ESP32: Especificações Técnicas e Aplicações em IoT
Guia Completo da Arquitetura Interna do ESP32 para IoT
O ESP32 se destaca por sua versatilidade e desempenho em projetos de automação e IoT. Para aproveitar ao máximo seus recursos e entender como extrair desempenho ideal em suas aplicações, é fundamental conhecer a fundo sua arquitetura interna. Este artigo apresenta um guia abrangente sobre a arquitetura do ESP32, explicando cada um de seus principais componentes📜 Quadro Digital com Tela E-Ink de 32 PolegadasDescubra como combinar eficiência energética, tecnologia E-Ink e ESP32 para criar quadros digitais, dashboards interativos e arte generativa com soluções IoT. e como eles interagem para oferecer uma plataforma robusta e eficiente.
Por Que Conhecer a Arquitetura Interna do ESP32?🔗
Compreender os detalhes internos do ESP32O que é o ESP32: Introdução e Conceitos BásicosDescubra como o ESP32 revoluciona a automação e IoT com dicas práticas e projetos que transformam sua casa conectada. Domine a tecnologia! é essencial para:
- Otimização de Desempenho
📞 Interfone IP com Vídeo ChamadaDescubra como integrar interfone IP com vídeo chamada utilizando ESP32 para segurança residencial e corporativa, com streaming e criptografia avançada.: Saber como gerir os recursos internos permite escrever códigos mais eficientes e reduzir latências
📡 Drone FPV com Transmissão de Vídeo ao VivoEste tutorial técnico detalha a construção de um drone FPV com transmissão de vídeo, telemetria via MAVLink e otimizações de latência..
- Uso Eficiente de Memória: Estratégias para alocação de RAM e Flash podem evitar erros críticos e melhorar a estabilidade
📡 Drone FPV com Transmissão de Vídeo ao VivoEste tutorial técnico detalha a construção de um drone FPV com transmissão de vídeo, telemetria via MAVLink e otimizações de latência. do sistema.
- Implementação de Recursos de Segurança
Segurança em MQTT: Autenticação e Criptografia no ESP32Descubra como proteger conexões MQTT em aplicações IoT com ESP32, implementando autenticação e criptografia TLS para segurança máxima.: Entender os módulos de criptografia
Segurança em MQTT: Autenticação e Criptografia no ESP32Descubra como proteger conexões MQTT em aplicações IoT com ESP32, implementando autenticação e criptografia TLS para segurança máxima. e boot seguro ajuda na criação de aplicações confiáveis.
- Gerenciamento de Energia
Dual-Core do ESP32: Como Funciona e BenefíciosDescubra como a arquitetura dual-core do ESP32 otimiza a performance em IoT e automação, distribuindo tarefas e gerenciando recursos com eficiência.: Saber como funcionam os modos de economia de energia
📱 Controlador Universal para Experimentos FísicosDescubra o controlador ESP32 que revoluciona experimentos físicos integrando sensores, comunicação BLE e processamento em tempo real para educação STEM. (como o deep sleep) possibilita a criação de dispositivos com maior autonomia.
- Maximização dos
Segurança na Rede: Protegendo a Conexão Wi-Fi do ESP32Proteja a conexão Wi-Fi do ESP32 com dicas de criptografia, senhas fortes e monitoramento, garantindo segurança e integridade dos dados. Periféricos: Conhecer a interação dos módulos de comunicação e sensores
Programando o ESP32 para Integração de SensoresAprenda a programar o ESP32 e integrar sensores com técnicas de leitura e controle para projetos de IoT, do hardware ao código. integrados permite desenvolver funções avançadas.
Visão Geral da Arquitetura do ESP32🔗
O ESP32 é composto por uma série de módulos interligados que permitem o processamento, armazenamento, comunicação e gestão de energia🤖 Robô Aspirador com Mapeamento a LaserDescubra como construir um robô aspirador autônomo integrando LIDAR, SLAM, sensores e IoT para mapeamento 3D e navegação inteligente. de forma integrada. Em linhas gerais, sua arquitetura pode ser dividida nos seguintes blocos principais:
- Núcleos de Processamento
Arquitetura do ESP32: SoC dual-core, subsistemas de RF integradosExplore a arquitetura do ESP32: processador dual-core e sistemas RF que garantem alta performance, conectividade e eficiência em projetos IoT.
- Memória Interna
- Periféricos Integrados
- Módulos de Segurança
Segurança em MQTT: Autenticação e Criptografia no ESP32Descubra como proteger conexões MQTT em aplicações IoT com ESP32, implementando autenticação e criptografia TLS para segurança máxima.
- Controle de Energia e Modo Sleep
- Barramentos e Interfaces de Comunicação
Cada um desses blocos desempenha um papel crucial na operação e desempenho do microcontroladorCaracterísticas Técnicas e Funcionalidades do ESP32Descubra as especificações completas e os recursos avançados do ESP32, a plataforma ideal para automação, IoT e projetos modernos com segurança..
Núcleos de Processamento e Gerenciamento de Tarefas🔗
a) Dual-Core e Unidades de Execução
O ESP32 incorpora dois núcleos de processamentoArquitetura do ESP32: SoC dual-core, subsistemas de RF integradosExplore a arquitetura do ESP32: processador dual-core e sistemas RF que garantem alta performance, conectividade e eficiência em projetos IoT., que podem operar de forma paralela, proporcionando maior performance e eficiência no gerenciamento simultâneo de tarefas. Essa configuração permite:
- Distribuição de tarefas
Dual-Core do ESP32: Como Funciona e BenefíciosDescubra como a arquitetura dual-core do ESP32 otimiza a performance em IoT e automação, distribuindo tarefas e gerenciando recursos com eficiência. críticas para um núcleo, enquanto o outro gerencia funções de baixa prioridade.
- Execução simultânea de operações de rede, controle de periféricos e processamento de sinais
🌲 Rastreador de Desmatamento com Sensores de VibraçãoDescubra como tecnologias IoT e análise de sinais se unem para combater o desmatamento ilegal com precisão, garantindo eficiência e proteção ambiental..
b) FreeRTOS: O Sistema Operacional em Tempo Real
Para gerenciamento de tarefas integrado, o ESP32 utiliza o FreeRTOS. Este sistema operacional em tempo realExibindo Dados no Monitor Serial com ESP32Aprenda a configurar e exibir dados no Monitor Serial com ESP32, utilizando exemplos práticos e técnicas de depuração para otimizar seus projetos IoT. possibilita:
- Criação, sincronização
Dual-Core do ESP32: Como Funciona e BenefíciosDescubra como a arquitetura dual-core do ESP32 otimiza a performance em IoT e automação, distribuindo tarefas e gerenciando recursos com eficiência. e gerenciamento de múltiplas tarefas.
- Priorização
📡 Drone FPV com Transmissão de Vídeo ao VivoEste tutorial técnico detalha a construção de um drone FPV com transmissão de vídeo, telemetria via MAVLink e otimizações de latência. de processos e alocação dinâmica de recursos.
Exemplo Básico: Inicializando duas tarefas com FreeRTOSDual-Core do ESP32: Como Funciona e BenefíciosDescubra como a arquitetura dual-core do ESP32 otimiza a performance em IoT e automação, distribuindo tarefas e gerenciando recursos com eficiência. no ESP32:
#include "freertos/FreeRTOS.h"
#include "freertos/task.h"
void tarefa1(void *pvParameters) {
for (;;) {
// Código da tarefa 1
vTaskDelay(1000 / portTICK_PERIOD_MS);
}
}
void tarefa2(void *pvParameters) {
for (;;) {
// Código da tarefa 2
vTaskDelay(500 / portTICK_PERIOD_MS);
}
}
void setup() {
xTaskCreate(tarefa1, "Tarefa1", 2048, NULL, 1, NULL);
xTaskCreate(tarefa2, "Tarefa2", 2048, NULL, 1, NULL);
}
void loop() {
// Loop vazio, tarefas são gerenciadas pelo FreeRTOS
}
Memória Interna: RAM, Flash e PSRAM🔗
a) Memória RAM
O ESP32 possui memória RAM para armazenar variáveis e dados temporários durante a execução do programa. Gerenciar adequadamente essa memória é crucial para evitar estouros e garantir a estabilidade📡 Drone FPV com Transmissão de Vídeo ao VivoEste tutorial técnico detalha a construção de um drone FPV com transmissão de vídeo, telemetria via MAVLink e otimizações de latência. do sistema.
- Heap e Stack: Diferenciação entre memória dinâmica (heap) e memória fixa (stack) para gerenciamento de funções e tarefas
Entendendo o Gerenciamento de Tarefas no ESP32Descubra como otimizar o gerenciamento de tarefas no ESP32 usando FreeRTOS, com exemplos de código, sincronização e dicas para automação IoT..
b) Memória Flash
A memória flash armazena o firmware📞 Interfone IP com Vídeo ChamadaDescubra como integrar interfone IP com vídeo chamada utilizando ESP32 para segurança residencial e corporativa, com streaming e criptografia avançada. e arquivos essenciais para o funcionamento do dispositivo. Algumas considerações importantes incluem:
- Verificar o tamanho disponível para implementar funcionalidades sem comprometer a atualização OTA
Manutenção e Atualizações do Sistema de Alarme com ESP32Descubra como manter e atualizar o sistema de alarme com ESP32, garantindo segurança, confiabilidade e desempenho através de práticas e atualizações OTA..
- Divisão de partições que pode incluir bootloader, aplicativo e dados de usuário.
c) PSRAM
Alguns modelos de ESP32 vêm equipados com PSRAM, uma memória externa que expande a capacidade para aplicações📞 Interfone IP com Vídeo ChamadaDescubra como integrar interfone IP com vídeo chamada utilizando ESP32 para segurança residencial e corporativa, com streaming e criptografia avançada. que necessitam de processamento intensivo e armazenamento temporário de grandes volumes de dados.
Periféricos Integrados e Interfaces de Comunicação🔗
O ESP32 dispõe de uma vasta gama de periféricos que possibilitam a integraçãoIntegração com Aplicativos Móveis e WebDescubra como integrar ESP32 com aplicativos móveis e dashboards web, garantindo interatividade, controle remoto e segurança em seus projetos IoT. com diversos sensores, atuadores e dispositivos de rede.
a) Comunicação Wi-Fi e Bluetooth
- Wi-Fi Integrado
Integração com Aplicativos Móveis e WebDescubra como integrar ESP32 com aplicativos móveis e dashboards web, garantindo interatividade, controle remoto e segurança em seus projetos IoT.: Permite a conexão direta com redes sem fio, possibilitando o desenvolvimento de aplicações
📞 Interfone IP com Vídeo ChamadaDescubra como integrar interfone IP com vídeo chamada utilizando ESP32 para segurança residencial e corporativa, com streaming e criptografia avançada. IoT avançadas.
- Bluetooth
Controle de Dispositivos com ESP32 via BluetoothDescubra como controlar dispositivos com ESP32 via Bluetooth em projetos IoT. Aprenda a configurar circuitos e programar funcionalidades de automação. e BLE: Oferece suporte tanto ao Bluetooth clássico quanto ao Bluetooth Low Energy
Controle de Dispositivos com ESP32 via BluetoothDescubra como controlar dispositivos com ESP32 via Bluetooth em projetos IoT. Aprenda a configurar circuitos e programar funcionalidades de automação. para conectar-se a dispositivos móveis e outros periféricos.
b) Interfaces de Entrada e Saída
O ESP32O que é o ESP32: Introdução e Conceitos BásicosDescubra como o ESP32 revoluciona a automação e IoT com dicas práticas e projetos que transformam sua casa conectada. Domine a tecnologia! conta com várias interfaces para comunicação com o mundo externo, entre elas:
- GPIO
Desafios Práticos: Experimentando com Múltiplos LEDsAprenda a controlar múltiplos LEDs com ESP32 em projetos IoT. Descubra desafios práticos, montagem de circuitos, programação e efeitos visuais incríveis! (General Purpose Input/Output): Permite a conexão direta com LEDs, botões e outros componentes
📜 Quadro Digital com Tela E-Ink de 32 PolegadasDescubra como combinar eficiência energética, tecnologia E-Ink e ESP32 para criar quadros digitais, dashboards interativos e arte generativa com soluções IoT..
- SPI, I2C e UART
Enviando Dados do ESP32 para o ArduinoDescubra como enviar dados do ESP32 para o Arduino com comunicação serial simples e robusta, garantindo integração e monitoramento em tempo real.: Protocolos de comunicação
🌧 Alerta de Enchentes com Sensores de Nível de RiosTutorial sobre sistema IoT com ESP32 e sensores de nível. Descubra a implementação, comunicação robusta e alertas para enchentes em comunidades ribeirinhas. essenciais para a integração com displays, sensores e módulos externos.
- ADC
📱 Controlador Universal para Experimentos FísicosDescubra o controlador ESP32 que revoluciona experimentos físicos integrando sensores, comunicação BLE e processamento em tempo real para educação STEM. e DAC: Conversores analógico-digital e digital-analógico são fundamentais para a leitura de sinais analógicos e geração de sinais analógicos.
Módulos de Segurança Integrados🔗
Segurança é um aspecto fundamental em aplicações conectadas. O ESP32 conta com módulos de criptografiaSegurança em MQTT: Autenticação e Criptografia no ESP32Descubra como proteger conexões MQTT em aplicações IoT com ESP32, implementando autenticação e criptografia TLS para segurança máxima. e de boot seguro que asseguram:
- Criptografia
Segurança em MQTT: Autenticação e Criptografia no ESP32Descubra como proteger conexões MQTT em aplicações IoT com ESP32, implementando autenticação e criptografia TLS para segurança máxima. de Dados: Proteção
📞 Interfone IP com Vídeo ChamadaDescubra como integrar interfone IP com vídeo chamada utilizando ESP32 para segurança residencial e corporativa, com streaming e criptografia avançada. das informações trocadas entre o dispositivo e servidores remotos.
- Boot Seguro: Verificação da integridade do firmware
📞 Interfone IP com Vídeo ChamadaDescubra como integrar interfone IP com vídeo chamada utilizando ESP32 para segurança residencial e corporativa, com streaming e criptografia avançada. durante a inicialização para evitar alterações maliciosas.
Implementar essas medidas pode ser feito utilizando as bibliotecasHospedando Múltiplas Páginas Web no ESP32Descubra como hospedar múltiplas páginas web no ESP32 com um guia passo a passo. Aprenda a configurar rotas e interagir via HTTP. e APIs fornecidas pela Espressif para configurar recursos de segurança no firmware.
Controle de Energia e Modo Sleep🔗
a) Gerenciamento de Consumo
A arquitetura do ESP32 foi projetada para operar com alta eficiência energéticaDual-Core do ESP32: Como Funciona e BenefíciosDescubra como a arquitetura dual-core do ESP32 otimiza a performance em IoT e automação, distribuindo tarefas e gerenciando recursos com eficiência.. Isso é essencial para dispositivos que funcionam com baterias e para aplicações IoT remotas.
- Modos de Baixo Consumo
🔑 Autenticador Físico 2FA com E-InkDescubra como os autenticadores físicos com display E-Ink garantem segurança 2FA offline, unindo durabilidade e baixa energia. Inove agora.: Deep Sleep, Light Sleep e Modem Sleep permitem reduzir o consumo de energia
Dual-Core do ESP32: Como Funciona e BenefíciosDescubra como a arquitetura dual-core do ESP32 otimiza a performance em IoT e automação, distribuindo tarefas e gerenciando recursos com eficiência. quando o dispositivo não está em operação ativa.
- Wake-Up Sources: O ESP32 pode ser acordado por diferentes eventos, como timers, interrupções
Exemplo de Interrupts (ISR)Descubra como usar ISRs no ESP32 com boas práticas, técnicas de debounce e exemplos práticos. Aprimore sua aplicação IoT com este guia completo. de GPIO ou sensores externos.
Exemplo Básico:
esp_sleep_enable_timer_wakeup(30000000); // Acorda após 30 segundos
esp_deep_sleep_start();
b) Otimização Dinâmica
A combinação de gerenciamento de energiaDual-Core do ESP32: Como Funciona e BenefíciosDescubra como a arquitetura dual-core do ESP32 otimiza a performance em IoT e automação, distribuindo tarefas e gerenciando recursos com eficiência. com a execução de tarefas em FreeRTOS possibilita que o dispositivo alterne entre modos ativos e passivos, alocando recursos apenas quando necessário.
Barramentos Internos e Conectividade🔗
a) Interligação dos Blocos
Os diversos módulos do ESP32O que é o ESP32: Introdução e Conceitos BásicosDescubra como o ESP32 revoluciona a automação e IoT com dicas práticas e projetos que transformam sua casa conectada. Domine a tecnologia! são interligados através de barramentos internos que permitem a troca rápida de informações entre a CPU, memória e periféricos. Essa interconexão é fundamental para:
- Garantir baixa latência
📡 Drone FPV com Transmissão de Vídeo ao VivoEste tutorial técnico detalha a construção de um drone FPV com transmissão de vídeo, telemetria via MAVLink e otimizações de latência. na comunicação interna.
- Permitir a execução simultânea de múltiplas funções sem gargalos.
b) Interfaces de Expansão
Além dos barramentos internos, o ESP32 possibilita a conexão com módulos externos, ampliando a funcionalidade geral do sistema. Essas interfaces são como pontes para integraçãoIntegração com Aplicativos Móveis e WebDescubra como integrar ESP32 com aplicativos móveis e dashboards web, garantindo interatividade, controle remoto e segurança em seus projetos IoT. com sensores avançados, displays e outros dispositivos de entrada/saída.
Desafios e Considerações de Projeto🔗
a) Gerenciamento de Recursos Limitados
Mesmo possuindo múltiplos núcleos e diversas interfaces, os recursos do ESP32 são finitos. Estratégias de gerenciamento, como otimização📡 Drone FPV com Transmissão de Vídeo ao VivoEste tutorial técnico detalha a construção de um drone FPV com transmissão de vídeo, telemetria via MAVLink e otimizações de latência. do código e controle preciso da alocação de memória, são essenciais para evitar:
- Flooding da memória RAM.
- Conflitos entre tarefas
Entendendo o Gerenciamento de Tarefas no ESP32Descubra como otimizar o gerenciamento de tarefas no ESP32 usando FreeRTOS, com exemplos de código, sincronização e dicas para automação IoT. de alto processamento.
b) Integração com Firmware e Atualizações OTA
Projetos que envolvem atualização remota (OTA) precisam considerar o espaço disponível na memória flash, bem como a integridade do bootloader e dos mecanismos de segurançaSegurança em MQTT: Autenticação e Criptografia no ESP32Descubra como proteger conexões MQTT em aplicações IoT com ESP32, implementando autenticação e criptografia TLS para segurança máxima.. Um planejamento adequado garante:
- Facilidade na atualização do firmware
📞 Interfone IP com Vídeo ChamadaDescubra como integrar interfone IP com vídeo chamada utilizando ESP32 para segurança residencial e corporativa, com streaming e criptografia avançada..
- Redução do risco de falhas durante o processo de atualização.
Exemplos Práticos de Acesso e Configuração dos Componentes Internos🔗
a) Monitorando a Memória
Para diagnosticar problemas ou otimizar o uso da memória, é importante conhecer as funções de biblioteca do ESP32Hospedando Múltiplas Páginas Web no ESP32Descubra como hospedar múltiplas páginas web no ESP32 com um guia passo a passo. Aprenda a configurar rotas e interagir via HTTP. que permitem monitorar o uso de RAM e Flash.
Exemplo:
#include "esp_system.h"
void printMemoryStatus() {
Serial.print("Heap Livre: ");
Serial.println(esp_get_free_heap_size());
}
void setup() {
Serial.begin(115200);
printMemoryStatus();
}
void loop() {
// Código principal
}
b) Configurando Interfaces de Comunicação
A implementação de protocolos como I2C ou SPI envolve definir os pinos e parâmetros adequados para a comunicação com sensoresProgramando o ESP32 para Integração de SensoresAprenda a programar o ESP32 e integrar sensores com técnicas de leitura e controle para projetos de IoT, do hardware ao código. ou atuadores externos.
#include <Wire.h>
void setup() {
Wire.begin(21, 22); // Pinos SDA e SCL
Serial.begin(115200);
}
void loop() {
Wire.beginTransmission(0x48); // Endereço do sensor
Wire.write(0x00); // Comando
Wire.endTransmission();
delay(1000);
}
Considerações Finais🔗
Entender a arquitetura interna do ESP32 é a chave para desenvolver projetos robustos e otimizados. Desde a gestão dos múltiplos núcleos e memória até a configuração dos periféricos e modos de segurança, cada componente desempenha um papel crucial na criação de aplicações de alta performance e baixa latência. Ao dominar esses conceitos, você estará melhor equipado para explorar ao máximo os recursos deste microcontroladorCaracterísticas Técnicas e Funcionalidades do ESP32Descubra as especificações completas e os recursos avançados do ESP32, a plataforma ideal para automação, IoT e projetos modernos com segurança., desenvolver soluções inovadoras e solucionar problemas com maior eficácia.
Dicas para Aproveitar ao Máximo a Arquitetura do ESP32
- Estude o Datasheet e a Documentação
Segurança e Autenticação em APPsDescubra estratégias essenciais para implementar HTTPS, autenticação JWT e segurança robusta em APPs conectados ao ESP32 para IoT. Oficial: Esses documentos fornecem informações técnicas detalhadas que são essenciais para a compreensão dos
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- Teste
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- Utilize Ferramentas de Depuração
Exibindo Dados no Monitor Serial com ESP32Aprenda a configurar e exibir dados no Monitor Serial com ESP32, utilizando exemplos práticos e técnicas de depuração para otimizar seus projetos IoT.: Monitore recursos como o uso de memória e processamento para ajustar o código e melhorar a performance
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- Participe de Comunidades e Fóruns
Segurança e Autenticação em APPsDescubra estratégias essenciais para implementar HTTPS, autenticação JWT e segurança robusta em APPs conectados ao ESP32 para IoT.: Compartilhar experiências e buscar soluções em comunidades de desenvolvedores pode acelerar a resolução de desafios técnicos
💧 Sistema de Reúso de Água CinzaDescubra como implementar um sistema inteligente de reúso de água cinza com ESP32, monitoramento via sensores e integração IoT para sustentabilidade..
Recursos Adicionais🔗
Ferramentas Úteis
- ESP Exception Decoder: Facilita a identificação de erros e exceções.
- Serial
Enviando Dados do ESP32 para o ArduinoDescubra como enviar dados do ESP32 para o Arduino com comunicação serial simples e robusta, garantindo integração e monitoramento em tempo real. Monitor: Essencial para diagnosticar e acompanhar o comportamento interno do dispositivo.
Leituras Recomendadas
- Documentação
Segurança e Autenticação em APPsDescubra estratégias essenciais para implementar HTTPS, autenticação JWT e segurança robusta em APPs conectados ao ESP32 para IoT. completa do ESP32 na página da Espressif.
- Guias e tutoriais especializados em FreeRTOS
Dual-Core do ESP32: Como Funciona e BenefíciosDescubra como a arquitetura dual-core do ESP32 otimiza a performance em IoT e automação, distribuindo tarefas e gerenciando recursos com eficiência. para entender melhor o gerenciamento de tarefas.
- Artigos sobre otimização
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Conclusão🔗
A arquitetura robusta e multifacetada do ESP32 oferece uma plataforma poderosa para o desenvolvimento de soluções IoT. Ao explorar os detalhes dos seus componentes internos, desde os núcleos de processamentoArquitetura do ESP32: SoC dual-core, subsistemas de RF integradosExplore a arquitetura do ESP32: processador dual-core e sistemas RF que garantem alta performance, conectividade e eficiência em projetos IoT. e gerenciamento de memória até os módulos de segurança e interfaces de comunicação, os desenvolvedores podem criar aplicações altamente otimizadas e seguras. Dominar esses conceitos não apenas facilita a implementação de projetos avançados, mas também abre caminho para a inovação em automação e Internet das Coisas. Continue explorando, testando e aprimorando seus conhecimentos para tirar o máximo proveito do ESP32 e transformar suas ideias em soluções concretas e eficientes.
Autor: Marcelo V. Souza - Engenheiro de Sistemas e Entusiasta em IoT e Desenvolvimento de Software, com foco em inovação tecnológica.
Referências🔗
- Documentação da Espressif: docs.espressif.com
- Documentação de Apresentação do ESP32: espressif.com/en/products/socs/esp32
- Documentação do ESP32 Arduino Core: docs.espressif.com/projects/arduino-esp32
- Guia de Programação ESP-IDF: docs.espressif.com/projects/esp-idf