетплейсах. Берите плату с распаянными выводами, если не хотите паять.

Проверяйте, чтобы у платы был нужный USB-преобразователь, иначе придётся покупать отдельный программатор.