Welches ist besser für Anfänger: ESP32 oder STM32? Ein Roboter-Beispiel

Für Einsteiger in eingebettete Systeme ist der ESP32 aus mehreren Gründen generell besser geeignet als der STM32:

1. Einfachere Entwicklungsumgebung

ESP32:

• Funktioniert gut mit der anfängerfreundlichen Arduino IDE.
• Unterstützt MicroPython, sodass Anfänger Code in Python statt in C/C++ schreiben können.
• PlatformIO (VS Code-Erweiterung) vereinfacht das Projektmanagement.

STM32:

• Erfordert in der Regel STM32CubeIDE oder Keil/IAR (mit höherer Lernkurve).
• Komplexere Einrichtung für Anfänger (Registerkonfigurationen, HAL/LL-Bibliotheken).

2. Integrierte WLAN-Konnektivität

• Der ESP32 verfügt über integriertes WLAN und Bluetooth und eignet sich daher hervorragend für IoT-Projekte.
• STM32 benötigt in der Regel externe Module (wie ESP8266 oder HC-05 für Bluetooth), was die Komplexität erhöht.

3. Bessere Community und Dokumentation

• ESP32 hat eine größere Hobby-Community mit zahlreichen Tutorials (YouTube, Blogs, Foren).
• STM32 ist stärker branchenorientiert, die Dokumentation kann für Anfänger jedoch überwältigend sein.

4. Niedrigere Kosten und bessere Verfügbarkeit

• ESP32-Boards (wie das ESP32 DevKit) sind günstiger (ca. 5–10) und weit verbreitet.
• STM32-Boards (wie das STM32F103 „Blue Pill“) sind ebenfalls erschwinglich, benötigen aber möglicherweise zusätzliche Komponenten.

Wann sollte ein Anfänger STM32 wählen?

• Wenn Sie professionelle Embedded-Entwicklung erlernen möchten (Echtzeitsysteme, Automotive, Industrieanwendungen).
• Wenn Sie eine höhere Echtzeitleistung oder stromsparende Anwendungen benötigen (STM32 bietet ein besseres Energiemanagement).
• Wenn Sie in einer Branche arbeiten möchten, die STM32 intensiv nutzt.

Fazit

• Für Einsteiger (IoT, einfaches Prototyping, einfache Projekte) → ESP32 ✅
• Für tiefergehendes Lernen im Embedded-Bereich (RTOS, Register, Industriestandards) → STM32

Beispiel: Ein Roboter (z. B. WiFi-/Bluetooth-gesteuertes Auto mit Sensoren)

Wir vergleichen die beiden Mikrocontroller in Schlüsselbereichen der Robotik.

1. Motoransteuerung (DC/BLDC-Motoren)

ESP32 (Arduino + PWM)

// L298N-Motortreiber (2 DC-Motoren)  
#define ENA 14  // PWM für Motor A  
#define IN1 12  // Richtungspins  
#define IN2 13  

void setup() {  
  pinMode(ENA, OUTPUT);  
  pinMode(IN1, OUTPUT);  
  pinMode(IN2, OUTPUT);  
  ledcSetup(0, 5000, 8);  // PWM-Kanal 0, 5kHz, 8-Bit  
  ledcAttachPin(ENA, 0);  
}  

void loop() {  
  digitalWrite(IN1, HIGH);  // Vorwärts  
  digitalWrite(IN2, LOW);  
  ledcWrite(0, 200);  // ~78% Tastverhältnis  
}  

✅ Vorteile:

• Einfache PWM-Ansteuerung (ledc-Bibliothek).

• Gut für einfache Roboter (z. B. Linienfolger).

❌ Nachteile:

• Begrenzte Präzision für hochdynamische BLDC-Steuerung (keine Hardware-Dead-Time-Einstellung).

STM32 (Hardware-PWM + Timer)

// STM32CubeMX konfiguriert TIM1 für PWM  
HAL_TIM_PWM_Start(&htim1, TIM_CHANNEL_1);  // Motor A  
htim1.Instance->CCR1 = 500;  // Tastverhältnis einstellen  

// Richtungssteuerung über GPIO  
HAL_GPIO_WritePin(GPIOC, GPIO_PIN_0, GPIO_PIN_SET);  // Vorwärts  

✅ Vorteile:

• Hardware-Timer für präzise Motorsteuerung (z. B. feldorientierte Regelung für BLDC).

• Besser für Roboter mit hohen Anforderungen (Drohnen, Roboterarme).

Sieger:

• STM32 für anspruchsvolle Motorsteuerung.

• ESP32 für einfache Fahrroboter.

2. Drahtlose Steuerung (WiFi/Bluetooth)

ESP32 (Integriertes WiFi/BLE)

// WiFi-Fernsteuerung (Webserver)  
#include <WiFi.h>  
WiFiServer server(80);  

void setup() {  
  WiFi.begin("SSID", "PASSWORT");  
  server.begin();  
}  

void loop() {  
  WiFiClient client = server.available();  
  if (client) {  
    String cmd = client.readString();  
    if (cmd == "FWD") fahreVorwaerts();  // Benutzerdefinierte Funktion  
  }  
}  

✅ Vorteile:

• Keine zusätzlichen Module nötig.

• Unterstützt MQTT/WebSockets für IoT-Roboter.

STM32 (Externe Module erforderlich)

// HC-05 Bluetooth (UART AT-Befehle)  
HAL_UART_Transmit(&huart2, "AT+CONNECT=ESP32\r\n", ...);  

❌ Nachteile:

• Braucht zusätzliche Hardware (HC-05, ESP8266 für WiFi).

• Komplexere Firmware (AT-Befehlsparsing).

Sieger:

• ESP32 (klarer Sieger für drahtlose Roboter).

3. Sensorintegration (Ultraschall, IMU, LiDAR)

ESP32 (Arduino-Bibliotheken)

// HC-SR04 Ultraschallsensor  
#define TRIG 25  
#define ECHO 26  

void setup() {  
  pinMode(TRIG, OUTPUT);  
  pinMode(ECHO, INPUT);  
}  

float leseDistanz() {  
  digitalWrite(TRIG, HIGH);  
  delayMicroseconds(10);  
  digitalWrite(TRIG, LOW);  
  return pulseIn(ECHO, HIGH) * 0.034 / 2;  // cm  
}  

✅ Vorteile:

• Plug-and-play mit Arduino-Bibliotheken (z. B. MPU6050, VL53L0X).

STM32 (HAL-Bibliotheken + manuelle Konfiguration)

// STM32 HAL Ultraschall (TIM + GPIO)  
HAL_GPIO_WritePin(TRIG_PORT, TRIG_PIN, GPIO_PIN_SET);  
delay_us(10);  
HAL_GPIO_WritePin(TRIG_PORT, TRIG_PIN, GPIO_PIN_RESET);  
uint32_t puls = HAL_GPIO_ReadPin(ECHO_PORT, ECHO_PIN);  

✅ Vorteile:

• Geringere Latenz (besser für Hochgeschwindigkeitssensoren wie LiDAR).

Sieger:

• ESP32 für Einfachheit.

• STM32 für hochperformante Sensoren (z. B. Kalman-Filterung mit IMU).

4. Echtzeitleistung (RTOS, Latenz)

ESP32 (FreeRTOS vorinstalliert)

// Task für Motorsteuerung  
void motorTask(void *pvParam) {  
  while (1) {  
    aktualisiereMotoren();  
    vTaskDelay(10 / portTICK_PERIOD_MS);  
  }  
}  

✅ Vorteile:

• Gut für die meisten Roboter (z. B. Hindernisvermeider).

STM32 (Harte Echtzeit)

// STM32 + FreeRTOS (über CubeMX konfiguriert)  
void StartMotorTask(void *arg) {  
  while (1) {  
    HAL_GPIO_TogglePin(MOTOR_PIN);  
    osDelay(1);  // 1ms präzise Verzögerung  
  }  
}  

✅ Vorteile:

• Berechenbare Timing-Eigenschaften (kritisch für selbstbalancierende Roboter/Drohnen).

Sieger:

• STM32 für echtzeitkritische Roboter (z. B. Quadrokopter).

5. Energieeffizienz (Batteriebetriebene Roboter)

• ESP32:

  • Höherer Leerlaufstrom (~10mA im Deep Sleep).

  • WiFi/BLE verkürzen die Akkulaufzeit.

• STM32:

  • Bis zu 2µA im Standby (besser für langlaufende Roboter).

Sieger:

• STM32 für Energieeffizienz.

Empfehlungen für Roboterprojekte

Beispielprojekte:

1. ESP32-Roboterauto (WiFi-Steuerung + Ultraschall-Hindernisvermeidung):

   • Motoren: L298N + ESP32-PWM.

   • Funk: Integriertes WiFi für Smartphone-Steuerung.

   • Sensoren: HC-SR04, MPU6050 (Arduino-Bibliotheken).

2. STM32-Roboterarm (Präzisionssteuerung):

   • Motoren: STM32-TIM1-PWM + PID-Regelung.

   • Funk: Optional (HC-05 für BLE).

   • Sensoren: Drehgeber + STM32-HAL.

Für Anfänger: Beginne mit einem ESP32-Roboter (einfacher zu debuggen).
Für Fortgeschrittene: STM32 für Drohnen/Industrieroboter.