ESP32 Project

Description

This project is designed to work with the ESP32 and uses the built-in touchscreen display ILI9341. The project includes various features such as Wi-Fi connectivity, MQTT data transmission, and displaying information on the screen.

Used hardware:

• Microcontroller board: ESP32-2432S028 aka Cheap Yellow Display (ESP-WROOM-32 with integrated ILI9341 touchscreen display)

• Sensors:

  • BME280
  • SCD40

  The sensors are connected via the I2C interface.

Features

• Reads data from BME280 and SCD40 sensors.
• Stores sensor data for a configurable period (default 48 hours).
• Sends data to MQTT broker at configurable intervals (including forced messages).
• Displays real-time readings and historical graphs on an ILI9241 screen.
• When Wi-Fi connection fails, the device switches to Access Point mode.
• After connecting to the Access Point, all settings can be configured through a web interface.
• After configuration (including Wi-Fi settings), the device will reboot and connect to the configured Wi-Fi network.
• Device IP address is shown on the screen for easy access to the web interface.

Required Libraries

To use this project, you need to install the following libraries. Some are included by default in the Arduino IDE, some are installed with the ESP32 board package, and others need to be installed manually.

Included in Arduino IDE

These libraries are built into the Arduino IDE and do not require additional installation:

• Arduino.h – Core Arduino functions.
• Wire.h – I2C communication.

Installed with ESP32 Board Package

These libraries are included when you install the ESP32 board support in the Arduino IDE:

• WiFi.h – Wi-Fi communication.
• WiFiUdp.h – UDP communication for NTP.
• WebServer.h – Lightweight web server for ESP32.
• Preferences.h – EEPROM-like storage for ESP32.

How to Install ESP32 Board Support in Arduino IDE

1. Open File → Preferences
2. In the Additional Board Manager URLs field, add:

   https://raw.githubusercontent.com/espressif/arduino-esp32/gh-pages/package_esp32_index.json
   

3. Open Tools → Board → Boards Manager
4. Search for ESP32 and install the package by Espressif Systems.
5. Select the appropriate ESP32 board from the Tools → Board menu.

Manually Installed Libraries

These libraries need to be installed separately via the Arduino Library Manager or from GitHub.

Installation via Arduino Library Manager

1. Open Arduino IDE.
2. Go to Sketch → Include Library → Manage Libraries.
3. Search for the library name and click Install.

Required Libraries:

• NTPClient – NTP time synchronization.
• SensirionI2cScd4x – SCD40 CO₂ sensor driver.
• Adafruit BME280 – BME280 temperature, humidity, and pressure sensor driver.
• TFT_eSPI – High-speed TFT display library.
  • Configuration: The library requires manual configuration in User_Setup.h.
  • A preconfigured User_Setup.h file is available in this repository. You need to replace the original file located in the TFT_eSPI library folder.
  • The file Free_Fonts.h is part of the TFT_eSPI examples and does not require separate installation.
• MQTT – Lightweight MQTT client for IoT communication.

Installation

1. Clone the Repository

Clone this repository or download it as a ZIP archive and extract it.

2. Open the Project in Arduino IDE

Launch Arduino IDE and open the main sketch file.

3. Install Required Libraries

Ensure all required libraries listed in the Required Libraries section are installed.

4. Configure the TFT_eSPI Library

Before uploading the code, replace the default User_Setup.h file in the TFT_eSPI library with the preconfigured file from this repository.

• Locate the installed TFT_eSPI library folder.
• Copy User_Setup.h from this repository into that folder, replacing the existing file.

5. Connect the Hardware

Refer to the Hardware Setup section for details on wiring the sensors.

6. Upload the Code

Connect the ESP32 board to your computer and upload the code.

Hardware Setup

Microcontroller Board

• ESP32-2432S028 (ESP-WROOM-32 with integrated touchscreen display ILI9341)

I2C Connection

The ESP32 module has dedicated I2C lines routed to connector CN1, which provides power and I2C signals:

Pin	Function	ESP32 GPIO
1	+3.3V	-
2	SDA	GPIO27
3	SCL	GPIO22
4	GND	-

By convention:

• SCL (Clock) → GPIO22
• SDA (Data) → GPIO27

Sensor Wiring

Connect the sensors as follows:

Sensor	VCC	GND	SCL (GPIO22)	SDA (GPIO27)
BME280	3.3V	GND	GPIO22	GPIO27
SCD40	3.3V	GND	GPIO22	GPIO27

I2C Pull-Up Resistors

I2C lines require pull-up resistors to operate correctly.

• The GPIO27 (SDA) line already has a built-in 10kΩ pull-up resistor on the ESP32 module.
• The GPIO22 (SCL) line requires an external 10kΩ pull-up resistor to +3.3V.

Important: When connecting I2C sensors, ensure an additional 10kΩ pull-up resistor is installed between GPIO22 (SCL) and +3.3V.

Usage

1. Once the code is uploaded, the device will try to connect to a pre-configured Wi-Fi network.
2. If the Wi-Fi connection fails, the device will switch to Access Point mode.
3. The device's IP address will be displayed on the screen.
4. Connect to the Access Point and open the web interface by entering the displayed IP address in a web browser.
5. Configure the Wi-Fi settings, MQTT parameters, data storage duration, and MQTT message sending intervals through the web interface.
6. After the configuration is complete, the device will reboot and connect to the configured Wi-Fi network.
7. The device's IP address will continue to be shown on the screen and can be used for further access to the web interface.

License

This project is licensed under the MIT License – see the LICENSE.md file for details.

Donations

If you find this project useful and would like to support its development, you can donate via any of the following methods:

• PayPal: [gia@gia.org.ua] Donate via PayPal
• Ko-fi: Donate on Ko-fi

Your support is greatly appreciated!

---

Проект на ESP32

Описание

Этот проект предназначен для работы с ESP32 и использует встроенный тач-скрин дисплей ILI9341. Проект включает в себя различные функции, такие как подключение к Wi-Fi, отправка данных через MQTT и отображение информации на экране.

Используемое оборудование:

• Плата микроконтроллера: ESP32-2432S028 также известная как Cheap Yellow Display (ESP-WROOM-32 с интегрированным тач-скрин дисплеем ILI9341)

• Датчики:

  • BME280
  • SCD40

  Датчики подключены через I2C интерфейс.

Возможности

• Чтение данных с датчиков BME280 и SCD40.
• Хранение данных за настраиваемый период (по умолчанию 48 часов).
• Отправка данных на MQTT-сервер с настраиваемым интервалом (включая принудительную отправку сообщений).
• Отображение текущих показателей и исторических графиков на экране ILI9241.
• При невозможности подключения к Wi-Fi устройство переключается в режим точки доступа.
• После подключения к точке доступа можно настроить все параметры через веб-интерфейс.
• После настройки (включая параметры подключения к Wi-Fi) устройство перезагружается и подключается к сети.
• IP-адрес устройства отображается на экране для удобства доступа к веб-интерфейсу.

Необходимые библиотеки

Для работы этого проекта требуются следующие библиотеки. Некоторые из них включены в стандартный набор Arduino IDE, другие устанавливаются вместе с пакетом плат ESP32, а некоторые нужно устанавливать вручную.

Включены в Arduino IDE

Эти библиотеки уже есть в стандартной установке Arduino IDE и не требуют дополнительной установки:

• Arduino.h – основные функции Arduino.
• Wire.h – работа с интерфейсом I2C.

Устанавливаются с пакетом плат ESP32

Эти библиотеки устанавливаются автоматически при добавлении поддержки плат ESP32 в Arduino IDE:

• WiFi.h – работа с Wi-Fi.
• WiFiUdp.h – работа с UDP (используется для NTP).
• WebServer.h – легковесный веб-сервер для ESP32.
• Preferences.h – хранение данных, аналог EEPROM.

Как установить поддержку плат ESP32 в Arduino IDE

1. Откройте Файл → Настройки
2. В поле Дополнительные URL-адреса для менеджера плат добавьте:

   https://raw.githubusercontent.com/espressif/arduino-esp32/gh-pages/package_esp32_index.json
   

3. Откройте Инструменты → Плата → Менеджер плат
4. Введите ESP32 в поиске и установите пакет от Espressif Systems.
5. Выберите нужную плату ESP32 в меню Инструменты → Плата.

Дополнительно устанавливаемые библиотеки

Эти библиотеки необходимо установить отдельно через Arduino Library Manager или вручную с GitHub.

Установка через Arduino Library Manager

1. Откройте Arduino IDE.
2. Перейдите в Скетч → Подключить библиотеку → Управлять библиотеками.
3. Найдите нужную библиотеку и нажмите Установить.

Необходимые библиотеки:

• NTPClient – клиент NTP для синхронизации времени.
• SensirionI2cScd4x – драйвер для датчика CO₂ SCD40.
• Adafruit BME280 – драйвер для датчика температуры, влажности и давления BME280.
• TFT_eSPI – высокоскоростная библиотека для TFT-дисплеев.
• Настройка: библиотека требует ручной конфигурации в файле User_Setup.h.
• В репозитории уже есть преднастроенный User_Setup.h, его нужно заменить в папке библиотеки TFT_eSPI.
• Файл Free_Fonts.h является частью примеров TFT_eSPI и не требует отдельной установки.
• MQTT – легковесный MQTT-клиент для IoT-устройств.

Установка

1. Клонировать репозиторий

Клонируйте этот репозиторий или скачайте его как ZIP-архив и извлеките.

2. Открыть проект в Arduino IDE

Запустите Arduino IDE и откройте основной файл скетча.

3. Установить необходимые библиотеки

Убедитесь, что все необходимые библиотеки, указанные в разделе Необходимые библиотеки, установлены.

4. Настроить библиотеку TFT_eSPI

Перед загрузкой кода замените файл User_Setup.h в библиотеке TFT_eSPI на предварительно настроенный файл из этого репозитория.

• Найдите папку установленной библиотеки TFT_eSPI.
• Скопируйте User_Setup.h из этого репозитория в эту папку, заменив существующий файл.

5. Подключить оборудование

Обратитесь к разделу Настройка оборудования для получения подробностей по подключению датчиков.

6. Загрузить код

Подключите плату ESP32 к компьютеру и загрузите код.

Настройка оборудования

Плата микроконтроллера

• ESP32-2432S028 (ESP-WROOM-32 с интегрированным экраном ILI9341)

Подключение I2C

Модуль ESP32 имеет выделенные линии I2C, которые подключены к разъему CN1, предоставляющему питание и сигналы I2C:

Пин	Функция	GPIO ESP32
1	+3.3V	-
2	SDA	GPIO27
3	SCL	GPIO22
4	GND	-

По умолчанию:

• SCL (Clock) → GPIO22
• SDA (Data) → GPIO27

Подключение датчиков

Подключите датчики следующим образом:

Датчик	VCC	GND	SCL (GPIO22)	SDA (GPIO27)
BME280	3.3V	GND	GPIO22	GPIO27
SCD40	3.3V	GND	GPIO22	GPIO27

Резисторы подтяжки для I2C

Линии I2C требуют использования резисторов подтяжки для корректной работы.

• Линия GPIO27 (SDA) уже имеет встроенный резистор подтяжки 10kΩ на модуле ESP32.
• Линия GPIO22 (SCL) требует внешнего резистора подтяжки 10kΩ к +3.3V.

Важно: При подключении датчиков I2C убедитесь, что дополнительный резистор подтяжки 10kΩ установлен между GPIO22 (SCL) и +3.3V.

Лицензия

Этот проект лицензирован по лицензии MIT — см. файл LICENSE.md для подробностей.

Поддержка

Если вы находите этот проект полезным и хотите поддержать его разработку, вы можете сделать пожертвование любым из следующих способов:

• PayPal: [gia@gia.org.ua] Donate via PayPal
• Ko-fi: Donate on Ko-fi

Ваша поддержка будет очень ценна!