ESPHome is een handig programma om je eigen smarthome-apparaten te maken die met Home Assistant kunnen communiceren. Oorspronkelijk werden alleen ESP8266- en ESP32-microcontrollerbordjes ondersteund, maar ondertussen zijn ook de Raspberry Pi Pico W en andere bordjes met de RP2040-microcontroller hiervoor geschikt.

Met ESPHome, van de makers van het opensource-domoticaproject Home Assistant, maak je je eigen smarthome-apparaten met een ontwikkelbordje en wat sensoren, drukknoppen of leds. In tegenstelling tot andere oplossingen, zoals Arduino of MicroPython, hoef je met ESPHome niet te programmeren, maar definieer je de verschillende aangesloten elektronische componenten en hun gedrag in een configuratiebestand dat het YAML-formaat volgt. ESPHome genereert dan hieruit de programmacode, compileert die tot een firmwarebestand en installeert dat op het apparaat.

Je hebt allereerst een ondersteund ontwikkelbordje nodig of een commercieel product waarin een ondersteunde chip zit. ESPHome is, zoals de naam al aangeeft, oorspronkelijk ontwikkeld voor Espressifs ESP8266- en ESP32-microcontrollers. Sinds ESPHome 2022.11 is ook de RP2040 ondersteund, de chip in de populaire Raspberry Pi Pico W. Nog niet alles wat met Espressifs-chips werkt, functioneert op de RP2040. Er zijn ook minder voorbeeldconfiguraties voor de RP2040 te vinden. Vandaar dat we je in dit artikel hiermee op weg helpen.

1 ESPHome installeren

Er zijn diverse manieren om ESPHome te installeren: als Python-pakket, als Docker-image of als Home Assistant-add-on. We gaan hier uit van die laatste manier, die de beste integratie met Home Assistant biedt. Bovendien ondersteunt de wizard op de opdrachtregel op het moment van schrijven nog niet de RP2040. Het dashboard werkt ook wel op de opdrachtregel, maar de add-on biedt net iets meer integratie met Home Assistant.

Ga in de webinterface van Home Assistant in de linkerzijbalk naar Instellingen / Add-ons en klik dan rechts onderaan op Add-on Winkel. Klik op ESPHome en dan op Installeer. Nadat de add-on is geïnstalleerd, schakel je Start bij opstarten in, zodat de add-on automatisch samen met Home Assistant zelf opstart. Schakel ook Weergeven in zijbalk in. Je kunt dan altijd eenvoudig het dashboard van ESPHome openen door in de zijbalk op ESPHome te klikken.

2 Apparaatconfiguratie aanmaken

Als je het dashboard hebt geopend, klik je rechtsonder op New device en vervolgens op Continue. Geef je apparaat een naam, klik op Next en kies als apparaattype Raspberry Pi Pico W. ESPHome maakt nu een minimale configuratie en toont een encryptiesleutel om de communicatie met Home Assistant te versleutelen. Die vinden we later ook in de configuratie terug, dus negeer dit gerust. Klik tot slot op Install.

ESPHome biedt verschillende manieren aan om de firmware op je Raspberry Pi Pico W te installeren, maar niet alle manieren zijn altijd mogelijk. Omdat er nog geen ESPHome-firmware op je Raspberry Pi Pico W staat, is de eerste methode (via wifi) nog niet mogelijk. De optie Plug into the computer running ESPHome Dashboard is om dezelfde reden ook niet beschikbaar. Je kunt echter altijd kiezen voor Manual download. Deze optie geeft je instructies over hoe je de installatie moet uitvoeren. Ondertussen genereert ESPHome de firmware, wat overigens een hele tijd kan duren als je Home Assistant op een Raspberry Pi draait.

3 Firmware installeren

Koppel je Raspberry Pi Pico W los van de usb-poort van je computer, houd de BOOTSEL-knop ingedrukt terwijl je het bordje opnieuw aansluit en laat dan de knop weer los. Hierdoor verschijnt er een schijf met de naam RPI-RP2 in je bestandsbeheerder. Klik in het ESPHome-dashboard op Download project en sleep het .uf2-bestand naar de schijf in je bestandsbeheerder. Zodra de schijf verdwijnt, draait je Raspberry Pi Pico W de ESPHome-firmware en kun je op Close klikken.

Als je nu in het dashboard van ESPHome op Logs klikt bij het kadertje van je Raspberry Pi Pico W-configuratie, zie je de logs die het bordje uitstuurt, naar keuze via usb of wifi. En met een klik op Edit bekijk je de standaardconfiguratie die ESPHome voor je apparaat heeft aangemaakt.

4 Led knipperen

Het eerste wat je weleens zult willen doen met een Raspberry Pi Pico W, is de ingebouwde led gebruiken, bijvoorbeeld om je iets te melden. Dat kan in ESPHome met de component output van het platform gpio waarvoor je het juiste pin-nummer instelt. Voor de Raspberry Pi Pico (de versie zonder wifi) is de ingebouwde led aangesloten op GPIO25. Bij de Raspberry Pi Pico W is de ingebouwde led aangesloten op de wifi-chip, de Infineon CYW43439. ESPHome definieert hiervoor een pseudo-pin, GPIO32. Maar het programma definieert ook een alias LED die op beide bordjes naar het juiste pinnummer verwijst.

Open dus de configuratie van je Raspberry Pi Pico W in het dashboard met een klik op Edit bij het kadertje en voeg aan het einde de volgende YAML-code toe:

Dit definieert een uitvoer met id genaamd led die naar de ingebouwde led verwijst, en elke seconde de led een halve seconde inschakelt en een halve seconde uitschakelt. Let op dat je de spaties van de inspringingen correct overneemt, want daarvoor is YAML zeer gevoelig. Klik bovenaan rechts op Install en kies Wirelessly om de nieuwe firmware via wifi op je Raspberry Pi Pico W te installeren.

5 Led dimmen

Met een GPIO-uitvoer kun je een GPIO-pin aan- of uitzetten door er een spanning van 3,3 V respectievelijk 0 V (GND) op te zetten. Dat zal een erop aangesloten led dus ontsteken respectievelijk doven. Maar met PWM (pulse-width modulation) kun je een deel van de tijd 3,3 V en een deel van de tijd 0 V op de pin zetten. Door de verhouding tussen beide tijden te variëren, zal een aangesloten led zwakker of sterker schijnen. Zo kun je dus een led dimmen.

De ingebouwde led van de Raspberry Pi Pico W ondersteunt geen PWM, maar als je op elk van de andere GPIO-pinnen een led aansluit, kun je die dimmen. Steek je Raspberry Pi Pico W hiervoor in een breadboard en sluit de anode (het langere pootje) van een led op GPIO15 van de Raspberry Pi Pico W aan. Verbind dan de kathode (het kortere pootje) via een weerstand van 220 Ω met een van de GND-pinnen van de Raspberry Pi Pico W. Voeg dan de volgende code aan je ESPHome-configuratie toe (en verwijder de vorige code voor de ingebouwde led):

Dimmen vanuit Home Assistant

Sluit je Raspberry Pi Pico W nu weer via usb aan. Nadat je deze firmware hebt geïnstalleerd, is het tijd om je ESPHome-apparaat aan Home Assistent toe te voegen. Normaal gesproken krijg je linksonder bij Meldingen al een melding dat Home Assistant een nieuw apparaat van het type ESPHome heeft ontdekt. Klik op Check it out en daarna in het kader van het ontdekte apparaat op Configureren. Bevestig dat je het apparaat wilt toevoegen. Daarna vind je hem bij de apparaten van Home Assistant en kun je de led met de schuifbalk dimmen.

7 Ledstrip

ESPHome ondersteunt al even adresseerbare ledstrips met RGB-leds, zoals de NeoPixels. Maar de componenten NeoPixelBus en FastLED die het daarvoor gebruikt op een ESP8266 en ESP32 werken niet op een RP2040. Daarvoor gebruik je bij een Raspberry Pi Pico W een component light met het platform genaamd rp2040_pio_led_strip, dat gebruikmaakt van PIO (Programmable Input Output) op de RP2040. Zo stuur je bijvoorbeeld een ledstrip met acht WS2812B-leds aan op pin 15:

Ontkoppel je Raspberry Pi Pico W en verwijder eventueel aangesloten componenten. Verbind dan de pin DIN of DI van de ledstrip met GPIO15 van de Raspberry Pi Pico W, GND met GND en de voedingspin (in ons voorbeeld als 4-7VDC aangeduid) met de pin VBUS van de Raspberry Pi Pico W (daarop staat 5 V van de usb-aansluiting). Sluit dan je Raspberry Pi Pico W weer aan en schrijf de firmware erheen. Je kunt nu de kleuren van de ledstrip in Home Assistant aansturen.

8 I²C-apparaten

Iets anders waar je bij de Raspberry Pi Pico W zeker rekening mee dient te houden, is de I²C-bus. Heel wat componenten sluit je aan via I²C. Die gebruiken naast een voedingspin en GND twee pinnen: SDA om data uit te wisselen en SCL voor een kloksignaal. Maar ESPHome ondersteunt alleen I²C op pinnen die als I2C0 zijn aangeduid op de pinout. Dat betekent dus dat alleen de volgende combinaties bruikbaar zijn voor SDA/SCL: GPIO0/GPIO1, GPIO4/GPIO5, GPIO8/GPIO9, GPIO12/GPIO13, GPIO16/GPIO17 of GPIO20/GPIO21.

De meeste pinnen op de Raspberry Pi Pico W kun je voor meerdere doeleinden gebruiken. Omdat GPIO20/GPIO21 alleen voor I2C0 SDA/I2C0 SCL zijn aangeduid en geen alternatieve functies hebben, zijn deze aan te raden als je I²C op de Raspberry Pi Pico W wilt gebruiken. Zo houd je de andere pinnen vrij voor andere mogelijke doeleinden.

Let op: ESPHome zal niet opstarten wanneer je niet-ondersteunde I²C-pinnen definieert. Je kunt de firmware in dat geval ook niet meer via wifi of usb updaten. Ben je in deze ongelukkige situatie verzeild geraakt, voer dan een handmatige update uit via het .uf2-bestand met een correcte configuratie. Daarna start ESPHome wel weer op.

9 I²C-sensor aansluiten

Als voorbeeld van het gebruik van I²C sluiten we een BME280-sensor aan, die de temperatuur, luchtvochtigheid en luchtdruk meet. Ontkoppel je Raspberry Pi Pico W en sluit SDA van de sensor op GPIO20 aan (let op: in de Adafruit-versie van het BME280-sensorbordje SDI genoemd), SCL op GPIO21 (bij Adafruit SCK genoemd), GND op GND en VIN op 3V3. Voeg dan de volgende ESPHome-configuratie toe:

Het adres is 0x77 voor het Adafruit-BME280-sensorbordje. Heb je een BME280-sensorbordje van een andere fabrikant, dan is het adres waarschijnlijk 0x76. Installeer deze firmware op je Raspberry Pi Pico W en bekijk daarna aandachtig de logs. Krijg je te zien dat ESPHome je sensor niet vindt, verander dan het I²C-adres en/of kijk de verbindingen nog eens goed na.

10 RP2040-ondersteuning

Als je aandachtig de configuratie bekijkt die het ESPHome-dashboard voor je genereert, zie je dat in de platformconfiguratie het volgende staat:

Onder de motorkap maakt ESPHome gebruik van PlatformIO, maar die ondersteunt de Raspberry Pi Pico W officieel nog niet. Daarom dat ESPHome voor de RP2040-microcontroller de versie van Max Gerhardt gebruikt, die je in de code hierboven bij platform_version ziet staan. Gerhardt heeft niet alleen ondersteuning voor de Raspberry Pi Pico W toegevoegd, maar ook voor andere ontwikkelbordjes met de RP2040-chip.

Helaas kun je op deze manier niet een bordje zoals de Arduino Nano RP2040 Connect met wifi gebruiken in ESPHome. Die gebruikt immers de u-blox NINA-W102 voor wifi in plaats van de Infineon CYW43439 van de Raspberry Pi Pico W. Maar je kunt wel een bordje zonder wifi gebruiken, al zal dat dan niet met Home Assistant kunnen communiceren.

11 RP2040 zonder wifi

Een van die ontwikkelbordjes met een RP2040 zonder wifi is de XIAO RP2040 van Seeed Studio. Op het bordje is een WS2812-RGB-led gemonteerd, die is verbonden met GPIO12. De led moet je overigens eerst nog inschakelen door GPIO11 aan te zetten. Verder is het bordje op twee rijen voorzien van in totaal 14 GPIO-pinnen waarop je externe componenten kunt aansluiten.

Dat maakt dat je met dit minuscule bordje talloze zaken kunt automatiseren. Sluit bijvoorbeeld een sensor aan en verander de kleur van de RGB-led, afhankelijk van het overschrijden van een drempelwaarde. ESPHome maakt dit vrij eenvoudig, omdat je hiermee ook lokaal op het microcontrollerbordje zaken kunt automatiseren zonder dat er wifi-communicatie met Home Assistant nodig is. Het gebrek aan wifi op RP2040-bordjes hoeft je dus niet tegen te houden om ESPHome in te zetten.

12 Kleureffecten

Als voorbeeld tonen we hoe je de RGB-led van de XIAO RP2040 aanstuurt in ESPHome:

 Merk op dat we hier geen wifi configureren en dat we het bordje als seeed_xiao_rp2040 aanduiden. De RGB-led configureren we als een rp2040_pio_led_strip op pin 12 met één led en een lichteffect dat willekeurige kleuren toont. Na het opstarten van de microcontroller schakelen we pin 11 in en starten we daarna het effect. Sla dit bestand op en installeer het handmatig op de XIAO RP2040.

Je zit op de bank en streamt probleemloos een 4K-video op je telefoon, maar zodra je je laptop openklapt om een webpagina te laden, lijkt het alsof de verbinding vastloopt. Ligt het aan de router of aan je computer? In dit artikel leggen we uit waarom wifi-snelheden zo sterk kunnen verschillen per apparaat en wat je eraan kunt doen.

Je betaalt voor een snelle internetverbinding, dus is de verwachting dat elk apparaat in huis die snelheid ook daadwerkelijk haalt. Toch voelt het surfen op je computer soms stroperig aan, terwijl je smartphone ernaast nergens last van heeft. Vaak wordt er direct naar de internetprovider gewezen, maar het probleem zit meestal in de apparatuur zelf. Het verschil in hardware, leeftijd en software tussen mobiele apparaten en computers is namelijk groter dan je denkt. Na het lezen van dit stuk weet je precies waar die vertraging vandaan komt.

Generatiekloof: waarom je laptop vaak achterloopt

Het snelheidsverschil tussen je telefoon en je computer komt vaak neer op een simpele generatiekloof. We vervangen onze telefoons gemiddeld elke twee tot drie jaar, waardoor ze vaak uitgerust zijn met de nieuwste wifi-chips (zoals wifi 6 of 6E). Een laptop gaat vaak veel langer mee, soms wel vijf tot zeven jaar. Hierdoor probeert een verouderde netwerkkaart in je laptop te communiceren met een moderne router, wat resulteert in een lagere maximumsnelheid.

Daarnaast speelt de manier waarop data wordt verwerkt een grote rol. Een telefoon is geoptimaliseerd voor directe consumptie: apps op de achtergrond worden gepauzeerd om de app die je nú gebruikt voorrang te geven. Een computer werkt anders. Terwijl jij probeert te surfen, kan Windows of macOS op de achtergrond bezig zijn met zware updates, het synchroniseren van clouddiensten of het maken van back-ups. Je laptop snoept dus al bandbreedte weg zonder dat jij het doorhebt, waardoor er voor je browser minder overblijft.

Wanneer je laptop de strijd wél wint

De laptop wint het van de telefoon wanneer de omstandigheden optimaal zijn voor stabiliteit in plaats van pure mobiliteit. Als je beschikt over een moderne laptop met een recente netwerkkaart en je bevindt je in dezelfde ruimte als de router, kan de laptop vaak stabieler grote bestanden binnenhalen.

Dat geldt vooral als je laptop verbonden is met de 5GHz-frequentieband. Deze frequentie is veel sneller dan de oude 2.4GHz-band, maar heeft een korter bereik. Als je dicht bij het toegangspunt zit, profiteert je laptop van zijn krachtigere processor om complexe webpagina's sneller op te bouwen dan een telefoon dat kan, mits de verbinding zelf niet de bottleneck is.

Waarom je telefoon soepeler aanvoelt

Het verschil wordt pijnlijk duidelijk zodra je verder van de wifi-bron af gaat zitten, bijvoorbeeld op zolder of in de tuin. Smartphones zijn vaak agressiever geprogrammeerd om het sterkste signaal te pakken of snel tussen frequenties te schakelen. Veel laptops blijven daarentegen te lang plakken op een zwak 5GHz-signaal of vallen onnodig terug op de trage en vaak overvolle 2.4GHz-band (het zogeheten 'sticky client'-probleem).

Daarnaast hebben smartphones een trucje dat laptops helaas moeten missen: wifi-assist (of een vergelijkbare term). Als de wifi even hapert, gebruikt de telefoon ongemerkt een beetje 4G- of 5G-data om de stroom stabiel te houden. Je laptop heeft die optie meestal niet en laat direct een laadicoontje zien. Hierdoor voelt de telefoon sneller aan, terwijl hij eigenlijk een beetje vals speelt door mobiele data bij te schakelen.

Harde grenzen: wanneer traagheid onvermijdelijk is

Er zijn situaties waarin je laptop de strijd sowieso verliest, ongeacht hoe dicht je bij de router zit. Dit zijn de harde grenzen:

Zo check je of jouw hardware het probleem is

Om te bepalen of je laptop de boosdoener is, moet je eerst kijken naar de verbinding. Klik op het wifi-icoon op je laptop en controleer of je verbonden bent met een 5GHz-netwerk (vaak te zien bij Eigenschappen of netwerkinformatie). Is dat niet het geval en sta je wel dicht bij de router? Dan is je netwerkkaart waarschijnlijk verouderd of staan de instellingen niet goed.

Kijk ook eens kritisch naar je gebruik. Heb je toevallig nog applicaties openstaan zoals Steam, OneDrive of Dropbox? Deze programma's kunnen de verbinding volledig dichttrekken. Op een telefoon gebeurt dit zelden automatisch op de achtergrond. Als je laptop ouder is dan vijf jaar, kan een simpele upgrade met een moderne wifi-usb-dongle het probleem vaak al verhelpen, zonder dat je een hele nieuwe computer hoeft aan te schaffen.

Kortom: leeftijd en software maken het verschil

Dat je telefoon sneller is op wifi dan je laptop, komt meestal doordat telefoons nieuwere netwerkchips hebben en slimmer omgaan met datastromen. Laptops hebben vaak last van zware achtergrondprocessen of blijven hangen op een tragere frequentieband. Daarnaast schakelen telefoons bij zwak wifi soms ongemerkt over op 4G/5G, wat de ervaring vloeiender maakt. Controleer of je laptop op de 5GHz-band zit en sluit zware achtergrondprogramma's af om snelheid te winnen.

Tomodachi Life: Waar Dromen Uitkomen komt op 16 april uit voor Nintendo Switch.

Dat heeft Nintendo vanmiddag aangekondigd in een speciale Direct-uitzending die om de game draait. Ondanks dat de game voor de eerste Switch verschijnt, zal hij via backwards compatibility ook speelbaar zijn op Nintendo Switch 2.

In de Tomodachi Life-games van Nintendo kunnen spelers zelf Mii-personages creëren en bijvoorbeeld baseren op het uiterlijk van henzelf, vrienden en familie of beroemdheden. Deze Mii's leiden vervolgens hun eigen leven op een eiland, wat allerlei gekke en hilarische situaties oplevert. Spelers kunnen zelf ook invloed uitoefenen op deze verschillende situaties.

Over Tomodachi Life: Waar Dromen Uitkomen

In de Direct-uitzending werd meer informatie gegeven over het aankomende Tomodachi Life: Waar Dromen Uitkomen. Zo is duidelijk dat spelers hun Mii-personages unieke persoonlijkheden, gewoontes en woningen kunnen geven. Spelers kunnen tijdens de game zien waar de personages aan denken, en ze helpen bij problemen. De tijd in de game verstrijkt daarbij net zo snel als in de echte wereld, wat het de moeite waard maakt om het spel op verschillende momenten op te starten.

Het is daarbij mogelijk om de verschillende Mii-personages kennis met elkaar te laten maken, om te zien wat er vervolgens gebeurd. Personages kunnen bijvoorbeeld praten over hun favoriete eten en filmgenres. Het is daarnaast mogelijk om acht Mii-personages bij elkaar in een huis te laten wonen, wat weer unieke reacties van de personages veroorzaakt.

Op het eiland waar de game zich afspeelt kunnen spelers de personages winkels te laten bezoeken. Bijvoorbeeld een supermarkt waar allerlei etenswaren worden verkocht, of de mogelijkheid om kleding en kostuums te kopen. In een speciale marktkraam worden redelijk geprijsde artikelen meerdere malen per dag ververst.

Ook is er een ontwerpatelier, waar spelers verschillende voorwerpen kunnen maken, waaronder kledingstukken, versiering voor huizen en zelfs huisdieren. Het eiland kan sowieso naar eigen smaak worden ingedeeld, met bankjes, bomen, planten en meer.