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Tiny-Turtle Firmware für ESP-32

• https://www.niklasroy.com/robotfactory/

Unterschiede zur Original Arduino-Firmware

Diese Firmware ist eine komplette Neuentwicklung für den ESP32-C6 mit ESP-IDF - ohne Arduino Framework.

Hardware-Plattform

Aspekt	Arduino (Original)	ESP32-C6 (Neu)
MCU	ATmega328P (8-bit AVR)	ESP32-C6 (32-bit RISC-V)
Takt	16 MHz	160 MHz
RAM	2 KB	512 KB
Flash	32 KB	4 MB
Cores	1	1 (aber mit FreeRTOS)

Motor-Steuerung

Arduino	ESP32-C6
delay() blockiert CPU	GPTimer mit ISR - nicht-blockierend
Feste Schrittgeschwindigkeit	Rampen mit Beschleunigung/Abbremsung
Einfache Schleife	Hardware-Timer mit 1µs Auflösung

Multitasking

Arduino	ESP32-C6
Single-Threaded, alles sequentiell	FreeRTOS Tasks
delay() blockiert alles	vTaskDelay() gibt CPU frei
Kein Watchdog-Management	Task Watchdog integriert

NeoPixel LED

Arduino	ESP32-C6
Adafruit NeoPixel Library	RMT-Peripheral (Hardware-Timing)
Software-Bitbanging	Präzises Hardware-Timing ohne CPU-Last

Servo (PWM)

Arduino	ESP32-C6
Arduino Servo Library	LEDC-Peripheral (Hardware-PWM)
Timer-basiert	Dedizierte PWM-Hardware

Code-Struktur

Arduino	ESP32-C6
Einzelne .ino Datei	Modulare Struktur mit Namespaces
Globale Funktionen	tiny_turtle::hal, tiny_turtle::motion, etc.
Arduino Framework	ESP-IDF (natives SDK)

Timing-Funktionen

Arduino	ESP32-C6
delay(), millis()	Wrapper in gpio_hal.cpp
analogRead()	ESP-IDF ADC oneshot API
tone()	LEDC für Frequenzerzeugung

Vorteile der neuen Implementierung

• 10x schnellere CPU für komplexere Berechnungen
• Nicht-blockierende Motorsteuerung durch Hardware-Timer
• Sanfte Beschleunigung/Abbremsung für präzisere Bewegungen
• Zuverlässiges LED-Timing durch RMT-Hardware
• Saubere Code-Struktur für einfache Erweiterung
• WiFi/BLE verfügbar für das was kommt...

Projekt-Struktur

main/
├── tiny_turtle_app.cpp          (Entry Point)
├── CMakeLists.txt
└── tiny_turtle/
    ├── core/                    # Kern-Funktionalität
    │   ├── config.h             # Pin-Definitionen, Konstanten
    │   ├── types.h              # Gemeinsame Typen, Enums
    │   └── globals.cpp/.h       # Globale Variablen
    │
    ├── hal/                     # Hardware Abstraction Layer
    │   ├── gpio_hal.cpp/.h      # GPIO-Wrapper (pinMode, digitalWrite, delay)
    │   ├── neopixel.cpp/.h      # NeoPixel LED-Streifen
    │   ├── stepper.cpp/.h       # Schrittmotor-Steuerung (GPTimer)
    │   ├── servo.cpp/.h         # Servo (Pen up/down)
    │   ├── sensors.cpp/.h       # Bumper-Sensoren
    │   ├── audio.cpp/.h         # Speaker/Buzzer
    │   └── led.cpp/.h           # LED-Farben
    │
    ├── motion/                  # Bewegungs-Logik
    │   ├── motion.cpp/.h        # forward, backward, turn, move
    │   ├── spiral.cpp/.h        # Spiral-Bewegungen
    │   └── coordinates.cpp/.h   # Koordinaten-System
    │
    ├── drawing/                 # Zeichen-Funktionen
    │   ├── text.cpp/.h          # plotText, plotChar
    │   └── fonts.cpp/.h         # Font-Daten
    │
    ├── math/                    # Mathematische Funktionen
    │   └── trigonometry.cpp/.h  # Winkel- und Distanzberechnungen
    │
    ├── tiny_turtle.cpp          # Initialisierung
    └── tiny_turtle.h            # Public API (alles exportieren)

Neopixel

Die NeoPixel LED (mit WS2812-Treiber) wird als Status-Anzeige verwendet. Die einzelne RGB-LED zeigt visuell den aktuellen Zustand des Roboters an - ob er bereit ist, ob der Stift oben/unten ist, oder spielt gerade Musik ab:

Stelle	Farbe	Bedeutung
tiny_turtle.cpp:30	🟢 Grün (0,32,0)	System initialisiert.
servo.cpp:27.	⚪ Dunkel (15,15,15)	Stift oben (penUp)
servo.cpp:41	⚪ Hell (50,50,50)	Stift unten (penDown)
audio.cpp:36	🌈 Zufällig	Lichtshow während Musik

• https://www.berrybase.de/sensoren-module/led/ws2812-13-neopixel/einzel-leds/

Setup

siehe:

• main/tiny_turtle/core/config.h
• main/tiny_turtle_app.cpp

Flash it, baby

Welche USB Ports?

# Check PORTs
ls /dev/cu.*

flash_nostub.sh

• Das ist mein spezielles Flash-Script für den ESP32-C6 mit --no-stub Option
• Umgeht Checksum-Probleme beim Stub-Upload.
• WICHTIG: Der ESP32-C6 hat zwei USB-Ports !!!
  • USB-JTAG Port (normalerweise ...58131 oder ...343401)
  • USB-UART Port (normalerweise ...626461 oder ...627361) <- DIESEN VERWENDEN!

Verwendung:

./flash_nostub.sh [PORT] [BAUDRATE] [PROJECT_NAME]

Beispiel:

./flash_nostub.sh /dev/cu.usbmodem59720627361 115200 HELLO_WORLD

./flash_nostub.sh /dev/cu.usbmodem5AAF2844941 115200 <<<<--- tiny turtle

# Monitor starten
source ~/.espressif/python_env/idf5.4_py3.14_env/bin/activate && idf.py -p /dev/cu.usbmodem5AAF2844941 monitor

Ctrl+] → Monitor beenden
Ctrl+T, Ctrl+H → Hilfe anzeigen
Ctrl+T, Ctrl+R → Reset des Boards

• Falls es nicht klappt:
  • BOOT-Taste drücken + RESET, dann BOOT loslassen, dann flott flashen.
  • Weitere Infos im flash_nostub.sh