ESP32-CAM Pin-out und Hardware detailliert erklärt!

ESP32-CAM Pin-out

Das ist ein Auszug aus dem Buch Elektronik und Heimautomation DIY.

Schauen wir uns nun das Pinout des ESP32-CAM Moduls an. Die grün markierten Pins auf der linken Seite sind für die Micro-SD-Karten-Schnittstelle vorgesehen.

Das Modul verfügt über drei GND-Pins sowie zwei Pins für die Spannungsversorgung. Die Pins UOT und UORdienen zur Programmierung des Moduls. Über den VCC-Pin kann je nach Jumper-Einstellung entweder 3,3V oder 5Ventnommen werden.

Bevor der Source Code auf das Modul geladen werden kann, muss der GPIO 0 Pin auf GND gezogen werden, um das Modul in den Flashing-Modus zu versetzen.

Lass uns nun die einzelnen Pins und ihre Funktionen im Detail betrachten.

Kurzbeschreibung der Pins

GPIO4 → Data1 für MicroSD & Blitzlicht
GPIO2 → Data0 für MicroSD
GPIO14 → CLK für MicroSD
GPIO15 → CS0 für MicroSD
GPIO13 → MOSI für MicroSD
GPIO12 → MISO für MicroSD (LOW beim Booten)
GPIO1 → TX Pin (Programmierung & Serial Monitor)
GPIO3 → RX Pin (Programmierung & Serial Monitor)
GPIO0 → Für Flashing auf GND ziehen (sonst nicht)

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MicroSD-Karten Pins

Die GPIO-Pins 2, 4, 12, 13, 14 und 15 werden für die Schnittstelle zur MicroSD-Karte verwendet. Falls keine SD-Karte benötigt wird, können diese Pins als normale GPIOs genutzt werden. Darüber hinaus unterstützen sie ADC (Analog-Digital-Wandler)-Funktionen sowie RTC (Real-Time Clock)-Funktionen, mit denen der ESP32-CAM aus dem Tiefschlaf geweckt werden kann.

Alle GPIO-Pins des ESP32-CAM-Moduls haben dieselben Funktionen wie beim ESP32.

1-Bit-Modus für die SD-Karte

Es ist möglich, die SD-Karte im 1-Bit-Modus zu betreiben. Dadurch werden die Pins 4, 12 und 13 für andere Funktionen frei.

Wichtig: Der GPIO12 muss beim Booten auf LOW gesetzt werden.
Alle verwendeten Pins müssen als Input oder Output definiert werden.

Der MicroSD-Karten-Slot kann mit folgendem Befehl in den 1-Bit-Modus versetzt werden:

				
					SD_MMC.begin("/sdcard", true);

GPIO 33 - rote LED Leuchte für Status Meldungen

Auf der Rückseite des Moduls, neben dem Kondensator, befindet sich eine kleine rote Onboard-LED. Diese kann über GPIO 33 angesteuert werden, um verschiedene Statusmeldungen anzuzeigen, z. B. ob die ESP32-CAM mit dem Wi-Fi verbunden ist oder andere Ereignisse signalisiert.

Wichtig: Das Signal ist invertiert.

Mit dem Befehl digitalWrite(33, LOW); wird die LED eingeschaltet.
Mit digitalWrite(33, HIGH); wird sie ausgeschaltet.

Blitzlicht - (GPIO 4)

Die ESP32-CAM verfügt über eine eingebaute LED, die als Blitzlicht für Fotoaufnahmen genutzt werden kann. Diese LED ist mit GPIO 4 verbunden. Da jedoch auch der MicroSD-Karten-Slot diesen GPIO verwendet, kann es zu Konflikten kommen, wenn beide Funktionen gleichzeitig genutzt werden.

Falls die MicroSD-Karte nicht verwendet wird, kann das Blitzlicht mit folgendem Befehl gesteuert werden:

Einschalten: digitalWrite(4, LOW);
Ausschalten: digitalWrite(4, HIGH);

Power Pins

Das ESP32-CAM Modul verfügt über drei Power-Pins:

5V-Pin (empfohlene Spannungsversorgung)
3,3V-Pin (alternative Spannungsversorgung, jedoch weniger stabil)

Diese Pins sind im Pinout rot markiert. Es wird empfohlen, das Modul mit 5V zu betreiben, da der Betrieb mit 3,3V weniger stabil ist.

Zusätzlich gibt es drei GND-Pins, die im Pinout schwarz markiert sind.

Ein weiterer Pin, der gelb markierte VCC-Pin, sollte nicht zur Spannungsversorgung des Moduls verwendet werden!

Dieser Pin dient als Power-Out und kann entweder 3,3V oder 5V liefern, abhängig von der Jumper-Einstellung.
In der oberen Abbildung ist der Jumper auf 3,3V gesetzt.
Falls 5V an diesem Pin benötigt werden, muss der Jumper umgelötet werden, wie in der unteren Abbildung dargestellt.

GPIO 16

Der GPIO 16 ist ein UART-Pin, ähnlich wie GPIO 1 und GPIO 3, und dient als RX-Pin der zweiten UART-Schnittstelle.

Dieser Pin ist intern mit einem 10 kΩ Pull-up-Widerstand verbunden und befindet sich daher standardmäßig auf HIGH.
GPIO 16 ist kein ADC-Pin, d. h., er kann keine analogen Signale messen.
Zudem ist er nicht mit der RTC (Real-Time Clock) verbunden, weshalb er nicht zum Aufwecken des ESP32 aus dem Tiefschlaf verwendet werden kann.
Falls eine SD-Karte verwendet wird, eignet sich dieser Pin ideal als Output-Pin.

GPIO 0

Der GPIO 0 ist intern mit einem 10 kΩ Pull-up-Widerstand verbunden und wird benötigt, um das ESP32-CAM Modul in den Flashing-Modus zu versetzen.

Ein Code kann nur dann auf das Modul geladen werden, wenn es sich im Flashing-Modus befindet. Dazu muss eine Brücke zwischen GND und GPIO 0 gesetzt werden.

Wichtig: Nach Abschluss des Uploads muss die Brücke wieder entfernt werden, da das Modul sonst nicht hochfährt (bootet).

Anschluss einer externen Antenne

Die ESP32-CAM verfügt über eine auf der Leiterplatte geätzte Antenne, die jedoch nur eine begrenzte Reichweite bietet.

Falls sich das Modul in der Nähe des Wi-Fi-Routers befindet, ist diese Antenne meist ausreichend.
Bei größerer Entfernung kann es jedoch erforderlich sein, eine externe Antenne zu verwenden.

Dazu muss der 0-Ω-Widerstand (Jumper) umgelötet werden – es sei denn, ihr habt bereits eine ESP32-CAM-Version mit externer Antenne gekauft.

Wichtig:

Es reicht nicht, einfach eine zweite Brücke zu setzen. Es kann immer nur eine Antenne aktiv sein.
Sobald der Jumper korrekt umgelötet wurde, kann eine IPEX 2,4 GHz externe Antenne angeschlossen werden.

Kamera Anschluss

Die OV2640-Kamera wird in den dafür vorgesehenen Schacht eingesetzt. Dazu wird der schwarze Verschluss um 90° aufgeklappt, und die Kamera mit den blanken Anschlüssen nach hinten zur Platine eingeführt.

Falls nötig, kann vorsichtig mit einem kleinen Schraubendreher nachgeholfen werden, damit die Kamera sicher sitzt. Anschließend wird der Verschluss wieder geschlossen, um die Kamera zu fixieren.

Serielle Pins

Um den Source Code auf das ESP32-CAM Modul zu laden, werden die seriellen UART-Pins GPIO1 (UOT) und GPIO3 (UOR) verwendet. Nach dem Upload können sie für die Fehleranalyse über den Serial Monitor der Arduino IDE oder als I/O-Pins genutzt werden.

Diese UART-Schnittstelle (Universal Asynchronous Receiver/Transmitter) ermöglicht den seriellen Datenaustausch, wobei TxD (Transmit Data) und RxD (Receive Data) über Kreuz verbunden werden.

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