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Uso ESP8266 con Arduino (Puerto Serie)

El ESP8266 se puede usar con un microcontrolador como Arduino conectado por puerto serie y manejarlo con comandos hayes o programarlo como si de un microcontrolador se tratara con el IDE de Arduino usando el SDK https://github.com/esp8266/Arduino y usar el lenguaje de programación de Arduino (el core de Arduino).

En este capítulo vamos a ver como usarlo con el SDK NONOS donde manejamos el ESP8266 mediante comandos AT.

Web de recursos del ESP8266: http://espressif.com/en/products/hardware/esp8266ex/resources

Los SDK oficiales de expressif son:

El SDK RTOS está basado en FreeRTOS:

Guía de programación de ESP8266 RTOS SDK: http://espressif.com/sites/default/files/documentation/20a-esp8266_rtos_sdk_programming_guide_en.pdf

RTOS es un sistema operativo de tiempo real es un sistema operativo que ha sido desarrollado para aplicaciones de tiempo real. Como tal, se le exige corrección en sus respuestas bajo ciertas restricciones de tiempo. Si no las respeta, se dirá que el sistema ha fallado. Para garantizar el comportamiento correcto en el tiempo requerido se necesita que el sistema sea predecible.

Más información: https://es.wikipedia.org/wiki/Sistema_operativo_de_tiempo_real

SDK NONOS ESP8266

Las versiones del SDK NONOS para ESP8266 es la que usa comandos AT para manejarlos. Las verisiones pueden descargarse desde https://github.com/espressif/ESP8266_NONOS_SDK/releases

El firmware puede descargarse de: https://github.com/espressif/ESP8266_NONOS_SDK/tree/master/bin

Github de expressif: https://github.com/espressif

Pinout ESP8266:

Pines:

  • TX (goes to the 3.3V Rx of the UART USB adapter to the PC)
  • CH_PD (enable/power down, must be pulled to 3.3v directly or via resistor)
  • RESET
  • VCC (3.3v power supply)
  • GND (connect to power ground)
  • GPIO 2
  • GPIO 0 (leave open or pull up for normal, pull down to upload new firmware)
  • RX (goes to the 3.3V Tx of the UART USB adapter to the PC)

Para usar el ESP8266 con Arduino vamos a conectarnos por el puerto serie y mandar comandos AT (hayes) para manejarlo. Este es el esquema.

IMPORTANTE:

  • El ESP8266 va alimentado a 3,3V, ¡no alimentarlo con 5 voltios!
  • El ESP8266 necesita comunicarse vía serie a 3.3V y no tiene entradas tolerantes 5V, por lo que necesita la conversión de nivel para comunicarse con un microcontrolador 5V como la mayoría de los Arduinos

Sin embargo, esta segunda advertencia puede ser ignorada y conectar el puerto serie directamente a Arduino, pero existe el peligro de dañar el módulo.

Con un programador FTDI que tenga salida a 3.3V podemos hacer lo mismo que con un Arduino pero sin ningún peligro.

ESP8266 quick start guide: http://rancidbacon.com/files/kiwicon8/ESP8266_WiFi_Module_Quick_Start_Guide_v_1.0.4.pdf

Guia sparkfun del ESP8266: https://learn.sparkfun.com/tutorials/esp8266-thing-hookup-guide

Level Shifter

Los pines Rx y Tx del ESP8266 no son tolerantes a 5V, por lo tanto para trabajar seguro es conveniente usar un bi-directional level shifter: http://www.adafruit.com/datasheets/txb0108.pdf

Este tipos de dispositivos es necesario para comunicar Arduino con otras MCUs que van a 3.3V, con el ESP8266 y con Raspberry Pi entre otros.

Ejemplo de level shifter para usar con Arduino:

Por lo tanto la primera forma de usar el módulo ESP8266 es comunicarse con él a través del puerto serie y manejarlo mediante los comandos AT (hayes) que tiene en su firmware.

Comandos Hayes

El conjunto de comandos Hayes es un lenguaje desarrollado por la compañía Hayes Communications que prácticamente se convirtió en estándar abierto de comandos para configurar y parametrizar módems. Los caracteres «AT», que preceden a todos los comandos, significan «Atención», e hicieron que se conociera también a este conjunto de comandos como comandos AT. Midiendo la longitud de los bits se puede determinar en detalle la velocidad de transmisión.

Cheatsheet ESP8266: https://cdn.sparkfun.com/datasheets/Wireless/WiFi/ESP8266ModuleV1.pdf

Comandos hayes:

Comandos Hayes para ESP8266:

Proyectos con ESP8266:

Más información:

Videos:

Ejemplo de uso de comandos AT: http://www.seeed.cc/project_detail.html?id=1809

Firmware ESP8266

Como hemos hablado el módulo ESP8266 es un microcontrolador como los que hemos visto con Arduino y podemos cargarle un firmware con un programa que hayamos hecho y compilado con el IDE de Arduino o usar un firmware como el que viene por defecto que es el de comandos hayes.

Además de los firmwares anteriores tenemos otros firmware disponibles como el oficial basado en un RTOS.

Para descargar las herramientas y últimas versiones del firmware usar la web: https://espressif.com/en/products/hardware/esp8266ex/resources

Más información de como actualizar firmware (version actualizada en la parte de ejercicios):

Firmware Update

Para actualizar el firmware necesitamos descargar la herramienta “flash download tools” para el ESP8266 y el firmware con los comandos hayes, además aprovechamos para actualizar a la última versión del firmware.

Para programar recordar y actualizar firmware recordar que el pin GPIO0 debe estar a masa y que hay que un reset del módulo para comenzar la carga del nuevo firmware.

Descarga: https://espressif.com/en/products/hardware/esp8266ex/resources

Descargar la última versión de:

  • Tools / Flash Download Tools (ESP8266 & ESP32)
  • SDK & demos / ESP8266 NONOS SDK

Descargar la herramienta para cargar el firmware: Flash Download Tools (ESP8266 & ESP32) – V3.4.9.2 – 2017.07.17

El firmware para AT es: ESP8266 NONOS SDK V2.1.0 20170505 – V2.1.0 – 2017.05.05

Enlace al firmware: https://github.com/espressif/ESP8266_NONOS_SDK/tree/master/bin

Ficheros: https://github.com/espressif/ESP8266_NONOS_SDK/tree/v2.1.0/bin

Abrir la aplicación Flash download tool y elegir ESP8266. Luego configurar de la siguiente forma:

Configurando los ficheros para BOOT MODE Flash size 8Mbit: 512KB+512KB:

  • boot_v1.2.bin              0x00000
  • user1.1024.new.2.bin        0x01000
  • esp_init_data_default.bin   0xfc000 (optional)
  • blank.bin                   0x7e000
  • blank.bin                  0xfe000

Que se encuentran en el directorio bin del fichero de SDK que nos hemos descargado.

Para comprobar la frecuencia de cristal del módulo y la flash, simplemente dando a start sin seleccionar los ficheros y reseteando el módulo obtendremos la información.

Para cargar el firmware necesitamos un adaptador de USB a serial a 3.3V. Para ello tenemos dos opciones: usar un adaptador o usar un Arduino donde tenga cargado cualquier programa que no haga uso del puerto serie, por ejemplo el blink.

Esquema de conexión con adaptador:

Esquema de conexión con Arduino:

Más información sobre el Firmware update (como referencia no están actualizados):

IMPORTANTE: no descargar nada de fuentes no fiables

Práctica: ESP8266 programado por puerto serie

Conexión con programador FTDI:

Conexión con Arduino:

Conectar un terminal serie a 115200-8-N y mandar el comando AT, si nos responde OK es que ya estamos conectados con el módulo.

Manual oficial de comandos: http://www.espressif.com/sites/default/files/4a-esp8266_at_instruction_set_en_v1.5.4_0.pdf

Ejecutar los siguientes comandos y ver lo que devuelve:

  • AT+RST: reinicia el módulo
  • AT+GMR: versión de firmware
  • AT+CWMODE=3: activa modo AP, comprobar redes wifi
  • AT+CWLAP: para ver las redes wifi
  • AT+CWJAP=”SSID”,”password”: Conectarse a una red wifi (AT+CWJAP=”AndroidAP4628″,”esp8266wifi”)
  • AT+CIFSR: comprobar la IP asignada

Actuar como un cliente TCP:

  • AT+CIPMUX=1: Habilitar múltiples conexiones
  • AT+CIPSTART=4,”TCP”,”google.com”,80: Especifica el canal de conexión que desea conectar (0 – 4), el tipo de protocolo (TCP / UDP), la dirección IP (o el dominio si tiene acceso a DNS) y el número de puerto
  • A continuación, debe especificar la cantidad de datos que desea enviar (después de especificar qué canal). Vamos a enviar “GET / HTTP / 1.0 \ r \ n \ r \ n” que es 18 bytes: AT+CIPSEND=4,18
  • Y recibiremos la respuesta del servidor:
 
+IPD,4,559:HTTP/1.0 301 Moved Permanently
Location: http://www.google.com/
Content-Type: text/html; charset=UTF-8
Date: Sat, 12 Nov 2016 16:37:23 GMT
Expires: Mon, 12 Dec 2016 16:37:23 GMT
Cache-Control: public, max-age=2592000
Server: gws
Content-Length: 219
X-XSS-Protection: 1; mode=block
X-Frame-Options: SAMEORIGIN
Connection: close

<HTML><HEAD><meta http-equiv="content-type" content="text/html;charset=utf-8">
<TITLE>301 Moved</TITLE></HEAD><BODY>


<H1>301 Moved</H1>


The document has moved
<A HREF="http://www.google.com/">here</A>.
</BODY></HTML>
4,CLOSED

Actuar como servidor:

  • Comprobar que IP tenemos con AT+CIFSR
  • AT+CIPSERVER=1,1336:  para poner a escuchar en un puerto, en este caso el 1336
  • Desde otro dispositivo en la red: telnet 192.168.1.2 1336
  • En el puerto serie veré todo lo que se escriba por telnet
  • Para responder desde el ESP8266 debo usar AT+CIPSEND=0,8 seguido del texto. En este caso es el canal 0 y mando 8 caracteres.

Hacer lo mismo pero usando Arduino, para ello conectarlo según el esquema superior y cargar el programa:

 
#include <SoftwareSerial.h>
SoftwareSerial BT1(3, 2); // RX | TX

void setup()
{ Serial.begin(9600);
  BT1.begin(115200);
}

void loop()
{ 
  if (BT1.available())
  { char c = BT1.read();
    Serial.print(c);
  }
  if (Serial.available())
  { char c = Serial.read();
    BT1.print(c);
  }
}

Configurar el baud rate de ESP8266 a 9600 para que funcione mejor con el comando “AT+UART_DEF=9600,8,1,0,0”, puesto que a 115200 da problemas con el puerto serie software.

Para hacer una reseteo de la configuración de fábrica usar el comando: “AT+RESTORE

Hacer un programa con Arduino que se conecte automáticamente a una red y nos muestra la IP asignada:

  • AT+CWMODE_DEF=1
  • AT+CWJAP=”SSID”,”paswword”
  • AT+CIFSR: comprobar la IP asignada

NOTA: si no se quiere usar el software serial por las limitaciones de velocidad, se puede hacer la misma conexión entre Arduino y el ESP8266 que hemos usado para programar el firmware, de forma que los conectamos por el puerto serie hardware. En este caso los comandos que mando desde el monitor serie van directos al ESP8266 en lugar de pasar por el microcontrolador de Arduino.

Solución Ejercicio 61: https://github.com/jecrespo/Aprendiendo-Arduino/tree/master/Ejercicio61-ESP8266

Más información:

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Bluetooth en Arduino

Bluetooth es una especificación industrial para Redes Inalámbricas de Área Personal (WPAN) que posibilita la transmisión de voz y datos entre diferentes dispositivos mediante un enlace por radiofrecuencia en la banda ISM de los 2.4 GHz. Los principales objetivos que se pretenden conseguir con esta norma son:

  • Facilitar las comunicaciones entre equipos móviles.
  • Eliminar los cables y conectores entre estos.
  • Ofrecer la posibilidad de crear pequeñas redes inalámbricas y facilitar la sincronización de datos entre equipos personales.

Se denomina Bluetooth al protocolo de comunicaciones diseñado especialmente para dispositivos de bajo consumo, que requieren corto alcance de emisión y basados en transceptores de bajo costo.

Los dispositivos que incorporan este protocolo pueden comunicarse entre sí cuando se encuentran dentro de su alcance. Las comunicaciones se realizan por radiofrecuencia de forma que los dispositivos no tienen que estar alineados y pueden incluso estar en habitaciones separadas si la potencia de transmisión es suficiente. Estos dispositivos se clasifican como “Clase 1”, “Clase 2” o “Clase 3” en referencia a su potencia de transmisión.

Los dispositivos con Bluetooth también pueden clasificarse según su capacidad de canal:

Versión Ancho de banda
Versión 1.2 1 Mbit/s
Versión 2.0 + EDR 3 Mbit/s
Versión 3.0 + HS 24 Mbit/s
Versión 4.0 32 Mbit/s

La especificación de Bluetooth define un canal de comunicación a un máximo 720 kbit/s (1 Mbit/s de capacidad bruta) con rango óptimo de 10 m (opcionalmente 100 m con repetidores). Opera en la frecuencia de radio de 2,4 a 2,48 GHz con amplio espectro y saltos de frecuencia con posibilidad de transmitir en Full Duplex con un máximo de 1600 saltos por segundo. Los saltos de frecuencia se dan entre un total de 79 frecuencias con intervalos de 1 MHz; esto permite dar seguridad y robustez.

Tanto Bluetooth clásico como Bluetooth de baja energía aplican la característica de salto de frecuencia adaptativa (AFH – Adaptive Frequency Hopping) que detecta interferencias de. Por ejemplo, un dispositivo WLAN 802.11 b, g, n que transmite cercano, si se detecta tal interferencia, el canal se coloca automáticamente en la lista negra. Con el fin de manejar la interferencia temporal, un esquema implementado vuelve a intentar los canales de la lista negra y si la interferencia ha cesado el canal se puede utilizar. AFH impide que Bluetooth interfiera con otras tecnologías inalámbricas cercanas.

El hardware que compone el dispositivo Bluetooth está compuesto por dos partes:

  • un dispositivo de radio, encargado de modular y transmitir la señal.
  • un controlador digital, compuesto por una CPU, un procesador de señales digitales (DSP – Digital Signal Processor) llamado Link Controller (o controlador de Enlace) y de las interfaces con el dispositivo anfitrión.

El LC o Link Controller se encarga del procesamiento de la banda base y del manejo de los protocolos ARQ y FEC de la capa física; además, se encarga de las funciones de transferencia tanto asíncrona como síncrona, la codificación de audio y el cifrado de datos.

Bluetooth de baja energía, también denominada como Bluetooth LE, Bluetooth ULP (Ultra Low Power) y Bluetooth Smart, es una nueva tecnología digital de radio (inalámbrica) interoperable para pequeños dispositivos desarrollada por Bluetooth.

Los dispositivos BlueTooth pueden actuar como Masters o como Slaves. La diferencia es que un BlueTooth Slave solo puede conectarse a un master y a nadie más, en cambio un master BlueTooth, puede conectarse a varios Slaves o permitir que ellos se conecten y recibir y solicitar información de todos ellos, arbitrando las transferencias de información (Hasta un máximo de 7 Slaves).

Cada uno de los dispositivos que se identifican vía BlueTooth presentan una dirección única de 48 bits y además un nombre de dispositivo que nos sirva para identificarlo cómodamente a los humanos. Por eso cuando configuras tu móvil puedes especificar un nombre propio que será el que mostrarás a los demás cuando busquen tu teléfono en la inmediaciones.

La dirección propia también se puede identificar pero lógicamente, es un poco menos cómoda y tiene menos utilidad. Tampoco es raro establecer un protocolo IP sobre transporte BlueTooth, con lo que además de su identificación interna BlueTooth (Equivalente al MAC Ethernet) dispondrá de una dirección IP para conectarse a Internet. Por eso puedes conectarte vía Bluetooth a tu PC, por ejemplo, y a través de él conectarte a internet.

Así pues un nodo BlueTooth puede ser Master o Slave y dispone de una dirección única, así como de un nombre para identificarse y muy habitualmente también incluye un PIN de conexión o número de identificación que debe teclearse para ganar acceso al mismo.

Como el BlueTooth lo desarrolló Nokia para conectar teléfonos móviles, a otros dispositivos como auriculares, micrófonos o conexiones al audio del coche, existe un procedimiento definido que se llama Pairing (o emparejamiento) que vincula a dos dispositivos Bluetooth.

Cuando vinculas dos dispositivos BT, se inicia un proceso en el que ellos se identifican por nombre y dirección interna y se solicitan la clave PIN para autorizar la conexión.

Si el emparejamiento se realiza con éxito, ambos nodos suelen guardar la identificación del otro y cuando se encuentran cerca se vuelven a vincular sin necesidad de intervención manual. (Aunque para que tu BlueTooth pueda enviar o recibir música, debe aceptar otra norma posterior llamada Advanced Audio Distribution Profile (A2DP) y que en caso de ser algún sistema antiguo te impedirá la reproducción.)

Para manejar los módulos Bluetooth usamos comandos Hayes o AT: https://es.wikipedia.org/wiki/Conjunto_de_comandos_Hayes

Comandos AT básicos

  • AT+VERSION, versión del Firmware
  • AT+NAMEXXX, Programa el nombre que queremos presentar cuando alguien nos busque
  • AT+BAUDX, Fija la velocidad de comunicación entre el modulo y la consola según a la siguiente tabla:
    • 1 configura     1200bps
    • 2 configura     2400bps
    • 3 configura     4800bps
    • 4 configura     9600bps (Default)
    • 5 configura     19200bps
    • 6 configura     38400bps
    • 7 configura     57600bps
    • 8 configura     115200bps
  • AT+PINXXXX, configura el número de identificación personal, que se requerirá para establecer la vinculación
  • AT+ROLE Nos informa de si está configurado como Maestro 1, o como esclavo 0.
    • AT+ROLE1  Configura el modulo como Master.
    • AT+ROLE0  Configura el modulo como Slave.

Protocolo base de Bluetooth 802.15: https://es.wikipedia.org/wiki/IEEE_802.15

Los módulos HC-05 y HC-06 son Bluetooth V2. Pero con el tiempo han ido apareciendo módulos como los que conocemos que soportan el protocolo Bluetooth V4.0 o Low Energy al alcance de todos los bolsillos y los fabricantes chinos han empezado a suministrarlos de forma accesible, tales como los modelos HC-08 y HC-10.

El nuevo Bluetooth 4.0 es un nuevo protocolo diseñado pensando en disminuir todo lo posible las necesidades de energía de los dispositivos que lo usan, y de sobre todo de la propia comunicación que tradicionalmente ha sido de consumo insaciable.

Se le suele llamar también BLE por Bluetooth Low Energy, o simplemente Bluetooth LE. Mejora bastante el consumo previo, pero la distancia también disminuye.

BLE: http://www.atmel.com/products/wireless/bluetooth/default.aspx

Un poco de teoría de bluetooth:

Más información:

Bluetooth con Arduino

Para dotar de comunicación bluetooth con Arduino podemos hacerlo de varia formas:

Los módulo más frecuentes en el mercado son los módulos HC-06 y HC-05 que son muy económicos y están disponibles independientes o en modo SHIELD y para zocalo XBEE.

Manual del módulo: https://core-electronics.com.au/attachments/guides/Product-User-Guide-JY-MCU-Bluetooth-UART-R1-0.pdf

Como el módulo BlueTooth es básicamente un nodo BT conectado a un interface serie, podríamos en principio conectar los pines RX y Tx a los equivalentes de Arduino en los pines 0 y 1 digitales, sin más que cruzarlos (BT Tx  a Arduino Rx y BT Rx a Aduano Tx) y de hecho muchos ejemplos en Internet utilizan este esquema y se comunican con el BT mediante las familiares instrucciones de Serial.print ().

Sin embargo, puesto que los pines 0 y 1 se utilizan en la comunicación serie de Arduino con el PC a través del USB y por tanto, si los usamos para comunicar con el modulo BT, perderíamos la conexión con el PC, es mejor usar otros pines.

Para ello tenemos que importar una librería que habilite la comunicación serie con otros pines como es la librería SoftwareSerial.

NOTA el módulo HC-06, a diferencia del HC-05, no espera un terminador de línea como \n, si no que salta por tiempo y debemos tenerlo en cuenta a la hora de hacer el programa de conexión con Arduino.

Un ejemplo de cómo convertir un coche RC en bluetooth:

Ejercicios Bluetooth

El módulo que vamos a usar para las prácticas es el HC-05 que tiene 6 patillas.

El módulo HC-05, que puede configurarse tanto como Master que como Slave, y que además dispone de bastante más parámetros de configuración y capacidades de interrogación.

Mientras que el HC-06 entra en modo de programación en cuanto lo enciendes y mientras no haya nadie conectado por Bluetooth, el HC-05 es ligeramente más complicado de colocar en modo comandos y requiere una cierta manera de arrancado, concretamente requiere que el pin KEY, (que no estaba conectado el caso del HC-06) esté en HIGH cuando encendemos el módulo.

Conexión a Arduino

Como el modulo HC-05 funciona a 3,3 V hay bastante controversia en internet respecto a  si debemos o no, poner divisores de tensión para acceder a los pines del módulo con Arduino. Pero por las pruebas hechas y los tutoriales en principio no es necesario usar un divisor de tensión y  los pines son tolerantes a 5V, pero hacerlo bajo vuestra responsabilidad.

Fijaros que al hacer esta conexión, el LED del módulo HC-05, parpadea continuamente. Esto indica que no está pareado o vinculado. Cuando conectes algo al módulo, esta luz se quedará fija y es la forma de saber si hay conexión o no.

También usaremos un terminal bluetooth en nuestro móvil como:

Para esta práctica usaremos esta configuración:

En primer lugar, para que el HC-05 entre en modo comandos AT, requiere que cuando se enciende el módulo, el pin KEY este HIGH. Por eso hemos conectado la tensión Vcc del módulo BlueTooth al pin 8 de nuestro Arduino.

NOTA: El módulo  que vamos a usar tiene un botón, este botón es el que debemos pulsar para poner el módulo en modo configuración (comandos AT). También para usar algunos de los comandos importantes como AT+NAME, es necesario pulsar el botón al ejecutar el comando y que guarde los cambio.

El consumo del módulo es mínimo y nuestro Arduino es capaz de alimentarlo sin problemas, por eso el módulo se encenderá cuando pongamos HIGH en el pin 8. Esto nos permitirá poner en HIGH el pin digital 9, al iniciar nuestro programa y después levantar el pin 9, de este modo cuando arranque entrará sin más en el modo de comandos AT.

El resto de los pines se conectan de forma que Txd y Rxd se deben conectar cruzados con los pines de comunicación de Arduino, que usaremos mediante la librería software Serial. El pin State refleja, la situación en la que se encuentra el módulo y por ahora no vamos a utilizarlo.

Con este procedimiento garantizamos que el modulo HC-05 entra solo en modo AT comandos, y que nuestra consola nos va a servir para programarlo.

Para mandar comandos AT usaremos este sketch:

#include <SoftwareSerial.h>
SoftwareSerial BT1(10, 11); // RX | TX
void setup()
  { pinMode(8, OUTPUT);        // Al poner en HIGH forzaremos el modo AT
    pinMode(9, OUTPUT);        // cuando se alimente de aqui
    digitalWrite(9, HIGH);
    delay (500) ;              // Espera antes de encender el modulo
    Serial.begin(9600);
    Serial.println("Levantando el modulo HC-06");
    digitalWrite (8, HIGH);    //Enciende el modulo
    Serial.println("Esperando comandos AT:");
    BT1.begin(38400); 
  }

void loop()
  {  if (BT1.available())
           Serial.write(BT1.read());
     if (Serial.available())
        BT1.write(Serial.read());
  }

También podemos usar directamente el FTDI con el siguiente pineado:

Si todo está bien conectado veremos en consola:

Lista de comandos AT:

AT COMMAND LISTING
COMMAND FUNCTION
AT Test UART Connection
AT+RESET Reset Device
AT+VERSION Query firmware version
AT+ORGL Restore settings to Factory Defaults
AT+ADDR Query Device Bluetooth Address
AT+NAME Query/Set Device Name
AT+RNAME Query Remote Bluetooth Device’s
AT+ROLE Query/Set Device Role
AT+CLASS Query/Set Class of Device CoD
AT+IAC Query/Set Inquire Access Code
AT+INQM Query/Set Inquire Access Mode
AT+PSWDAT+PIN Query/Set Pairing Passkey
AT+UART Query/Set UART parameter
AT+CMODE Query/Set Connection Mode
AT+BIND Query/Set Binding Bluetooth Address
AT+POLAR Query/Set LED Output Polarity
AT+PIO Set/Reset a User I/O pin

Referencia de los comandos AT:

Es importante comprender, que en cuanto conectemos algún dispositivo a nuestro modulo Bluettotth HC-05, la luz roja dejará de parpadear y automáticamente saldremos del modo de comandos AT para entrar en el de transporte de información, es decir, cualquier cosa que le enviemos, incluyendo comandos AT, se consideraran texto plano que se reenviará al otro extremos de la conexión Bluetooth.

NOTA para nuestro módulo el parpadeo de las luces es de la siguiente forma:

  • Modo AT (configuración): parpadeo lento
  • Modo normal sin nada conectado: parpadeo rápido
  • Modo normal conectado: parpadeo lento con doble parpadeo

Los valores por defecto del módulo usado son:

  • Name = HC-05
  • Password = 1234
  • Baud rate in communication mode = 9600
  • Baud rate in AT/Command mode = 38400

Probar a mandar comandos AT y luego salir de modo AT con AT+RESET y comunicar entre el móvil y Arduino usando la aplicación “Bluetooth spp tools pro”.

Basic Bluetooth

Hacer el ejercicio basic_bluetooth donde encenderemos el led 13 mandando un 1 y lo apagaremos mandando un 0 desde el móvil con la aplicación: Bluetooth spp tools pro. Enlace: https://play.google.com/store/apps/details?id=mobi.dzs.android.BLE_SPP_PRO

Ejercicio41 – Bluetooth: https://github.com/jecrespo/Aprendiendo-Arduino/tree/master/Ejercicio41-Bluetooth/basic_bluetooth

Interacción Móvil-Arduino

Usar ardudroid para controlar los pines de Arduino desde el móvil:

Mandar a Arduino los datos de los sensores del móvil con sensoduino

Para saber todo sobre el módulo bluetooth y hacer más ejercicios:

Más información:

Wifi en Arduino

El wifi es un mecanismo de conexión de dispositivos electrónicos de forma inalámbrica. Los dispositivos habilitados con wifi como Arduino, pueden conectarse a internet a través de un punto de acceso de red inalámbrica.

Wi-Fi es una marca de la Alianza Wi-Fi, la organización comercial que adopta, prueba y certifica que los equipos cumplen con los estándares 802.11 relacionados a redes inalámbricas de área local.

  • Los estándares IEEE 802.11b, IEEE 802.11g e IEEE 802.11n disfrutan de una aceptación internacional debido a que la banda de 2,4 GHz está disponible casi universalmente, con una velocidad de hasta 11 Mbit/s, 54 Mbit/s y 300 Mbit/s, respectivamente.
  • En la actualidad ya se maneja también el estándar IEEE 802.11ac, conocido como WIFI 5, que opera en la banda de 5 GHz y que disfruta de una operatividad con canales relativamente limpios. La banda de 5 GHz ha sido recientemente habilitada y, además, no existen otras tecnologías (Bluetooth, microondas, ZigBee) que la estén utilizando, por lo tanto existen muy pocas interferencias. Su alcance es algo menor que el de los estándares que trabajan a 2,4 GHz (aproximadamente un 10 %), debido a que la frecuencia es mayor (a mayor frecuencia, menor alcance).

Existen otras tecnologías inalámbricas como Bluetooth que también funcionan a una frecuencia de 2,4 GHz, por lo que puede presentar interferencias con la tecnología wifi. Debido a esto, en la versión 1.2 del estándar Bluetooth actualizó su especificación para que no existieran interferencias con la utilización simultánea de ambas tecnologías, además se necesita tener 40 000 kbit/s.

Existen varias alternativas para garantizar la seguridad de estas redes. Las más comunes son la utilización de protocolos de cifrado de datos para los estándares wifi como el WEP, el WPA, o el WPA2 que se encargan de codificar la información transmitida para proteger su confidencialidad, proporcionados por los propios dispositivos inalámbricos. La mayoría de las formas son las siguientes:

  • WEP, cifra los datos en su red de forma que sólo el destinatario deseado pueda acceder a ellos. Los cifrados de 64 y 128 bits son dos niveles de seguridad WEP. WEP codifica los datos mediante una “clave” de cifrado antes de enviarlo al aire. Este tipo de cifrado no está recomendado debido a las grandes vulnerabilidades que presenta ya que cualquier cracker puede conseguir sacar la clave, incluso aunque esté bien configurado y la clave utilizada sea compleja.
  • WPA: presenta mejoras como generación dinámica de la clave de acceso. Las claves se insertan como dígitos alfanuméricos.
  • WPA2 (estándar 802.11i): que es una mejora relativa a WPA. En principio es el protocolo de seguridad más seguro para Wi-Fi en este momento. Sin embargo requieren hardware y software compatibles, ya que los antiguos no lo son. Utiliza el algoritmo de cifrado AES (Advanced Encryption Standard).
  • IPSEC (túneles IP) en el caso de las VPN y el conjunto de estándares IEEE 802.1X, que permite la autenticación y autorización de usuarios.
  • Filtrado de MAC, de manera que solo se permite acceso a la red a aquellos dispositivos autorizados. Es lo más recomendable si solo se va a usar con los mismos equipos, y si son pocos.
  • Ocultación del punto de acceso: se puede ocultar el punto de acceso (router) de manera que sea invisible a otros usuarios.

Dispositivos de distribución o de red en wifi son:

  • Los puntos de acceso son dispositivos que generan un set de servicio, que podría definirse como una red wifi a la que se pueden conectar otros dispositivos. Los puntos de acceso permiten, en resumen, conectar dispositivos de forma inalámbrica a una red existente. Pueden agregarse más puntos de acceso a una red para generar redes de cobertura más amplia, o conectar antenas más grandes que amplifiquen la señal.
  • Los repetidores inalámbricos son equipos que se utilizan para extender la cobertura de una red inalámbrica, éstos se conectan a una red existente que tiene señal más débil y crean una señal limpia a la que se pueden conectar los equipos dentro de su alcance. Algunos de ellos funcionan también como punto de acceso.
  • Los enrutadores inalámbricos son dispositivos compuestos, especialmente diseñados para redes pequeñas (hogar o pequeña oficina). Estos dispositivos incluyen, un enrutador (encargado de interconectar redes, por ejemplo, nuestra red del hogar con Internet), un punto de acceso (explicado más arriba) y generalmente un conmutador que permite conectar algunos equipos vía cable (Ethernet y USB). Su tarea es tomar la conexión a Internet, y brindar a través de ella acceso a todos los equipos que conectemos, sea por cable o en forma inalámbrica.

Los estándares 802.11b y 802.11g utilizan la banda de 2,4 GHz. En esta banda se definieron 11 canales utilizables por equipos wifi, que pueden configurarse de acuerdo a necesidades particulares. Sin embargo, los 11 canales no son completamente independientes (un canal se superpone y produce interferencias hasta un canal a 4 canales de distancia). El ancho de banda de la señal (22 MHz) es superior a la separación entre canales consecutivos (5 MHz), por eso se hace necesaria una separación de al menos 5 canales con el fin de evitar interferencias entre celdas adyacentes, ya que al utilizar canales con una separación de 5 canales entre ellos (y a la vez cada uno de estos con una separación de 5 MHz de su canal vecino) entonces se logra una separación final de 25 MHz, lo cual es mayor al ancho de banda que utiliza cada canal del estándar 802.11, el cual es de 22 MHz. Tradicionalmente se utilizan los canales 1, 6 y 11, aunque se ha documentado que el uso de los canales 1, 5, 9 y 13 (en dominios europeos) no es perjudicial para el rendimiento de la red.

Esta asignación de canales usualmente se hace sólo en el Punto de acceso, pues los “clientes” automáticamente detectan el canal, salvo en los casos en que se forma una red “Ad-Hoc” o punto a punto cuando no existe punto de acceso.

Canales en 802.11 (wifi) frente a 802.15.4 (zigbee):

Y dentro del espectro electromagnético:

ISM (Industrial, Scientific and Medical) son bandas reservadas internacionalmente para uso no comercial de radiofrecuencia electromagnética en áreas industrial, científica y médica. En la actualidad estas bandas han sido popularizadas por su uso en comunicaciones WLAN (e.g. Wi-Fi) o WPAN (e.g. Bluetooth).

El uso de estas bandas de frecuencia está abierto a todo el mundo sin necesidad de licencia, respetando las regulaciones que limitan los niveles de potencia transmitida. Este hecho fuerza a que este tipo de comunicaciones tengan cierta tolerancia frente a errores y que utilicen mecanismos de protección contra interferencias, como técnicas de ensanchado de espectro

El espectro de RF para las comunicaciones inalámbricas pertenecientes a dispositivos compatibles con IEEE 802.11 opera en bandas de frecuencias de 2,4 GHz y 5 GHz y cada una de estas bandas tiene su propio comportamiento único que tiene un impacto directo en el rendimiento de la red.

Además, el 802.11n puede utilizar la banda de 5 GHz, que es casi siempre menos concurrida y con menos interferencia que la banda de 2,4 GHz. Pero también funciona en 2,4 GHz, y los clientes 802.11n pueden asociarse con facilidad allí. La Tabla 1 muestra las frecuencias disponibles para los diferentes tipos de clientes inalámbricos.

IEEE 802.11ac (también conocido como WiFi 5G o WiFi Gigabit) es una mejora a la norma IEEE 802.11n, se ha desarrollado entre el año 2011 y el 2013, y finalmente aprobada en enero de 2014.

El estándar consiste en mejorar las tasas de transferencia hasta 433 Mbit/s por flujo de datos, consiguiendo teóricamente tasas de 1.3 Gbit/s empleando 3 antenas. Opera dentro de la banda de 5 GHz, amplía el ancho de banda hasta 160 MHz (40 MHz en las redes 802.11n), utiliza hasta 8 flujos MIMO e incluye modulación de alta densidad (256 QAM).

Wi-Fi Direct es una norma que permite que varios dispositivos Wi-Fi se conecten entre sí sin necesidad de un punto de acceso intermedio.

Wi-Fi Direct incrusta en esencia un punto de acceso en forma de software (Soft AP), en cualquier dispositivo que deba soportar Direct. El soft AP proporciona una versión de Wi-Fi Protected Setup al ser pulsado el botón o con la configuración basada en PIN. Cuando un dispositivo ingresa al rango del anfitrión Wi-Fi Direct, éste se puede conectar usando el protocolo ad hoc existente, y luego recolecta información de configuración usando una transferencia del mismo tipo de la de Protected Setup. La conexión y configuración se simplifica de tal forma que algunos sugieren que esto podría reemplazar al Bluetooth en algunas situaciones. El estándar también incluye seguridad WPA2 y ofrece controlar el acceso a redes corporativas. Los dispositivos certificados para Wi-Fi Direct se pueden conectar “uno a uno” o “uno a muchos”, y no todos los productos conectados necesitan tener Wi-Fi Direct. Con un solo dispositivo Wi-Fi Direct habilitado se pueden conectar dispositivos con el estándar previo de Wi-Fi.

Además de funcionar en diferentes canales, varias redes Wi-Fi pueden compartir canalesUn conjunto de servicios (Sevice Set) es el conjunto de todos los dispositivos asociados con una red Wi-Fi particular. El conjunto de servicios puede ser local, independiente, extendido o de malla. Cada conjunto de servicios tiene un identificador asociado, el identificador de conjunto de servicios (SSID) de 32 bytes, que identifica la red en particular. El SSID se configura dentro de los dispositivos que se consideran parte de la red, y se transmite en los paquetes. Los receptores ignoran paquetes inalámbricos de redes con un SSID diferente.

Los nodos Wi-Fi que funcionan en modo ad-hoc se refieren a dispositivos que hablan directamente entre sí sin necesidad de hablar primero con un punto de acceso. Por ejemplo las impresoras.

Cada vez más en los últimos años, se han incorporado módulos Wi-Fi embebidos que incorporan un sistema operativo en tiempo real y proporcionan un medio simple de comunicación sin cables para cualquier dispositivo que que disponga de un puerto serie. Esto permite el diseño de dispositivos de monitorización simples. Un ejemplo es un dispositivo portátil de electrocardiograma que monitorea a un paciente en casa. Este dispositivo habilitado para Wi-Fi puede comunicarse a través de Internet usando la red wifi del paciente.

Estos módulos Wi-Fi están diseñados por OEMs para que los implementadores sólo necesiten un conocimiento mínimo de Wi-Fi para proporcionar conectividad Wi-Fi para sus productos.

En junio de 2014, Texas Instruments presentó el primer microcontrolador ARM Cortex-M4 con una MCU dedicada Wi-Fi embebida, el SimpleLink CC3200. Hace que los sistemas embebidos con conectividad Wi-Fi sean posibles de construir como dispositivos de un solo chip, lo que reduce su costo y tamaño mínimo, lo que hace más práctico para construir controladores de red inalámbrica en objetos ordinarios de bajo costo

Otro ejemplo es el del Arduino MKR1000 que usa el microcontrolador ATSAMW25 (http://www.atmel.com/devices/ATSAMW25.aspx) con un módulo wifi y otro de criptoauteticación incluido.

Más información:

A Arduino es posible añadirle conectividad Wifi de forma muy sencilla y ampliar las posibilidades de este microcontrolador con comunicación inalámbrica Wifi.

Hay varias formas de añadir hardware Wifi a Arduino, ya sea con un shield, una breakout board específica, con microcontroladores que tenga wifi integrado o con placas Arduinos que tenga chip wifi en la misma placa. Veamos varios casos de estos tipos, como conectarlos y usarlos, así como las librerías a usar en cada caso.

Buena parte de los visto en Ethernet con Arduino, es válido para wifi, puesto que el protocolo tcp/ip usado es el mismo y solo cambia el medio de comunicación. Trasladar un proyecto de ethernet a wifi es sencillo, solo cambiando la librería para usar el hardware y adaptar los comando en función de los métodos que tengan las librerías.

ESP8266

El ESP8266 es un chip Wi-Fi de bajo coste con pila TCP/IP completa y capacidad de MCU (Micro Controller Unit) producida por el fabricante chino Espressif Systems, con sede en Shanghai.

El chip primero llegó a la atención de los fabricantes occidentales en agosto de 2014 con el módulo ESP-01. Este pequeño módulo permite a los microcontroladores conectarse a una red Wi-Fi y realizar conexiones TCP/IP sencillas utilizando comandos de tipo Hayes. Sin embargo, en ese momento casi no había documentación en inglés sobre el chip y los comandos que aceptaba. El precio muy bajo y el hecho de que había muy pocos componentes externos en el módulo que sugiere que podría ser muy barato en el volumen, atrajo a muchos hackers para explorar el módulo, el chip y el software en él, así como para traducir La documentación china.

El ESP8285 es un ESP8266 con 1 MB de flash incorporado, lo que permite dispositivos de un solo chip capaces de conectarse a Wi-Fi. Muchos encapsulados del ESP8266 viene con 1 MB de flash.

El esp8266 es un módulo muy de moda que va alimentado a 3.3V y que hay mucha documentación en internet. Este se presenta con muchos encapsulados: http://www.esp8266.com/wiki/doku.php?id=esp8266-module-family

Características:

  • 32-bit RISC CPU: Tensilica Xtensa LX106 running at 80 MHz*
  • 64 KiB of instruction RAM, 96 KiB of data RAM
  • External QSPI flash – 512 KiB to 4 MiB* (up to 16 MiB is supported)
  • IEEE 802.11 b/g/n Wi-Fi
  • 16 GPIO pins
  • SPI, I²C,
  • I²S interfaces with DMA (sharing pins with GPIO)
  • UART on dedicated pins, plus a transmit-only UART can be enabled on GPIO2
  • 1 port 10-bit ADC

* Both the CPU and flash clock speeds can be doubled by overclocking on some devices. CPU can be run at 160 MHz and flash can be sped up from 40 MHz to 80 MHz.

A finales de octubre de 2014, Espressif lanzó un kit de desarrollo de software (SDK) que permite programar el chip, eliminando la necesidad de un microcontrolador por separado. Desde entonces, ha habido muchos lanzamientos oficiales de SDK; Espressif mantiene dos versiones del SDK – una basada en RTOS y la otra basada en callbacks.

Una alternativa al SDK oficial de Espressif es el open source esp-open-sdk que se basa en la cadena de herramientas (toolchain) GCC. ESP8266 utiliza el microcontrolador Cadence Tensilica LX106 y la cadena de herramientas GCC que es de código abierto y mantenida por Max Filippov. Otra alternativa es “Unofficial Development Kit” de Mikhail Grigorev.

Otros SDK de código abierto para el ESP8266:

  • NodeMCU: un firmware basado en Lua.
  • Arduino: un firmware basado en C ++. Este núcleo permite que la CPU ESP8266 y sus componentes Wi-Fi sean programados como cualquier otro dispositivo Arduino. El Arduino Core ESP8266 está disponible a través de GitHub: https://github.com/esp8266/Arduino y cuyo reference es https://github.com/esp8266/Arduino/blob/master/doc/reference.md
  • MicroPython: una implementación de Python para dispositivos embebidos a la plataforma ESP8266.
  • ESP8266 BASIC: Un intérprete básico de código abierto específicamente diseñado para el Internet de las cosas.
  • Mongoose Firmware: Un firmware de código abierto con servicio gratuito en la nube: https://github.com/cesanta/mongoose-iot

Github del foro ESP8266: https://github.com/esp8266

El módulo WIFI ESP8266, que es algo muy parecido a los módulos Bluetooth y que al igual que ellos incluye toda la electrónica necesaria para la comunicación Radio Frecuencia en la banda WFI, así como la pila TCP/IP y que se comunica con nosotros a través de un puerto serie. De hecho, exactamente igual que los modos HC-06 y HC-05 se gobierna mediante comandos AT (comandos hayes https://es.wikipedia.org/wiki/Conjunto_de_comandos_Hayes) y todo por un precio similar al de los Bluetooth.

Dentro de la gran cantidad de usos para este módulo caben destacar los siguientes:

  • Electrodomésticos conectados.
  • Automatización del hogar.
  • Automatización de la industria.
  • Cámaras IP.
  • Redes de sensores.
  • Wereables.
  • IoT (Internet of Things o Internet de las Cosas)
  • IIoT (Industrial Internet of Things o Internet de las Cosas para el sector Industrial)

Más información:

Características

Datos de ESP8266 de datasheet:

  • 802.11 b/g/n
  • Integrated low power 32-bit MCU
  • Integrated 10-bit ADC • Integrated TCP/IP protocol stack
  • Integrated TR switch, balun, LNA, power amplifier and matching network
  • Integrated PLL, regulators, and power management units
  • Supports antenna diversity
  • WiFi 2.4 GHz, support WPA/WPA2
  • Support STA/AP/STA+AP operation modes
  • Support Smart Link Function for both Android and iOS devices
  • SDIO 2.0, (H) SPI, UART, I2C, I2S, IR Remote Control, PWM, GPIO
  • STBC, 1×1 MIMO, 2×1 MIMO
  • A-MPDU & A-MSDU aggregation & 0.4s guard interval
  • Deep sleep power <10uA, Power down leakage current < 5uA
  • Wake up and transmit packets in < 2ms
  • Standby power consumption of < 1.0mW (DTIM3) • +20 dBm output power in 802.11b mode
  • Operating temperature range -40C ~ 125C
  • FCC, CE, TELEC, WiFi Alliance, and SRRC certified

EL ESP8266 no tiene ROM y usa una ROM externa SPI y soporta hasta 16MB.

Web Oficial del producto: https://espressif.com/en/products/hardware/esp8266ex/overview

Recursos: https://espressif.com/en/products/hardware/esp8266ex/resources

Datasheet: https://espressif.com/sites/default/files/documentation/0a-esp8266ex_datasheet_en.pdf

Tabla de consumo del módulo ESP8266:

Si queremos alimentar el módulo ESP8266 con Arduino debemos ver las limitaciones de Arduino: pin power limitations: http://playground.arduino.cc/Main/ArduinoPinCurrentLimitations, a 5V la limitación es de 1A del regulador de tensión. Como va alimentado a 3.3V la limitación es de 150mA limitado por el regulador de tensión. Regulador http://www.ti.com/lit/ds/symlink/lp2985-33.pdf, por lo tanto alimentar el ESP8266 desde el pin de 3.3V puede dar problemas y es recomendable usar otra fuente de alimentación.

Pinout ESP8266:

Pinout placas: http://www.pighixxx.com/test/portfolio-items/esp8266/?portfolioID=360

Diagrama de bloques

Los módulos ESP8266 los podemos encontrar en diferentes encapsulados y placas:

Interesante artículo sobre que módulo wifi ESP8266 elegir: http://polaridad.es/esp8266-modulo-wifi-elegir-caracteristicas/

ESP WROOM otro encapsulado ya trae una memoria Flash SPI de 2MB y con certificación FCC y CE:

Características de los módulos:

Name Active pins Pitch Form factor LEDs Antenna Shielded? dimensions (mm) Notes
ESP-01 6 0.1″ 2×4 DIL Yes PCB trace No 14.3 × 24.8
ESP-02 6 0.1″ 2×4 castellated No U-FL connector No 14.2 × 14.2
ESP-03 10 2 mm 2×7 castellated No Ceramic No 17.3 × 12.1
ESP-04 10 2 mm 2×4 castellated No None No 14.7 × 12.1
ESP-05 3 0.1″ 1×5 SIL No U-FL connector No 14.2 × 14.2
ESP-06 11 misc 4×3 dice No None Yes 14.2 × 14.7 Not FCC approved
ESP-07 14 2 mm 2×8 pinhole Yes Ceramic + U-FL connector Yes 20.0 × 16.0 Not FCC approved
ESP-08 10 2 mm 2×7 castellated No None Yes 17.0 × 16.0 Not FCC approved
ESP-09 10 misc 4×3 dice No None No 10.0 × 10.0
ESP-10 3 2 mm? 1×5 castellated No None No 14.2 × 10.0
ESP-11 6 0.05″ 1×8 pinhole No Ceramic No 17.3 × 12.1
ESP-12 14 2 mm 2×8 castellated Yes PCB trace Yes 24.0 × 16.0 FCC and CE approved[14]
ESP-12E 20 2 mm 2×8 castellated Yes PCB trace Yes 24.0 × 16.0 4 MB Flash
ESP-12F 20 2 mm 2×8 castellated Yes PCB trace Yes 24.0 × 16.0 FCC and CE approved. Improved antenna performance. 4 MB Flash
ESP-13 16 1.5 mm 2×9 castellated No PCB trace Yes W18.0 x L20.0 Marked as ″FCC″. Shielded module is placed sideways, as compared to the ESP-12 modules.
ESP-14 22 2 mm 2×8 castellated +6 No PCB trace Yes 24.3 x 16.2

En nuestro caso vamos a usar el ESP-01:

Esquemático:

Wiki: https://nurdspace.nl/ESP8266

Módulo usado:

También tenemos placas basadas en ESP8266 e incluso con puerto USB integrado:

Y un Shield ESP8266 para Arduino: https://www.sparkfun.com/products/13287

Más información:

El sucesor del ESP8266 puede que sea el ESP32 https://espressif.com/en/products/hardware/esp32/overview con wifi + bluetooth y más potente.

Datasheet ESP32: https://espressif.com/sites/default/files/documentation/esp32_datasheet_en.pdf

Primeras impresiones sobre el ESP32: https://www.sparkfun.com/news/2017

Características ESP32:

  • CPU: Xtensa Dual-Core 32-bit LX6 microprocessor, operating at 160 or 240 MHz and performing at up to 600 DMIPS
  • Memory: 520 KiB SRAM
  • Wireless connectivity:
    • Wi-Fi: 802.11b/g/n/e/i
    • Bluetooth: v4.2 BR/EDR and BLE
  • Peripheral interfaces:
    • 12-bit SAR ADC up to 18 channels
    • 2 × 8-bit DACs
    • 10 × touch sensors
    • Temperature sensor
    • 4 × SPI
    • 2 × I²S
    • 2 × I²C
    • 3 × UART
    • 1 SD/SDIO/MMC host
    • 1 slave (SDIO/SPI)
    • Ethernet MAC interface with dedicated DMA and IEEE 1588 support
    • CAN bus 2.0
    • IR (TX/RX)
    • Motor PWM
    • LED PWM up to 16 channels
    • Hall effect sensor
    • Ultra low power analog pre-amplifier
  • Security:
    • IEEE 802.11 standard security features all supported, including WFA, WPA/WPA2 and WAPI
    • Secure boot
    • Flash encryption
    • 1024-bit OTP, up to 768-bit for customers
    • Cryptographic hardware acceleration: AES, SHA-2, RSA, ECC, Random Number Generator (RNG)

Uso ESP8266 con Arduino (Puerto Serie)

El ESP8266 se puede usar con un microcontrolador como Arduino conectado por puerto serie y manejarlo con comandos hayes o programarlo como si de un microcontrolador se tratara con el IDE de Arduino usando el SDK https://github.com/esp8266/Arduino y usar el lenguaje de programación de Arduino (el core de Arduino).

Pines:

  • TX (goes to the 3.3V Rx of the UART USB adapter to the PC)
  • CH_PD (enable/power down, must be pulled to 3.3v directly or via resistor)
  • RESET
  • VCC (3.3v power supply)
  • GND (connect to power ground)
  • GPIO 2
  • GPIO 0 (leave open or pull up for normal, pull down to upload new firmware)
  • RX (goes to the 3.3V Tx of the UART USB adapter to the PC)

Para usar el ESP8266 con Arduino vamos a conectarnos por el puerto serie y mandar comandos AT (hayes) para manejarlo. Este es el esquema.

IMPORTANTE:

  • El ESP8266 va alimentado a 3,3V, ¡no alimentarlo con 5 voltios!
  • El ESP8266 necesita comunicarse vía serie a 3.3V y no tiene entradas tolerantes 5V, por lo que necesita la conversión de nivel para comunicarse con un microcontrolador 5V como la mayoría de los Arduinos

Sin embargo, esta segunda advertencia puede ser ignorada y conectar el puerto serie directamente a Arduino, pero existe el peligro de dañar el módulo.

Con un programador FTDI que tenga salida a 3.3V podemos hacer lo mismo que con un Arduino pero sin ningún peligro.

ESP8266 quick start guide: http://rancidbacon.com/files/kiwicon8/ESP8266_WiFi_Module_Quick_Start_Guide_v_1.0.4.pdf

Guia sparkfun del ESP8266: https://learn.sparkfun.com/tutorials/esp8266-thing-hookup-guide

Ejemplo de level shifter para usar con Arduino:

Cheatsheet: https://cdn.sparkfun.com/datasheets/Wireless/WiFi/ESP8266ModuleV1.pdf

Por lo tanto la primera forma de usar el módulo ESP8266 es comunicarse con él a través del puerto serie y manejarlo mediante los comandos AT (hayes) que tiene en su firmware.

El conjunto de comandos Hayes es un lenguaje desarrollado por la compañía Hayes Communications que prácticamente se convirtió en estándar abierto de comandos para configurar y parametrizar módems. Los caracteres «AT», que preceden a todos los comandos, significan «Atención», e hicieron que se conociera también a este conjunto de comandos como comandos AT. Midiendo la longitud de los bits se puede determinar en detalle la velocidad de transmisión.

Comandos hayes:

Comandos Hayes para ESP8266:

Proyectos con ESP8266:

Más información:

Videos:

Uso ESP8266 con IDE Arduino

Hemos visto como realizar las conexiones y vimos los comandos AT que nos permiten configurar las acciones del WIFI. El ESP8266 dispone internamente de un pequeño procesador, prácticamente es capaz de replicar casi cualquier cosa los Arduinos puedan hacer. Así que los proyectos con sensores más Arduinos que envían los datos a la WIFI mediante un ESP8266, es muy probable que podamos ahorrarnos el Arduino en el proceso.

Gracias a un firmware basado en C ++, permite que la CPU ESP8266 y sus componentes Wi-Fi sean programados como cualquier otro dispositivo Arduino.

  • Puedes desarrollar con el mismo IDE que ya conoces
  • Han hecho un Cross compiler, de forma que prácticamente utilizas los mismos comandos que utilizas con Arduino, con lo que te ahorras aprender nada nuevo
  • Dependiendo del modelo de ESP8266 que tengas, dispones de más o menos pines disponibles con PWM y otras cosas más como I2C y SPI, pero para el modelo ESP8266-01 solo tienes dos pines disponibles GPIO0 y GPIO2
  • Puedes programar el procesador de tu ESP8266 exactamente como si fuera un Arduino con los mismos comandos, y en lo que se refiere a la WIFI, puedes olvidarte de los comandos AT, porque incluye una serie de librerías, que imitan la librería WIFI de Arduino con lo que se pueden reutilizar muchos programas.  

El Arduino Core ESP8266 está disponible a través de GitHub: https://github.com/esp8266/Arduino

Reference de Arduino core a ESP8266: https://github.com/esp8266/Arduino/blob/master/doc/reference.md

Toda la documentación del soporte de Arduino core a ESP8266: https://github.com/esp8266/Arduino/tree/master/doc

Documentación de la librería esp8266wifi: https://github.com/esp8266/Arduino/tree/master/doc/esp8266wifi que usa los mismos métodos que https://www.arduino.cc/en/Reference/WiFi

Podemos descargar un IDE ya configura para ESP8266 de https://github.com/esp8266/Arduino/releases/

O podemos instalar el soporte a terceros en nuestro IDE simplemente añadiendo el texto “http://arduino.esp8266.com/stable/package_esp8266com_index.json” en propiedades:

Y luego desde el gestor de tarjetas dar a instalar al soporte para ESP8266.

ESP8266 Community: http://arduino.esp8266.com/stable/package_esp8266com_index.json

  • Generic ESP8266 modules
  • Olimex MOD-WIFI-ESP8266
  • NodeMCU 0.9 (ESP-12)
  • NodeMCU 1.0 (ESP-12E)
  • Adafruit HUZZAH ESP8266 (ESP-12)
  • SparkFun Thing
  • SweetPea ESP-210
  • WeMos D1
  • WeMos D1 mini

Para instalar el Arduino Core ESP8266 en nuestro IDE de Arduino seguir las instrucciones: http://www.instructables.com/id/Setting-Up-the-Arduino-IDE-to-Program-ESP8266/?ALLSTEPS

IMPORTANTE: Cuando cargas un sketch en el ESP8266 con el IDE Arduino estamos cargando en la flash de ESP8266 un nuevo firmware borrando el que viene por defecto visto anteriormente para manejar el módulo con comando hayes.

Otras características de este soporte:

  • Actualización OTA
  • Soporta muchas de las librerías de Arduino y otras librerías hechas por terceros está ya adaptadas para usar con el ESP8266.

Más información:

Firmware ESP8266

Como hemos hablado el módulo ESP8266 es un microcontrolador como los que hemos visto con Arduino y podemos cargarle un firmware con un programa que hayamos hecho y compilado con el IDE de Arduino o usar un firmware como el que viene por defecto que es el de comandos hayes.

Además de los firmwares anteriores tenemos otros firmware disponibles como el oficial basado en un RTOS.

Para descargar las herramientas y últimas versiones del firmware usar la web: https://espressif.com/en/products/hardware/esp8266ex/resources

Más información de como actualizar firmware (version actualizada en la parte de ejercicios):

Ejercicios ESP8266

Conexión a Arduino

Lo primero es decir que este es módulo muy sencillo y diseñado desde el principio con la Internet of Things en mente (IOT), y por eso incluye todo lo necesario para conectarse a un punto de acceso WIFI mediante comandos de texto AT, vía un puerto serie, que puede ser configurada a diferentes velocidades.

Una vez que lo configuramos para que se conecte a nuestra WIFI, el módulo es capaz de enviar información que le remitimos vía la puerta serie a una dirección IP y puerto que deseemos.

Cuando se trata de recibir, limpia todo el empaquetado TCP/IP y nos reenvía por la puerta serie la información de datos limpia, con lo que tiene la enorme virtud de permitirnos olvidarnos de la gestión del TCP/IP y de las demandas de procesador y memoria que suponen. A cambio no es exactamente una conexión WIFI, porque no tenemos acceso al stack o al socket IP pero para el Arduino esto es casi una ventaja.

La fuente interna de 3.3V del Arduino da un máximo de 150 mA, cuando el consumo del módulo suele ser en el arranque bastante superior a esto, lo que le llevará a unos arranques poco fiables, y aunque se acaba consiguiendo, deben repetirse una y otra vez. En nuestro caso usaremos una fuente externa de alimentación de 3.3V para alimentar este módulo ESP8266.

ESP8266 programado por puerto serie

Conexión con programador FTDI:

Conexión con Arduino:

Conectar un terminal serie a 115200-8-N y mandar el comando AT, si nos responde OK es que ya estamos conectados con el módulo.

Manual oficial de comandos: http://www.espressif.com/sites/default/files/4a-esp8266_at_instruction_set_en_v1.5.4_0.pdf

Ejecutar los siguientes comandos y ver lo que devuelve:

  • AT+RST: reinicia el módulo
  • AT+GMR: versión de firmware
  • AT+CWMODE=3: activa modo AP, comprobar redes wifi
  • AT+CWLAP: para ver las redes wifi
  • AT+CWJAP=”SSID”,”password”: Conectarse a una red wifi (AT+CWJAP=”AndroidAP4628″,”esp8266wifi”)
  • AT+CIFSR: comprobar la IP asignada

Actuar como un cliente TCP:

  • AT+CIPMUX=1: Habilitar múltiples conexiones
  • AT+CIPSTART=4,”TCP”,”google.com”,80: Especifica el canal de conexión que desea conectar (0 – 4), el tipo de protocolo (TCP / UDP), la dirección IP (o el dominio si tiene acceso a DNS) y el número de puerto
  • A continuación, debe especificar la cantidad de datos que desea enviar (después de especificar qué canal). Vamos a enviar “GET / HTTP / 1.0 \r \n \r \n” que es 18 bytes: AT+CIPSEND=4,18
  • Y recibiremos la respuesta del servidor:

+IPD,4,559:HTTP/1.0 301 Moved Permanently
Location: http://www.google.com/
Content-Type: text/html; charset=UTF-8
Date: Sat, 12 Nov 2016 16:37:23 GMT
Expires: Mon, 12 Dec 2016 16:37:23 GMT
Cache-Control: public, max-age=2592000
Server: gws
Content-Length: 219
X-XSS-Protection: 1; mode=block
X-Frame-Options: SAMEORIGIN
Connection: close
<HTML><HEAD><meta http-equiv=”content-type” content=”text/html;charset=utf-8″>
<TITLE>301 Moved</TITLE></HEAD><BODY>
<H1>301 Moved</H1>
The document has moved
<A HREF=”http://www.google.com/”>here</A&gt;.
</BODY></HTML>
4,CLOSED

Actuar como servidor:

  • Comprobar que IP tenemos con AT+CIFSR
  • AT+CIPSERVER=1,1336:  para poner a escuchar en un puerto, en este caso el 1336
  • Desde otro dispositivo en la red: telnet 192.168.1.2 1336
  • En el puerto serie veré todo lo que se escriba por telnet
  • Para responder desde el ESP8266 debo usar AT+CIPSEND=0,8 seguido del texto. En este caso es el canal 0 y mando 8 caracteres.

Hacer lo mismo pero usando Arduino, para ello conectarlo según el esquema superior y cargar el programa:

#include <SoftwareSerial.h>
SoftwareSerial BT1(3, 2); // RX | TX
void setup()
{ Serial.begin(9600);
 BT1.begin(115200);
}
void loop()
{
 if (BT1.available())
 { char c = BT1.read();
   Serial.print(c);
 }
 if (Serial.available())
 { char c = Serial.read();
   BT1.print(c);
 }
}

Configurar el baud rate de ESP8266 a 9600 para que funcione mejor con el comando “AT+UART_DEF=9600,8,1,0,0”, puesto que a 115200 da problemas con el puerto serie software.

Para hacer una reseteo de la configuración de fábrica usar el comando: “AT+RESTORE

Hacer un programa con Arduino que se conecte automáticamente a una red y nos puestre la IP asignada:

  • AT+CWMODE_DEF=1
  • AT+CWJAP=”SSID”,”paswword”)
  • AT+CIFSR: comprobar la IP asignada

Solución: Ejercicio 61 https://github.com/jecrespo/Aprendiendo-Arduino/tree/master/Ejercicio61-ESP8266

Más información:

Configuración como punto de acceso

Podemos poner el ESP8266 en modo punto de acceso para que se conecten otros dispositivos wifi, recordad que es un modo soft AP.

Escribir la siguiente secuencia de comandos:

  • AT+CWSAP=”NoWorriESSID”,”password”,3,0
  • AT+CWMODE=3
  • AT+CWLIF: IP de los dispositivos conectados

Para saber el significado de cada parámetro y sus opciones ver https://espressif.com/sites/default/files/documentation/4a-esp8266_at_instruction_set_en.pdf

Más información:

ESP8266 programado con IDE Arduino

Conectar al programador FTDI como hemos visto anteriormente. Pero para programar el módulo (Y para actualizar el firmware) necesitáis colocar el módulo en estado de programación y eso se consigue poniendo a GND la patilla GPIO0.

Vamos a programar el blink de Arduino en la patilla GPIO2, que es la que nos queda libre:

void setup()
  { pinMode(2, OUTPUT); }

void loop()
  { digitalWrite(2, HIGH);  
    delay(1000);  
    digitalWrite(2, LOW);
    delay(1000);   
  }

Para probarlo.

IMPORTANTE: Al cargar un programa pierdo el firmware original.

Más información:

Veamos los ejemplos de ESP8266 que vienen en el soporte para el IDE de Arduino, usando la librería ESP8266WiFi.h:

  • Blink
  • ESP8266Wifi/Wifiscan: Scan networks
  • ESP8266Wifi/WifiClient Conectar a wifi
  • ESP8266WebSerber/HelloServer: Servidor web wifi

El reference para programar:

Firmware Update

Para actualizar el firmware necesitamos descargar la herramienta “flash download tools” para el ESP8266 y el firmware con los comandos hayes, además aprovechamos para actualizar a la última versión del firmware.

Para programar recordar y actualizar firmware recordar que el pin GPIO0 debe estar a masa y que hay que un reset del módulo para comenzar la carga del nuevo firmware.

Descarga: https://espressif.com/en/products/hardware/esp8266ex/resources

Descargar la última versión de:

  • Tools/Flash Download Tools V3.4.2 (ESP8266 & ESP32)
  • SDK & demos/ESP8266 NONOS SDK V2.0.0 20160810

Abrir la aplicación Flash download tool y elegir ESP8266. Luego configurar de la siguiente forma:

esp8266

Configurando los ficheros para BOOT MODE Flash size 8Mbit: 512KB+512KB:

  • boot_v1.2+.bin              0x00000
  • user1.1024.new.2.bin        0x01000
  • esp_init_data_default.bin   0xfc000 (optional)
  • blank.bin                   0x7e000
  • blank.bin                  0xfe000

Que se encuentran en el directorio bin del fichero de SDK que nos hemos descargado.

Para comprobar la frecuencia de cristal del módulo y la flash, simplemente dando a start sin seleccionar los ficheros y reseteando el módulo obtendremos la información.

Más información sobre el Firmware update (como referencia no están actualizados):

IMPORTANTE: no descargar nada de fuentes no fiables

NODEMCU

NodeMCU es una plataforma IoT de código abierto. Incluye firmware que se ejecuta en el ESP8266 Wi-Fi SoC de Espressif Systems y el hardware que se basa es el módulo ESP-12.

El término “NodeMCU” por defecto se refiere al firmware en lugar de los kits de desarrollo de ESP8266. El firmware utiliza el lenguaje de secuencias de comandos Lua. Se basa en el proyecto eLua, y está basado en el SDK Espressif Non-OS SDK for ESP8266.

Un grupo de desarrolladores chinos de plataformas abiertas de hardware, quienes se basaron en el ESP8266 para lanzar un kit llamado NodeMCU para el desarrollo de prototipos compatible con Arduino, que se programa en lenguaje Lua, con conectividad USB y Wi-Fi, y a un precio sorprendentemente bajo.

Pinout:

Web oficial: http://www.nodemcu.com/index_en.html

Github: https://github.com/nodemcu

Documentación: http://nodemcu.readthedocs.io/en/master/

Lua: https://en.wikipedia.org/wiki/Lua_(programming_language)

Firmware: https://github.com/nodemcu/nodemcu-firmware

Node mcu flasher: https://github.com/nodemcu/nodemcu-flasher

Más información:

Tutorial de uso: http://blog.nyl.io/esp8266-meets-nodemcu/

Proyectos con nodemcu:

Arduino UNO Wifi

Se trata de una nueva placa de arduino.org que es el clásico Arduino UNO al que le añade en la misma placa y con el formato del Arduino UNO un chip ESP8266, obteniendo al final un Arduino UNO con conectividad wifi. Es el módulo perfecto para comenzar un proyectos de IoT.

Datasheets:

A nivel de entradas y salidas y otras características físicas es exactamente igual a un Arduino UNO, pero se le ha añadido un módulo wifi ESP8266 que es un SoC con la pila de protocolos TCP/IP integrada que puede dar acceso a la red wifi o el puede actuar como un punto de acceso.

Una de las características más interesantes de el Arduino UNO wifi es que soporta programación OTA (over-the-air), tanto para transferir sketches como para actualizar el firmware wifi.

Información de producto http://www.arduino.org/products/boards/arduino-uno-wifi

En el Arduino UNO wifi, hay un chip SC16IS750IBS con una UART y un interfaz I2C/SPI que permite la comunicación entre el AtMega16u2, AtMega328p y el ESP8266EX. Este chip tiene un interfaz I2C/SPI esclavo que hace de interfaz a una UART, así como 8 pines I/O programables, ofreciendo una conversión de I2C/SPI a serie (RS232/RS485) bidireccional.

http://www.arduino.org/images/products/details/ArduinoUNOWIFI_drawing2.jpg

Datasheet SC16IS750IBS: http://www.nxp.com/documents/data_sheet/SC16IS740_750_760.pdf

Arduino UNO wifi permite comunicar vía wifi con los sensores o actuadores montados en la placa. Es posible usarlo como cliente de una red wifi, como servidor para conectar otros clientes o crear una conexión wifi ad-hoc.

Arduino UNO wifi tiene precargado un sketch con un servidor REST (RestServer) que permite manejar el arduino desde un navegador simplemente conectando a la SSID del Arduino (Arduino-Uno-WiFi-xxxxxx) y entrando a la IP 192.168.240.1 para gestionarlo y usar los siguientes comandos para manejar los pines:

  • “/arduino/digital/13”     -> digitalRead(13)
  • “/arduino/digital/13/1”   -> digitalWrite(13, HIGH)
  • “/arduino/analog/2/123”   -> analogWrite(2, 123)
  • “/arduino/analog/2”       -> analogRead(2)
  • “/arduino/mode/13/input”  -> pinMode(13, INPUT)
  • “/arduino/mode/13/output” -> pinMode(13, OUTPUT)

Esquemático: http://download.arduino.org/products/UNOWIFI/Arduino-UNO-WiFi-V4_AF1.pdf

http://www.arduino.org/images/products/details/ArduinoUNOWIFI_drawing1.jpg

Programación

El Arduino UNO wifi puede programarse como un Arduino normal por el puerto serie o por wifi de la misma forma que el Arduino Yun

Para usar este Arduino tendremos que utilizar el IDE de arduino.org: http://www.arduino.org/downloads

Si al conectar el Arduino UNO wifi no lo reconoce Windows, instalar los drivers que hay en la carpeta drivers del IDE de Arduino.org

Después de alimentar Arduino UNO wifi, conectarse a la red Arduino-Uno-WiFi-xxxxxx y abrir el enlace http://192.168.240.1/

http://labs.arduino.org/dl1542?display&scale=0.7

Y desde la web podemos conectar Arduino UNO wifi a cualquier red wifi donde queramos integrarlo.

Más información en: http://www.arduino.org/learning/getting-started/getting-started-with-arduino-uno-wifi

NOTA: para programar por wifi, es necesario que el ordenador y el Arduino estén conectados a la misma red wifi y la placa está en modo STA.

Tutoriales Arduino UNO wifi:

La diferencia entre el Arduino UNO wifi y el wifi shield es que el wifi shield usa el SPI y este Arduino usa el I2C para conectarse al puerto serie del ESP8266 para mandar los comandos y transmitir por wifi.

La librería usada es la arduinowifi.h que aún no está documentada oficialmente, pero indagando en la librería “ArduinoWiFi.h” vemos que hace “extern ArduinoWifiClass Wifi; “, es decir crea el objeto Wifi de la clase ArduinoWifiClass y por eso podemos llamarlo desde el programa sin tener que instanciarlo previamente.

Código de la librería arduinowifi.h https://github.com/arduino-org/arduino-library-arduino-wifi

Es una librería para configuración y manejo del ESP8266 por el bus I2C.

El reference para la librería wifi es http://www.arduino.org/learning/reference/WiFi pero aunque es para el wifi shield, han diseñado la librería de Arduino Uno Wifi para que comparta nombre de las funciones y uso similar.

Al arrancar el Arduino UNO Wifi se inicia en modo AP y podemos conectarnos vía wifi para configurarlo y que luego se conecte a una red wifi.

Como cambiar el firmware: http://www.arduino.org/learning/tutorials/advanced-guides/how-to-change-the-firmware-on-an-arduino-uno-wifi

En el Arduino UNO wifi ciao está integrado y puede usarse la librería http://www.arduino.org/learning/reference/ciao-library.

Más información sobre CIAO: http://www.arduino.org/learning/tutorials/advanced-guides/content/ciao

Ejemplo con CIAO:

Ejercicio con Arduino UNO Wifi: basado en el ejercicio 27 del botón mejorado:  https://github.com/jecrespo/Aprendiendo-Arduino/tree/master/Ejercicio27-Boton_Mejorado_UNO_WIFI

Comparar el código de:

Wifi Shield

El WiFi Shield de Arduino conecta Arduino a Internet de forma inalámbrica.

http://arduino.cc/en/uploads/Main/A000058_front_450.jpg

Toda la información sobre este Shield en :

Y los datasheet de los integrados:

Para conectarte al 32UC3: http://arduino.cc/en/Hacking/WiFiShield32USerial

Y la librería para manejar el shield en: http://arduino.cc/en/Reference/WiFi

Actualizar su firmware: http://arduino.cc/en/Hacking/WiFiShieldFirmwareUpgrading

http://arduino.cc/en/uploads/Main/ArduinoWiFiShieldPinUseDescribed_2.jpg

Wifi library:

Un proyecto hecho con Ethernet pasarlo a wifi con el wifi shield, simplemente se trata de cambiar las líneas de código de la parte de red de la librería ethernet a las equivalentes de la librería wifi.

Ejercicio 27. Botón mejorado Wifi.

Partiendo del ejercicio 27 del botón mejorado que enciende y apaga un led desde una web embebida en arduino con un ethernet shield, modificarlo para que funcione con un Arduino con el shield wifi.

Ejercicio con Ethernet: https://github.com/jecrespo/Aprendiendo-Arduino/tree/master/Ejercicio27-Boton_Mejorado

Solución: https://github.com/jecrespo/Aprendiendo-Arduino/tree/master/Ejercicio27-Boton_Mejorado_WIFI

WiFi Shield 101

Arduino WiFi Shield 101 es un shield potente para aplicaciones IoT con autenticación criptográfica, desarrollado con ATMEL, que conecta la placa Arduino a Internet de forma inalámbrica. La conexión a una red WiFi es simple, no se necesita ninguna configuración adicional además del SSID y la contraseña. El WiFi Shield 101 viene con una biblioteca fácil de usar que permite conectar la placa Arduino a Internet con pocas instrucciones. Como siempre, cada elemento de la plataforma – hardware, software y documentación está libremente disponible y de código abierto. Se basa en el módulo Atmel SmartConnect-WINC1500, compatible con la norma IEEE 802.11 b/g/n

Características:

  • Operating voltage both 3.3V and 5V (supplied from the host board)
  • Connection via: IEEE 802.11 b/g/n for up to 72 Mbps networks
  • Encryption types: WEP and WPA2 Personal
  • Support TLS 1.1 (SHA256)
  • Connection with Arduino or Genuino on SPI port
  • Onboard CryptoAuthentication by ATMEL

Web del producto https://www.arduino.cc/en/Main/ArduinoWiFiShield101

La de Adafruit https://www.adafruit.com/products/2891

El módulo wifi WINC1500 integrado es un controlador de red capaz de protocolos TCP y UDP. El Wifi Shield 101 también cuenta con un hardware de seguridad de cifrado / descifrado proporcionado por el chip ATCC508A CryptoAuthentication que es un método ultra seguro para proporcionar un acuerdo clave para el cifrado/descifrado, diseñado específicamente para el mercado de IoT.

Datasheet módulo wifi: http://www.atmel.com/devices/atwinc1500.aspx

El pin digital 7 se utiliza como un pin de handshake entre el shield WiFi 101 y Arduino, y no se debe utilizar. El pin digital 5 se utiliza como pin RESET entre el shield WiFi 101 yArduino, y no debe utilizarse.

Tener en cuenta que Uno + WiFi Shield 101 no es compatible con la biblioteca Serial de software. El WiFi Shield 101 usa una biblioteca que es muy compleja y ocupa más del 60% de la memoria disponible, dejando poco espacio para los sketches. Tener en cuenta que para un uso básico es compatible con el Uno, pero para proyectos complejos se recomienda usar el shield WiFi 101 con un Arduino / Genuino Zero, 101 o Mega 2560.

El Wifi Shield 101 se usa con la librería Wifi101 https://www.arduino.cc/en/Reference/WiFi101

Ejemplo sencillo por con el wifi shield 101: https://www.arduino.cc/en/Tutorial/Wifi101SimpleWebServerWiFi

Más información:

MKR1000

Es un nuevo Arduino con un microcontrolador que lleva integrado wifi y mucho más. El Arduino MKR1000 ha sido diseñado para ofrecer una solución práctica y económica buscando conectividad WiFi para gente con mínima experiencia en redes.

Este Arduino está basado en la MCU ATSAMW25 especialmente diseñado para proyectos IoT. Este SoC está compuesto de tres bloques principales:

  • SAMD21 Cortex-M0+ 32bit low power ARM MCU
  • WINC1500 low power 2.4GHz IEEE® 802.11 b/g/n Wi-Fi
  • ECC508 CryptoAuthentication

Microcontrolado ATSAMW25 http://www.atmel.com/devices/ATSAMW25.aspx

Este Arduino también incluye un circuito para cargar baterías Li-Po y utilizar el MKR1000 alimentándose con este tipo de baterías.

IMPORTANTE: Arduino MKR1000 funciona a 3.3V, el máximo voltaje que pueden tolerar los pines es de 3.3V y aplicar voltajes mayores podría dañar la placa. Mientras que una salida de 5V digital es posible, para una comunicación bidireccional de 5V es necesario level shifting.

Datasheet MCU: http://www.atmel.com/devices/ATSAMW25.aspx  

Esquemático: https://www.arduino.cc/en/uploads/Main/MKR1000-schematic.pdf

Pinout:

Web del producto https://www.arduino.cc/en/Main/ArduinoMKR1000

MKR1000 usa la librería wifi101: https://www.arduino.cc/en/Reference/WiFi101

Empezar con MKR1000

Getting Started https://www.arduino.cc/en/Guide/MKR1000

Para programar el MKR1000 es necesario añadir al IDE de Arduino soporte para esta placa, ya que el microcontrolador no es un AVR sino un ARM Cortex-M0 de 32 bits. SAMD Core.

En este enlace explica como añadir soporte (Arduino Cores) para nuevas placas: https://www.arduino.cc/en/Guide/Cores

El MKR1000 y Arduino Zero tienen unas librerías específicas por su microcontrolador:

Tutoriales MKR1000:

Proyectos interesantes:

MKR1000 como access point https://www.arduino.cc/en/Reference/WiFi101BeginAP (AP soft)

Ejercicio 39 NTP con MKR1000: https://github.com/jecrespo/Aprendiendo-Arduino/tree/master/Ejercicio39-NTP_MKR1000

Arduino Yun

Otra forma de añadir la funcionalidad de Wifi a Arduino es usar Arduino Yun que tiene wifi integrado y la librería bridge para conectar el microcontrolador con el microprocesador que tiene wifi integrado.

Arduino Yun: http://www.arduino.org/products/boards/4-arduino-boards/arduino-yun con MCU Atmel AVR de 8 bits ATmega32U4 y procesador MIPS Qualcomm Atheros AR9331 a 400 MHz con wifi integrado y SO linux Linino basado en OpenWRT y ethernet. Su principal característica es la capacidad de comunicar la MCU con el SO linux mediante un puerto serie interno. Esta placa no es 100% hardware libre, al no hacerse público la parte donde se encuentra el procesador Atheros AR9331. También hay disponible una version Yun mini para protoboards: http://www.arduino.org/products/boards/4-arduino-boards/arduino-yun-mini

Web del producto https://www.arduino.cc/en/Main/ArduinoBoardYun

Librería Bridge:

  • Bridge – Simple REST style calls to access analog and digital pins

Recientemente ha aparecido el Arduino Yun Shield que es una placa para añadir las funcionalidades del Arduino Yun a cualquier Arduino.

Web del producto https://www.arduino.cc/en/Main/ArduinoYunShield

Ejemplo de uso con Arduino Yun: https://github.com/jecrespo/Coche_AprendiendoArduino

Para comenzar una vez actualizado:

CC3000

Otro integrado wifi muy usado con arduino es el CC3000, pero que se ha quedado un poco obsoleto.

Chip CC3000:

Y la librería: https://github.com/sparkfun/SFE_CC3000_Library

Y un buen paso a paso para usar esta shield:

Y un ejemplo de uso práctico para hacer domótica en casa:

Otros Módulos Wifi

ESP32 el sucesor de ESP8266:

Soporte para el IDE de Arduino:

Primeras impresiones: https://www.sparkfun.com/news/2017

Tutorial http://www.instructables.com/id/Beginners-ESP32-Guide-to-Assembly-Testing/

Tabla comparativa: http://www.cnx-software.com/2016/03/25/esp8266-and-esp32-differences-in-one-single-table/

WiFi3 Click

Otro módulo derivado de esp8266:

NL6621 como alternativa al ESP8266

The NL6621 WiFi SOC is powered by a 160 MHz ARM Cortex-M3 with 448 KB of RAM, and everything else is integrated in the SOC. The module has 32 GPIOs, SPI, I2C, I2S digital audio, and most of the peripherals that you’d expect.