Habilite sus proyectos de microcontroladores por menos de $6 con ESP8266

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Para empezar con IoT (la Internet de las cosas), su dispositivo necesita, bueno, una conexión a Internet. Los microcontroladores de Base Arduino no tienen conectividad a Internet por defecto, así que necesitas añadirles Ethernet, escudos Wi-Fi, o adaptadores, o comprar un Arduino que tenga conectividad a Internet integrada. Además de la complejidad, ambos enfoques añaden coste y consumen la ya de por sí preciada memoria RAM flash de Arduino para el espacio del programa, lo que limita lo que puedes hacer.

Otro enfoque es utilizar un ordenador de una sola placa como el Frambuesa Pi o uno similar que ejecute un sistema operativo completo como Linux. El Frambuesa Pi es una opción sólida en muchos casos de uso de IO, pero a menudo es exagerado cuando lo único que realmente quieres hacer es leer un sensor y enviar la lectura a un servidor en la nube. No sólo aumenta potencialmente los costes, la complejidad y el consumo de energía de su proyecto, sino que además está ejecutando un sistema operativo completo que necesita ser parcheado, y tiene una superficie de ataque mucho mayor que un simple microcontrolador. Cuando se trata de dispositivos de IO y seguridad, más simple es mejor, así que puede pasar más tiempo haciendo y menos tiempo parchando lo que ya ha hecho.

Cuando el chip Wi-Fi ESP8266 salió al mercado en 2019 con casi ninguna documentación en inglés, la comunidad de fabricantes estaba intrigada pero no entendía completamente todo su potencial. Gracias a su bajo costo ($2) y a una vibrante comunidad a la que le encanta un buen desafío, los fabricantes rápidamente descubrieron cómo usar el ESP8266 para habilitar Wi-Fi en sus Arduinos. A medida que colaboraban más y más, se dieron cuenta de que el ESP8266 podía servir como un microcontrolador independiente, sin la necesidad de un Arduino que avanzara rápidamente cada par de meses. La comunidad pronto agregó soporte ESP8266 al IDE de Arduino, haciendo que el ESP8266 sea tan fácil de programar como un Arduino. Al ser un habilitador de microcontroladores Wi-Fi de bajo coste y un microcontrolador en sí mismo, el ESP8266 se convirtió rápidamente en la cera para suelos y en la cobertura de postres de los fabricantes más conocidos.

¿Qué es el ESP8266 exactamente? El ESP8266 es una CPU RISC de 32 bits hecha por Espressif Systems. Su reloj funciona por defecto a 80MHz, y tiene 64KB de RAM de instrucciones, 96KB de RAM de datos, y soporta hasta 16MB de flash externo. Estas especificaciones son impresionantes si las comparamos con una Arduino UNO, que funciona a 16MHz, sólo tiene 2KB de SRAM, 32KB de flash, 1KB de EEPROM, y es varias veces más cara. Otra gran diferencia es que el ESP8266 tiene un voltaje de operación de 3.3 voltios mientras que la mayoría de los Arduinos tienen un voltaje de operación de 5 voltios. Ten en cuenta esta diferencia de voltaje cuando extiendas tus conocimientos y proyectos actuales de Arduino al ESP8266 para evitar el humo mágico.

Aunque el chip es el mismo, muchos fabricantes de hardware abierto han desarrollado un vertiginoso conjunto de módulos y placas con características únicas, así que elija sabiamente. Las mayores diferencias son el número de pines expuestos, los tamaños de memoria RAM flash para el almacenamiento de programas y los factores de forma.

El módulo que puso el ESP8266 en el mapa en 2019 es el ESP-01, en la imagen siguiente, donde se puede ver el chip ESP8266, el chip flash RAM y la antena Wi-Fi incorporada.

La parte superior del módulo ESP-01 alberga un chip Wi-Fi ESP8266. Esta foto tiene licencia bajo CC-BY-SA 4.0.

Con un precio de 2 dólares y sólo un poco más grande que su miniatura, el ESP-01 parece la opción perfecta para empezar en el mundo de ESP8266 y IoT, pero viene con algunas limitaciones. En primer lugar, necesita un convertidor de USB a serie para programarlo. A continuación, se necesita una fuente de alimentación de 3,3 voltios para alimentarlo. Tampoco es fácil de usar en la protoboard, así que necesitas usar cables de puente o un adaptador. Por último, sólo dos pines GPIO están expuestos, lo que hace que el dispositivo sea útil, pero no tanto como un Arduino, que tiene muchos más disponibles. En general, el ESP-01 es un dispositivo maravillosamente compacto para proyectos terminados, pero hay mejores placas para empezar y para hacer prototipos.

Para empezar y hacer prototipos, recomiendo la serie NodeMCU o WeMos D1. Estos dispositivos de menos de 6 dólares compensan las limitaciones del ESP-01 al proporcionar conectividad USB a serie integrada, siendo (en su mayoría) compatibles con la protoboard y exponiendo la mayoría, si no todos, los pines GPIO del ESP8266.

El NodeMCU era originalmente convincente porque venía con un firmware especializado que le permite programarlo usando el lenguaje de scripting Lua. Para los aficionados a Arduino como yo, también puedes usar el IDE de Arduino y su lenguaje de programación tipo C. En términos de ser (en su mayoría) amigable con la protoboard, el NodeMCU tiene varias versiones con factores de forma ligeramente diferentes. Personalmente, me gusta el NodeMCU v2 porque es lo suficientemente estrecho para caber en una protoboard donde puedes usar una fila de pines a lo largo de cada lado. Las versiones v1 y v3 son más anchas, por lo que el NodeMCU tendría que montar dos prototipos uno al lado del otro. Una manera fácil de saber si un NodeMCU es un v2 es confirmar que el chip USB a serie es el CP2102 de forma cuadrada (en la imagen siguiente), mientras que las versiones más anchas suelen utilizar el CH340G de forma rectangular.

Tarjeta de desarrollo NodeMCU, basada en el chip Wi-Fi ESP8266. Esta foto tiene licencia bajo CC-BY-SA 4.0.

WeMos también fabrica varias placas basadas en ESP8266. El D1 replica el factor de forma Arduino Uno, que te permite reutilizar muchos de los escudos Arduino que ya tienes. La D1 mini y la D1 mini pro son compatibles con la protoboard como la NodeMCU, pero ambas son más pequeñas que la NodeMCU. El tamaño más compacto expone menos pines GPIO que el NodeMCU, pero estos modelos vienen con un rico surtido de escudos por derecho propio.

¿Qué se puede hacer con el ESP8266? En resumen, mucho. Puede adjuntar sensores y presentar los datos en un servidor web que se ejecute en el propio ESP8266, o registrar los datos en la nube o en un servidor de mensajes MQTT. Si va en sentido contrario, puede conectar una pantalla al ESP8266 para seguir el tiempo, los aviones o cualquier otra cosa que desee. Otros ejemplos incluyen la automatización del hogar con Amazon Alexa y la transmisión a su televisor. Para más ideas, visita Hackaday y YouTube.

En general, he encontrado que el ESP8266 es un complemento perfecto para mi kit de herramientas para el fabricante, junto con mis Pis de raspberry y Arduinos. Dado su bajo costo y vibrante comunidad de usuarios, verás nuevos y emocionantes casos de uso que salen a la luz todos los días.

¿Ha probado el ESP8266? Me encantaría escuchar sobre su experiencia en los comentarios que siguen.

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