ESP32-CAMをテスト

Aliexpressで見つけた格安カメラモジュールのESP32-CAMを入手したので試してみました。OV2640カメラモジュール付きで$7.5という激安っぷりです。

１．ESP-IDFのインストール

まずはファームウェアをビルドするために ESP-IDF をインストールします。
インストールは https://github.com/espressif/esp-idf に沿って行えば難しくありません。（初期のESP8266の頃に比べると随分簡単になったような気がします）

$ sudo apt-get install gcc git wget make libncurses-dev flex bison gperf python python-serial
$ cd ~
$ mkdir -p ~/esp
$ cd ~/esp
$ tar -xzf ~/Downloads/xtensa-esp32-elf-linux64-1.22.0-80-g6c4433a-5.2.0.tar.gz

環境変数を設定するため、~/.profile に以下を書き足します。

export PATH="$PATH:$HOME/esp/xtensa-esp32-elf/bin"
export IDF_PATH=~/esp/esp-idf

書き足したら、一旦ログアウトしてログインし直して、作業環境に反映させます。

２．ハードウェアの準備

ハードウェアの情報については、githubに上がっている仕様書を参考にしました。（※ダウンロードできなくなると手も足も出なくなるので同じものを113990580 ESP32-CAM Product Specificationに上げておきます。）

今回は、USBシリアル変換にFT234X使用のこちらを使いました。Linuxだといろいろトラブルが起きるのですが、セルフパワーで動かす分には大丈夫そうなので使ってみます。

ブレッドボード上にこんな感じで組んでみました。
シリアルの接続と、電源の供給（電源は仕様書の記載ではVccではなく5V端子に供給するようです）、それからブートローダモードにするためのIO0端子をGNDに落とす線の５本です。

３．サンプルのビルド

サンプルをビルドしてみます。

$ cd ~/esp
$ git clone -b v3.1.3 --recursive https://github.com/espressif/esp-idf.git
$ cp -r $IDF_PATH/examples/get-started/hello_world .
$ cd ~/esp/hello_world
$ make menuconfig

で環境設定をします。環境設定が完了したら、IO0端子をGNDに落とした状態でリセットボタンを押してブートローダモードに入ります。
※ウラ面なので、ブレッドボードに設置した状態だと大変です。リセットを押した瞬間に白色LEDが一瞬つくので、リセットを押せたかどうかは確認できます。

このとき、

$ screen /dev/ttyUSB0 115200

としてシリアルをモニタしておくと、以下の表示が出ますのでダウンロード待機状態であることが確認できます。

ets Jun 8 2016 00:22:57

rst:0x1 (POWERON_RESET),boot:0x3 (DOWNLOAD_BOOT(UART0/UART1/SDIO_REI_REO_V2))

waiting for download

screen コマンドを終了してから、

$ make flash

でビルドと書き込みを行います。完了したら、IO0のプルダウンを外してリセットするとシリアルに115200bps N81で以下のように繰り返し出力されます。

ets Jun 8 2016 00:22:57

rst:0xc (SW_CPU_RESET),boot:0x13 (SPI_FAST_FLASH_BOOT)
configsip: 0, SPIWP:0xee
clk_drv:0x00,q_drv:0x00,d_drv:0x00,cs0_drv:0x00,hd_drv:0x00,wp_drv:0x00
mode:DIO, clock div:2
load:0x3fff0018,len:4
load:0x3fff001c,len:5816
load:0x40078000,len:9188
load:0x40080000,len:6084
entry 0x4008032c
I (29) boot: ESP-IDF v3.1.3 2nd stage bootloader
I (29) boot: compile time 02:11:40
I (29) boot: Enabling RNG early entropy source...
I (34) boot: SPI Speed : 40MHz
I (38) boot: SPI Mode : DIO
I (42) boot: SPI Flash Size : 4MB
I (46) boot: Partition Table:
I (49) boot: ## Label Usage Type ST Offset Length
I (57) boot: 0 nvs WiFi data 01 02 00009000 00006000
I (64) boot: 1 phy_init RF data 01 01 0000f000 00001000
I (72) boot: 2 factory factory app 00 00 00010000 00100000
I (79) boot: End of partition table
I (83) esp_image: segment 0: paddr=0x00010020 vaddr=0x3f400020 size=0x071cc ( 29132) map
I (102) esp_image: segment 1: paddr=0x000171f4 vaddr=0x3ffb0000 size=0x022ac ( 8876) load
I (106) esp_image: segment 2: paddr=0x000194a8 vaddr=0x40080000 size=0x00400 ( 1024) load
I (110) esp_image: segment 3: paddr=0x000198b0 vaddr=0x40080400 size=0x06760 ( 26464) load
I (130) esp_image: segment 4: paddr=0x00020018 vaddr=0x400d0018 size=0x11150 ( 69968) map
I (155) esp_image: segment 5: paddr=0x00031170 vaddr=0x40086b60 size=0x02188 ( 8584) load
I (164) boot: Loaded app from partition at offset 0x10000
I (164) boot: Disabling RNG early entropy source...
I (166) cpu_start: Pro cpu up.
I (170) cpu_start: Starting app cpu, entry point is 0x40080ea0
I (162) cpu_start: App cpu up.
I (181) heap_init: Initializing. RAM available for dynamic allocation:
I (187) heap_init: At 3FFAE6E0 len 00001920 (6 KiB): DRAM
I (193) heap_init: At 3FFB3300 len 0002CD00 (179 KiB): DRAM
I (200) heap_init: At 3FFE0440 len 00003BC0 (14 KiB): D/IRAM
I (206) heap_init: At 3FFE4350 len 0001BCB0 (111 KiB): D/IRAM
I (212) heap_init: At 40088CE8 len 00017318 (92 KiB): IRAM
I (219) cpu_start: Pro cpu start user code
I (237) cpu_start: Starting scheduler on PRO CPU.
I (0) cpu_start: Starting scheduler on APP CPU.
Hello world!
This is ESP32 chip with 2 CPU cores, WiFi/BT/BLE, silicon revision 1, 4MB external flash
Restarting in 10 seconds...
Restarting in 9 seconds...
Restarting in 8 seconds...
Restarting in 7 seconds...
Restarting in 6 seconds...
Restarting in 5 seconds...
Restarting in 4 seconds...
Restarting in 3 seconds...
Restarting in 2 seconds...
Restarting in 1 seconds...
Restarting in 0 seconds...
Restarting now.

ということで、Hello world!を出力後、再起動を繰り返します。

４．カメラにブラウザでアクセス

以下のサイトを参考にして行いました。（参考というか、Windows環境かLinux環境かの違い程度で概ねそのまんまですが）
https://robotzero.one/esp32-camera-module/

顔認識のサンプルをgitから引っ張ってきます。

$ cd /esp
$ git clone --recursive https://github.com/espressif/esp-who.git

この中のCamera Web Server Exampleを動かしてみます

$ cd ~/esp/esp-who/examples/single_chip/camera_web_server/
$ make menuconfig

以下の項目を設定して保存します。

Serial flasher config —> Default serial port (Change to the port number shown in Device Manager – ie COM3)
Camera Web Server —> WiFi Settings —> (Add your WiFi SSID and Password)
Camera Web Server —> Camera Pins —> Select Camera Pinout —> (Select ESP32-CAM by AI-Thinker)
Component config —> ESP32-specific —> SPI RAM config —> Type of SPI RAM chip (Auto-detect)

保存したら、ビルド＆書き込みです。

$ cd ~/esp/esp-who/examples/single_chip/camera_web_server/
$ make flash

しかし、ここで

CC build/main/app_httpd.o
~/esp/esp-who/examples/single_chip/camera_web_server/main/app_httpd.c:15:29: fatal error: esp_http_server.h: No such file or directory
compilation terminated.
~/esp/esp-idf/make/component_wrapper.mk:285: recipe for target 'app_httpd.o' failed
make[1]: *** [app_httpd.o] Error 1
~/esp/esp-idf/make/project.mk:468: recipe for target 'component-main-build' failed
make: *** [component-main-build] Error 2

というエラーが発生してしまいました。
ぐぐると、esp-idfが古そうな感じです。しかし、

$ cd $IDF_PATH
$ pwd
~/esp/esp-idf
$ git fetch
$ git checkout v3.1.3
HEAD is now at cf5dbadf4 Merge branch 'bugfix/backtrace_from_interrupts_backport_v3.1' into 'release/v3.1'
$ git submodule update --init --recursive

としても更新してもダメでした。でも、よくみるとesp-whoディレクトリの下に、esp-idfが丸ごと含まれているっぽいです。ですので、こちらを IDF_PATH に設定して試してみます。

$ pwd
~/esp/esp-idf
$ export IDF_PATH=~/esp/esp-who/esp-idf
$ cd ~/esp/esp-who/examples/single_chip/camera_web_server/
$ make flash
　　:
　　:
cryptography
Please refer to the Get Started section of the ESP-IDF Programming Guide for setting up the required packages. Alternatively, you can run "/usr/bin/python -m pip install --user -r ~/esp/esp-who/esp-idf/requirements.txt" for resolving the issue.
~/esp/esp-who/esp-idf/make/project.mk:454: recipe for target 'check_python_dependencies' failed
make: *** [check_python_dependencies] Error 1

ということで、python絡みで何か文句を言っています。結局は pip がないために依存関係が満たせていないようです。

$ cd ~/esp/esp-who/
$ curl https://bootstrap.pypa.io/get-pip.py -o get-pip.py
% Total % Received % Xferd Average Speed Time Time Time Current
Dload Upload Total Spent Left Speed
100 1659k 100 1659k 0 0 8598k 0 --:--:-- --:--:-- --:--:-- 8554k
$ sudo python get-pip.py
$ /usr/bin/python -m pip install --user -r ~/esp/esp-who/esp-idf/requirements.txt

としてpipと必要なものをインストールした後、

$ cd ~/esp/esp-who/examples/single_chip/camera_web_server/
$ make flash

で無事にビルド＆書き込みができました。

しかし、書き込んでIO0のプルダウンを外してリセットしてもSSIDが見えません。

$ screen /dev/ttyUSB0 115200

で見てみると、

　　:
　　:
I (307) wifi: Init static rx buffer size: 1600
I (317) wifi: Init static rx buffer num: 10
I (317) wifi: Init dynamic rx buffer num: 32
I (367) camera wifi: wifi_init_softap finished.SSID:ESP32-Camera password:
�
Bwownout detector was triggere�

ets Jun 8 2016 00:22:57

rst:0xc (SW_CPU_RESET),boot:0x13 (SPI_FAST_FLASH_BOOT)
configsip: 0, SPIWP:0xee
clk_drv:0x00,q_drv:0x00,d_drv:0x00,cs0_drv:0x00,hd_drv:0x00,wp_drv:0x00
mode:DIO, clock div:1
load:0x3fff0018,len:4
load:0x3fff001c,len:6668
load:0x40078000,len:10976
　　:
　　:

ということで、Wi-Fiの初期化のところでBrownout Detectでリブートを繰り返しています。

PCから長いUSBケーブルで給電とシリアルコンソール確認を兼ねているので、電源のインピーダンスが高いことは確かです。そこで、1000uFのコンデンサをVcc-GND間に追加したところ、Webサーバの起動まで進むようになりましたが、スマートフォンを帰属させるとやはりリブートしてしまいます。そこで、短いケーブルでACアダプタから直接給電したところ、192.168.4.1にブラウザでアクセスすると設定画面が表示され、Get stillでカメラ画像も取得できるところまで行きました。
しかし、それでも動作が不安定です。FT234Xのシリアル変換モジュールには100mAのポリスイッチが入っているので、こいつが悪さをしているのか、あるいはまだ電源のインピーダンスが高いのかわかりませんが、今日はここまでとします。今後、レスポンスがどのくらいなのか、確認はしてみたいと思います。

＃どのくらいのパフォーマンスか見たいだけなので、もう少し試してみたら、積みボードになりそう。