Arduino for ESP32バージョン3.0.0リリース

概要

ESP32のArudinoライブラリのメジャーバージョンが3にアップしました。内部で利用しているESP-IDFも5系になり大幅に変更が入っているので差分を確認してみたいと思います。

基本情報

ESP32は内部でESP-IDFというSDKを利用して開発を行います。ESP-IDFを利用してArduiono CoreのAPIを実装したものの正式名称が「Arduino core for the ESP32, ESP32-S2, ESP32-S3, ESP32-C3, ESP32-C6 and ESP32-H2」です。

バージョン2系はESP-IDF v4を採用しており、バージョン3系はESP-IDF v5系になっています。この差は結構大きくて対応しているチップの種類が増えています。

上記がESP-IDFのバージョンとチップの対応表になります。これまではESP-IDF v4.4だったのですが、今回ESP-IDF v5.1.4に更新されました。これまで利用できなかったESP32-C2、C6、H2が利用可能になりました。ただしP5とC5はv5.3以降なのでまだ利用できません。

GitHub - tanakamasayuki/esp32-arduino-test

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上記に過去のバージョンアップ履歴があるのですが長らくv4.4系が使われてきていました。今後のバージョンアップはわかりませんが、v5.3以降にバージョンアップ対応してくれると嬉しいですね。

バージョンアップの影響

ビルドシステムの変更

makeまわりが大幅に変更されています。ただしArduinoで利用する場合には見えないところなのであまり影響を受けないはずです。

またgccのバージョンが上がっています。これに伴いデフォルトの言語サポートが変更されています。これまでC言語はC11だったものがC17に、C++はC++11だったのものがC++20にあがりました。ESP-IDFだと内部的に変更が可能でしたがArduino環境だとデフォルトしか使えないのでこれは嬉しい変更です。

インライン変数 [P0386R2] - cpprefjp C++日本語リファレンス

cpprefjp.github.io

たとえばC++17で追加されたインライン変数とかはヘッダのみでstatic変数を宣言可能になります。個人的にはヘッダのみで動くライブラリが好きなのでかなり便利な機能です。

Arduinoでの独自拡張をESP-IDFの機能に統合

これまでESP-IDFとArduinoで同じような機能の関数がありましたが、動きとしては分かれており独自にAPIを拡張していました。そのため微妙に動きの違う関数などになっていましたが今回はArduinoはなるべくESP-IDFの関数を呼び出すように修正されています。

これの影響は大きく、ESP-IDFと設計が異なるAPIまわりはごそっと修正が入っています。analogRead関数なども影響を受けていますが、タイマーやI2Sなどの他、ESP-NOWなど通信系も差分が大きかったです。ただし、ほぼすべてのAPIが影響を受けているので、どこまで変わっているのかは個別に見てみる必要があります。

スケッチ例の差分

#	#	#	#	#
1	ArduinoOTA	BasicOTA		BasicOTA.ino
2	AsyncUDP	AsyncUDPClient		AsyncUDPClient.ino
3	AsyncUDP	AsyncUDPMulticastServer		AsyncUDPMulticastServer.ino
4	AsyncUDP	AsyncUDPServer		AsyncUDPServer.ino
5	BLE	Beacon_Scanner		Beacon_Scanner.ino
6	BLE	BLE5_extended_scan		BLE5_extended_scan.ino
7	BLE	BLE5_multi_advertising		BLE5_multi_advertising.ino
8	BLE	BLE5_periodic_advertising		BLE5_periodic_advertising.ino
9	BLE	BLE5_periodic_sync		BLE5_periodic_sync.ino
10	BLE	Client		Client.ino
11	BLE	EddystoneTLM_Beacon		EddystoneTLM_Beacon.ino
12	BLE	EddystoneURL_Beacon		EddystoneURL_Beacon.ino
13	BLE	iBeacon		iBeacon.ino
14	BLE	Notify		Notify.ino
15	BLE	Scan		Scan.ino
16	BLE	Server		Server.ino
17	BLE	Server_multiconnect		Server_multiconnect.ino
18	BLE	UART		UART.ino
19	BLE	Write		Write.ino
20	BluetoothSerial	bt_classic_device_discovery		bt_classic_device_discovery.ino
21	BluetoothSerial	bt_remove_paired_devices		bt_remove_paired_devices.ino
22	BluetoothSerial	DiscoverConnect		DiscoverConnect.ino
23	BluetoothSerial	GetLocalMAC		GetLocalMAC.ino
24	BluetoothSerial	SerialToSerialBT		SerialToSerialBT.ino
25	BluetoothSerial	SerialToSerialBTM		SerialToSerialBTM.ino
26	BluetoothSerial	SerialToSerialBT_Legacy		SerialToSerialBT_Legacy.ino
27	BluetoothSerial	SerialToSerialBT_SSP		SerialToSerialBT_SSP.ino
28	DNSServer	CaptivePortal		CaptivePortal.ino
29	EEPROM	eeprom_class		eeprom_class.ino
30	EEPROM	eeprom_extra		eeprom_extra.ino
31	EEPROM	eeprom_write		eeprom_write.ino
32	ESP32	AnalogOut	LEDCFade	LEDCFade.ino
33	ESP32	AnalogOut	ledcFrequency	ledcFrequency.ino
34	ESP32	AnalogOut	LEDCSoftwareFade	LEDCSoftwareFade.ino
35	ESP32	AnalogOut	ledcWrite_RGB	ledcWrite_RGB.ino
36	ESP32	AnalogOut	SigmaDelta	SigmaDelta.ino
37	ESP32	AnalogRead		AnalogRead.ino
38	ESP32	AnalogReadContinuous		AnalogReadContinuous.ino
39	ESP32	ArduinoStackSize		ArduinoStackSize.ino
40	ESP32	Camera	CameraWebServer	CameraWebServer.ino
41	ESP32	ChipID	GetChipID	GetChipID.ino
42	ESP32	CI	CIBoardsTest	CIBoardsTest.ino
43	ESP32	DeepSleep	ExternalWakeUp	ExternalWakeUp.ino
44	ESP32	DeepSleep	SmoothBlink_ULP_Code	SmoothBlink_ULP_Code.ino
45	ESP32	DeepSleep	TimerWakeUp	TimerWakeUp.ino
46	ESP32	DeepSleep	TouchWakeUp	TouchWakeUp.ino
47	ESP32	FreeRTOS	BasicMultiThreading	BasicMultiThreading.ino
48	ESP32	FreeRTOS	Mutex	Mutex.ino
49	ESP32	FreeRTOS	Queue	Queue.ino
50	ESP32	FreeRTOS	Semaphore	Semaphore.ino
51	ESP32	GPIO	BlinkRGB	BlinkRGB.ino
52	ESP32	GPIO	FunctionalInterrupt	FunctionalInterrupt.ino
53	ESP32	GPIO	FunctionalInterruptStruct	FunctionalInterruptStruct.ino
54	ESP32	GPIO	GPIOInterrupt	GPIOInterrupt.ino
55	ESP32	HWCDC_Events		HWCDC_Events.ino
56	ESP32	MacAddress	GetMacAddress	GetMacAddress.ino
57	ESP32	ResetReason	ResetReason	ResetReason.ino
58	ESP32	ResetReason	ResetReason2	ResetReason2.ino
59	ESP32	RMT	RMTCallback	RMTCallback.ino
60	ESP32	RMT	RMTLoopback	RMTLoopback.ino
61	ESP32	RMT	RMTReadXJT	RMTReadXJT.ino
62	ESP32	RMT	RMTWriteNeoPixel	RMTWriteNeoPixel.ino
63	ESP32	RMT	RMT_CPUFreq_Test	RMT_CPUFreq_Test.ino
64	ESP32	RMT	RMT_EndOfTransmissionState	RMT_EndOfTransmissionState.ino
65	ESP32	RMT	RMT_LED_Blink	RMT_LED_Blink.ino
66	ESP32	Serial	BaudRateDetect_Demo	BaudRateDetect_Demo.ino
67	ESP32	Serial	OnReceiveError_BREAK_Demo	OnReceiveError_BREAK_Demo.ino
68	ESP32	Serial	onReceiveExample	onReceiveExample.ino
69	ESP32	Serial	OnReceive_Demo	OnReceive_Demo.ino
70	ESP32	Serial	RS485_Echo_Demo	RS485_Echo_Demo.ino
71	ESP32	Serial	RxFIFOFull_Demo	RxFIFOFull_Demo.ino
72	ESP32	Serial	RxTimeout_Demo	RxTimeout_Demo.ino
73	ESP32	Serial	Serial_All_CPU_Freqs	Serial_All_CPU_Freqs.ino
74	ESP32	Serial	Serial_STD_Func_OnReceive	Serial_STD_Func_OnReceive.ino
75	ESP32	Template	ExampleTemplate	ExampleTemplate.ino
76	ESP32	Time	SimpleTime	SimpleTime.ino
77	ESP32	Timer	RepeatTimer	RepeatTimer.ino
78	ESP32	Timer	WatchdogTimer	WatchdogTimer.ino
79	ESP32	Touch	TouchButton	TouchButton.ino
80	ESP32	Touch	TouchButtonV2	TouchButtonV2.ino
81	ESP32	Touch	TouchInterrupt	TouchInterrupt.ino
82	ESP32	Touch	TouchRead	TouchRead.ino
83	ESP32	TWAI	TWAIreceive	TWAIreceive.ino
84	ESP32	TWAI	TWAItransmit	TWAItransmit.ino
85	ESP32	Utilities	HEXBuilder	HEXBuilder.ino
86	ESP32	Utilities	MD5Builder	MD5Builder.ino
87	ESP32	Utilities	SHA1Builder	SHA1Builder.ino
88	ESP32	Zigbee	Zigbee_Light_Bulb	Zigbee_Light_Bulb.ino
89	ESP32	Zigbee	Zigbee_Light_Switch	Zigbee_Light_Switch.ino
90	ESP32	Zigbee	Zigbee_Temperature_Sensor	Zigbee_Temperature_Sensor.ino
91	ESP32	Zigbee	Zigbee_Thermostat	Zigbee_Thermostat.ino
92	ESPmDNS	mDNS-SD_Extended		mDNS-SD_Extended.ino
93	ESPmDNS	mDNS_Web_Server		mDNS_Web_Server.ino
94	ESP_I2S	ES8388_loopback		ES8388_loopback.ino
95	ESP_I2S	Record_to_WAV		Record_to_WAV.ino
96	ESP_I2S	Simple_tone		Simple_tone.ino
97	ESP_NOW	ESP_NOW_Broadcast_Master		ESP_NOW_Broadcast_Master.ino
98	ESP_NOW	ESP_NOW_Broadcast_Slave		ESP_NOW_Broadcast_Slave.ino
99	ESP_NOW	ESP_NOW_Network		ESP_NOW_Network.ino
100	ESP_NOW	ESP_NOW_Serial		ESP_NOW_Serial.ino
101	ESP_SR	Basic		Basic.ino
102	Ethernet	ETH_LAN8720		ETH_LAN8720.ino
103	Ethernet	ETH_TLK110		ETH_TLK110.ino
104	Ethernet	ETH_W5500_Arduino_SPI		ETH_W5500_Arduino_SPI.ino
105	Ethernet	ETH_W5500_IDF_SPI		ETH_W5500_IDF_SPI.ino
106	FFat	FFat_Test		FFat_Test.ino
107	FFat	FFat_time		FFat_time.ino
108	HTTPClient	Authorization		Authorization.ino
109	HTTPClient	BasicHttpClient		BasicHttpClient.ino
110	HTTPClient	BasicHttpsClient		BasicHttpsClient.ino
111	HTTPClient	HTTPClientEnterprise		HTTPClientEnterprise.ino
112	HTTPClient	ReuseConnection		ReuseConnection.ino
113	HTTPClient	StreamHttpClient		StreamHttpClient.ino
114	HTTPUpdate	httpUpdate		httpUpdate.ino
115	HTTPUpdate	httpUpdateSecure		httpUpdateSecure.ino
116	HTTPUpdate	httpUpdateSPIFFS		httpUpdateSPIFFS.ino
117	HTTPUpdateServer	WebUpdater		WebUpdater.ino
118	Insights	DiagnosticsSmokeTest		DiagnosticsSmokeTest.ino
119	Insights	MinimalDiagnostics		MinimalDiagnostics.ino
120	LittleFS	LITTLEFS_test		LITTLEFS_test.ino
121	LittleFS	LITTLEFS_time		LITTLEFS_time.ino
122	NetBIOS	ESP_NBNST		ESP_NBNST.ino
123	NetworkClientSecure	WiFiClientInsecure		WiFiClientInsecure.ino
124	NetworkClientSecure	WiFiClientPSK		WiFiClientPSK.ino
125	NetworkClientSecure	WiFiClientSecure		WiFiClientSecure.ino
126	NetworkClientSecure	WiFiClientSecureEnterprise		WiFiClientSecureEnterprise.ino
127	NetworkClientSecure	WiFiClientSecureProtocolUpgrade		WiFiClientSecureProtocolUpgrade.ino
128	NetworkClientSecure	WiFiClientShowPeerCredentials		WiFiClientShowPeerCredentials.ino
129	NetworkClientSecure	WiFiClientTrustOnFirstUse		WiFiClientTrustOnFirstUse.ino
130	PPP	PPP_Basic		PPP_Basic.ino
131	Preferences	Prefs2Struct		Prefs2Struct.ino
132	Preferences	StartCounter		StartCounter.ino
133	RainMaker	RMakerCustom		RMakerCustom.ino
134	RainMaker	RMakerCustomAirCooler		RMakerCustomAirCooler.ino
135	RainMaker	RMakerSonoffDualR3		RMakerSonoffDualR3.ino
136	RainMaker	RMakerSwitch		RMakerSwitch.ino
137	SD	SD_Test		SD_Test.ino
138	SD	SD_time		SD_time.ino
139	SD_MMC	SDMMC_Test		SDMMC_Test.ino
140	SD_MMC	SDMMC_time		SDMMC_time.ino
141	SimpleBLE	SimpleBleDevice		SimpleBleDevice.ino
142	SPI	SPI_Multiple_Buses		SPI_Multiple_Buses.ino
143	SPIFFS	SPIFFS_Test		SPIFFS_Test.ino
144	SPIFFS	SPIFFS_time		SPIFFS_time.ino
145	TFLiteMicro	hello_world		hello_world.ino
146	Ticker	Blinker		Blinker.ino
147	Ticker	TickerBasic		TickerBasic.ino
148	Ticker	TickerParameter		TickerParameter.ino
149	Update	AWS_S3_OTA_Update		AWS_S3_OTA_Update.ino
150	Update	HTTPS_OTA_Update		HTTPS_OTA_Update.ino
151	Update	HTTP_Client_AES_OTA_Update		HTTP_Client_AES_OTA_Update.ino
152	Update	HTTP_Server_AES_OTA_Update		HTTP_Server_AES_OTA_Update.ino
153	Update	OTAWebUpdater		OTAWebUpdater.ino
154	Update	SD_Update		SD_Update.ino
155	USB	CompositeDevice		CompositeDevice.ino
156	USB	ConsumerControl		ConsumerControl.ino
157	USB	CustomHIDDevice		CustomHIDDevice.ino
158	USB	FirmwareMSC		FirmwareMSC.ino
159	USB	Gamepad		Gamepad.ino
160	USB	HIDVendor		HIDVendor.ino
161	USB	Keyboard	KeyboardLogout	KeyboardLogout.ino
162	USB	Keyboard	KeyboardMessage	KeyboardMessage.ino
163	USB	Keyboard	KeyboardReprogram	KeyboardReprogram.ino
164	USB	Keyboard	KeyboardSerial	KeyboardSerial.ino
165	USB	KeyboardAndMouseControl		KeyboardAndMouseControl.ino
166	USB	MIDI	MidiController	MidiController.ino
167	USB	MIDI	MidiInterface	MidiInterface.ino
168	USB	MIDI	MidiMusicBox	MidiMusicBox.ino
169	USB	MIDI	ReceiveMidi	ReceiveMidi.ino
170	USB	Mouse	ButtonMouseControl	ButtonMouseControl.ino
171	USB	SystemControl		SystemControl.ino
172	USB	USBMSC		USBMSC.ino
173	USB	USBSerial		USBSerial.ino
174	USB	USBVendor		USBVendor.ino
175	WebServer	AdvancedWebServer		AdvancedWebServer.ino
176	WebServer	FSBrowser		FSBrowser.ino
177	WebServer	HelloServer		HelloServer.ino
178	WebServer	HttpAdvancedAuth		HttpAdvancedAuth.ino
179	WebServer	HttpAuthCallback		HttpAuthCallback.ino
180	WebServer	HttpAuthCallbackInline		HttpAuthCallbackInline.ino
181	WebServer	HttpBasicAuth		HttpBasicAuth.ino
182	WebServer	HttpBasicAuthSHA1		HttpBasicAuthSHA1.ino
183	WebServer	HttpBasicAuthSHA1orBearerToken		HttpBasicAuthSHA1orBearerToken.ino
184	WebServer	MultiHomedServers		MultiHomedServers.ino
185	WebServer	PathArgServer		PathArgServer.ino
186	WebServer	SDWebServer		SDWebServer.ino
187	WebServer	SimpleAuthentification		SimpleAuthentification.ino
188	WebServer	UploadHugeFile		UploadHugeFile.ino
189	WebServer	WebServer		WebServer.ino
190	WebServer	WebUpdate		WebUpdate.ino
191	WiFi	FTM	FTM_Initiator	FTM_Initiator.ino
192	WiFi	FTM	FTM_Responder	FTM_Responder.ino
193	WiFi	SimpleWiFiServer		SimpleWiFiServer.ino
194	WiFi	WiFiAccessPoint		WiFiAccessPoint.ino
195	WiFi	WiFiBlueToothSwitch		WiFiBlueToothSwitch.ino
196	WiFi	WiFiClient		WiFiClient.ino
197	WiFi	WiFiClientBasic		WiFiClientBasic.ino
198	WiFi	WiFiClientConnect		WiFiClientConnect.ino
199	WiFi	WiFiClientEnterprise		WiFiClientEnterprise.ino
200	WiFi	WiFiClientEvents		WiFiClientEvents.ino
201	WiFi	WiFiClientStaticIP		WiFiClientStaticIP.ino
202	WiFi	WiFiIPv6		WiFiIPv6.ino
203	WiFi	WiFiMulti		WiFiMulti.ino
204	WiFi	WiFiMultiAdvanced		WiFiMultiAdvanced.ino
205	WiFi	WiFiScan		WiFiScan.ino
206	WiFi	WiFiScanAsync		WiFiScanAsync.ino
207	WiFi	WiFiScanDualAntenna		WiFiScanDualAntenna.ino
208	WiFi	WiFiSmartConfig		WiFiSmartConfig.ino
209	WiFi	WiFiTelnetToSerial		WiFiTelnetToSerial.ino
210	WiFi	WiFiUDPClient		WiFiUDPClient.ino
211	WiFi	WPS		WPS.ino
212	WiFiProv	WiFiProv		WiFiProv.ino
213	Wire	WireMaster		WireMaster.ino
214	Wire	WireScan		WireScan.ino
215	Wire	WireSlave		WireSlave.ino

上記が3.0.0に入っていたスケッチ例の一覧です。2.0.17との差分を確認してみます。

削除された項目

HallSensor

ホールセンサーはESP32に内蔵しているセンサーで、磁石などが近づいたことがわかります。ただし精度が怪しいのでデータシートから消された機能になります。今回のバージョンアップに伴いAPIからも削除されていました。

I2S

I2Sは大幅に作り直しが入っていますのでESP_I2Sに純粋なサウンド系は入っています。ただし、ADCまわりに関してはI2Sから削除されて、AnalogReadContinuousなどに移動しています。

追加された項目

Utilities

HEXやMD5、SHA1に対してのヘルパー関数などが追加されているようです。

• HEXBuilder::hex2bytes
• HEXBuilder::bytes2hex
• md5.add(password) -> .calculate() -> .toString()
• md5.addHexString(passwordAsHex)
• sha1.add(password)
• sha1.addHexString(passwordAsHex)

上記のようなものでよく使う変換が可能になっています。

Zigbee

ZigbeeはC6など新しいチップでESP-IDF5以降でないと対応していないため今回追加されています。

ESP_I2S

I2SからESP_I2Sに名前が変わっていますが、内部もかなり変更されているため過去との互換性はないようです。

ESP_NOW

こちらもESPNowからESP_NOWに名前が変わって、中身をかなり変わっています。

ESP_SR

マイクを利用しての音声入力をするライブラリです。

Ethernet

昔からサポートはしていましたがW5500のサンプルが追加されていました。

PPP

LTEモデムのSIM7600を利用してPPP接続するためのサンプルがありました。

TFLiteMicro

こちらESP-IDFでは昔からサポートされていましたがArduino環境では公式サポートがなかったのですが増えていました。とはいえhello_worldですのでサインカーブを出力するやつで、とくになにもできません。

Ticker

タイマー周りが変更あったので、サンプルも追加されていました。

MIDI

USBの中にMIDIが増えていました。中身はシリアル通信なのでシンプルなのですが、公式スケッチ例が増えたのは嬉しいです。

まとめ

まだあまりさわれていないので、気になったところは今後中身を確認してみたいと思います。あと地味にUSBシリアルまわりも変わっていました。前のバージョンは地味に状態によって定義される名前が変更されていたのですが、今回はSerial0とUSBSerialなど存在するシリアルが常に定義されており、Serialの別名をどれにするのかを状況によって変更しています。とりあえずSerialに出力しておけばコンパイルエラーにはならなくなりました。