ESP

ESP

Família de microcontroladores projetada pela espressif. Os modelos mais utilizados na disciplina são ESP8266-12 e ESP32.

A tensão de alimentação destes controladores é 3.3V. A estratégia de trabalho mais simples e menos arriscada para este componente é ter o circuito todo trabalhando a 3.3V. Caso não seja possível, usar conversores de nível nas interconexões em que for necessário.

A vida útil dos componentes pode diminuir significativamente se este for usado fora das condições de funcionamento. A conexão de saídas do ESP a entradas de componentes que trabalhem a 5V pode causar resultados inesperados (ver considerações sobre níveis lógicos), mas é segura. Já a conexão de entradas do ESP a saídas de componentes que trabalhem a 5V deve ser feita com conversores de nível lógico.

O ESP8266 tem wi-fi integrado, até 4Mbytes de memória FLASH. A capacidade de processamento é tal que conexões HTTPS e EDUROAM não são possíveis.

O ESP32 tem wi-fi, bluetooth low-energy e pinos touch. Sua capacidade de processamento permite conexões HTTPS e EDUROAM.

Configurar ArduinoIDE para programar o ESP8266 ou o ESP32

Atualmente isto está mais estável e com referências consistentes, assim, quem precisa fazer um tutorial não precisa aplicar muito tempo. Considerando como ponto de partida que ArduinoIDE versão 1.6.5 ou mais recente já esteja instalado:

1. Entre em Arquivo->preferências;
2. na linha URLs adicionais de gerenciador de placas acrescente
   1. para ESP8266: http://arduino.esp8266.com/stable/package_esp8266com_index.json
   2. para ESP32: https://dl.espressif.com/dl/package_esp32_index.json referência mais recente, da documentação do fabricante: https://espressif-docs.readthedocs-hosted.com/projects/arduino-esp32/en/latest/installing.html, indica para usar https://raw.githubusercontent.com/espressif/arduino-esp32/gh-pages/package_esp32_index.json
   3. Caso queira os dois, acrescente as duas URLs, separadas por vírgula
3. clique ok;
4. Entre em Ferramentas->placa->gerenciador de placas (talvez leve um tempinho até carregar as placas novas);
5. busque por ESP8266 ou ESP32;
6. instale ESP8266 ou ESP32;

(isto já foi testado em Windows, Linux e Raspbian Stretch no raspberry pi 4)

IMPORTANTE

• 2022-09-24: A versão 2.0.X da IDE para Ubuntu tem bugs que me fizeram voltar para 1.8.19, que é distribuída junto com Ubuntu 22.04;
• 2022-09-24: A porta USB (ex. /dev/ttyUSB0) pode não ser acessível no Ubuntu 22.04 pois o teclado braille impede a montagem. Só consegui fazer funcionar removendo o pacote do teclado braille, com sudo apt remove brltty e rebootando. Ref.: https://askubuntu.com/questions/1410062/installed-arduino-cant-find-dev-usb0-or-dev-acm0)
• O comando para acrescentar usuário ao grupo dialout é: sudo usermod -a -G dialout <username>. Ref.: https://support.arduino.cc/hc/en-us/articles/360016495679-Fix-port-access-on-Linux

Há tutoriais ilustrados para ESP8266 em:

• filipeflop
• robocore
• Arduino
• Instructables

Testar a programação do ESP8266

Consiste em conectar um LED à placa do ESP8266 e fazer o LED acender ou piscar. É uma forma simples, rápida e boa de checar que você achou e ajustou adequadamente as configurações do seu ambiente de desenvolvimento e ele está funcionando bem e se todo seu procedimento para programar o ESP8266 chega ao resultado desejado.

0. monta o circuito;
1. conecta o ESP ao computador usando o cabo USB;
   • apesar do ESP ter o modem wi-fi embutido, a conexão não é automática e a programação é feita pela USB. É possível atualizar o programa over the air (OTA) há exemplo para isso.
   • no linux, um indicador que a conexão foi feita é aparecer em /dev um arquivo ttyUSBn ou ttyACMn onde n é um número;
2. abre IDE do Arduino;
3. seleciona porta;
   • no windows deve aparecer um COMn, onde n é um número. Esta porta representa seu dispositivo. Caso não apareça, pode ser mau-contato no cabo, ou ESP defeituoso, ou falta instalar algum driver no Windows;
   • no linux, deve aparecer ttyUSBn ou ttyACMn;
4. seleciona placa;
   • para o ESP8266, costuma funcionar a escolha por generic ESP8266;
5. Abre o programa que você deseja executar;
6. compila,
   • botão com um checkmark;
   • se alguma ferramenta de programação não estiver instalada, geralmente ocorre erro nesta etapa;
7. envia programa.
   • botão com uma seta;
   • se alguma ferramenta de programação não estiver instalada, ou o cabo estiver com mau-contato, ou o ESP estiver defeituoso, ocorre erro nesta etapa.
   • há modelos de ESP em que, após clicar na seta, é necessário apertar o botão de reset no ESP.

Cada um dos tutoriais ilustrados sugere algo ligeiramente diferente. Se você só tem um LED, siga o do filipeflop. Se você tem LED e resistor, siga o do robocore ou o do Instructables. Se você não tem LED e acredita ou sabe que o LED azul embutido no ESP8266 está funcionando, siga o do Arduino.

Lembre de selecionar a placa: No ArduinoIDE, vá em Ferramentas -> placas e selecione generic esp8266.

Características em comum

Memória de programa do tipo FLASH.

Modo deep-sleep:

• WeMos D1 0 ESP8266
• ESP8266 (Node ESP8266
• ESP32

Uso dos pinos nos ESP

Os ESP são componentes com muitas funcionalidades e, proporcionalmente, poucos pinos externos. Para conciliar essas duas características, os pinos têm múltiplas funções, o que gera restrições de uso em determinadas situações. Esta característica (é uma que) atrapalha o aprendizado. Por isso, na minha opinião, não é o componente preferencial para o primeiro contato com dispositivos. Isto é mais crítico no ESP8266 que no ESP32. Alguns tutoriais apresentam os pinos e usos nos ESP8266:

• randomnerdtutorials
• tttapa

Modos de boot

• https://github.com/esp8266/esp8266-wiki/wiki/Boot-Process#esp-boot-modes
• https://www.esp8266.com/viewtopic.php?f=6&t=8386
• https://esp8266.ru/esp8266-pin-register-strapping/

I2C

I2C é um protocolo de comunicação entre circuitos integrados. Ele permite conectar até 127 dispositivos em um barramento de 2 fios de dados: SCL e SDA (nestes momentos o GND é essencial mas não entra na contagem, e o VCC só é necessário se os dispositivos compartilham a mesma fonte de energia).

A comunicação é feita entre pares de dispositivos e é bi-direcional.

Uma grande variedade de componentes implementam esse protocolo. Por exemplo GY-91 (Acelerômetro), CCS811 (CO2 e temperatura), BMP280 (pressão atmosférica e temperatura), BME280 (pressão atmosférica, temperatura e umidade relativa do ar), DS1307 (RTC).

• tutorial sobre I2C em diy0t

Limite na quantidade de leituras e escritas em memória FLASH

Nivelamento de uso de memória FLASH

Tecnologia em evolução. Em 2017 não havia biblioteca para wear levelling https://forum.micropython.org/viewtopic.php?t=3429.

Para o ESP32, o fabricante informa que há biblioteca para wear levelling https://docs.espressif.com/projects/esp-idf/en/latest/esp32/api-reference/storage/wear-levelling.html

Uso da memória FLASH como sistema de arquivos

https://docs.espressif.com/projects/esp-idf/en/latest/esp32/api-reference/storage/spiffs.html

https://docs.espressif.com/projects/esp-idf/en/latest/esp32/api-reference/storage/vfs.html

https://docs.espressif.com/projects/esp-idf/en/latest/esp32/api-reference/storage/fatfs.html