ESP8266: Laboratorios

Wemos D1 ESP8266

O módulo Wemos D1 Mini Pro é uma placa indicada para utilização em projetos de Internet das Coisas que conta com o microcontrolador ESP8266, com 16MB de memória flash e interface WiFi.

Pinagem

Configuração da IDE do Arduíno para uso com o ESP8266

Instalação da placa do ESP8266 na IDE do Arduino

1. IDE -> Arquivo -> Preferências
2. URLs Adicionais para Gerenciadores de Placa: http://arduino.esp8266.com/stable/package_esp8266com_index.json
3. Ferramentas -> Placa -> Gerenciadores de Placa -> Instalar ESP8266

Seleção da placa ESP8266 e outros ajustes

1. Ferramentas -> Placa -> LOLIN(WEMUS) D1 Mini Pro
   • Selecione o módulo ESP8266 que esteja utilizando.
2. Ferramentas -> Upload Speed -> 115200
   • O ESP8266 funciona melhor com a velocidade de 115200;
   • Ao iniciar o monitor serial, ajustar a velocidade de comunicação como 115200 para o correto funcionamento.

Ubuntu 22.04

Caso um computador com Ubuntu 22.04 ou superior não reconheça a porta USB, realizar o comando para desabilitar a interface de Braile:

sudo apt-get remove brltty

Entradas e Saídas

O módulo Wemos D1 Mini Pro possui 9 pinos de entrada/saída digitais (com PWM) (níveis lógicos 0V e 3,3V), 2 pinos TX/RX para comunicação serial e 1 pino de entrada analógico (máximo 3.2V). Todos os pinos de entrada/saída digitais também aceitam interrupções.

Laboratório 1: Saída digital

• Carregar no Wemos D1 o programa exemplo Arquivo/Exemplos/Basic/Blink para piscar o LED_BUILTIN.
• O LED_BUILTIN do módulo Wemus é conectado a saída D4 (GPIO 2), entretanto a saída D4 é ativo alto e o LED_BUILTIN e ativo baixo. Coloque um led na saída D4 e verifique o funcionamento.
• Teste o Blink com o led em outros pinos de saída digital.

Laboratório 2: Entrada digital

• Escolha uma entrada e uma saída do módulo Wemos D1 e adapte programa exemplo Arquivo/Exemplos/Digital/Button para ligar ou desligar um led em função de pressão em chave digital.

Laboratório 3: Saída PWM

• Escolha uma saída do módulo Wemos D1 e adapte programa exemplo exemplo Arquivo/Exemplos/Basic/Fade para variar a luminosidade do led.

Laboratório 4: Entrada analógica

O pino ADC do ESP8266 tem a tensão de entrada na faixa de 0V a 1V. Entretanto, muitas placas de desenvolvimento vem com um divisor de tensão interno que permite conectar tensões de 0V a 3,3V.

• Montar hardware com utilizando o ponto central de um potenciômetro conectado a entrada analógica (com os demais terminais conectados ao GND e 3,3V, respectivamente).
• Carregar programa exemplo Arquivo/Exemplos/Basic/AnalogReadSerial e verificar o valor da entrada analógica no monitor serial.
• Modificar programa exemplo Arquivo/Exemplos/Basic/ReadAnalogVoltage para mostrar o valor da entrada analógica em Volts no monitor serial.

Laboratório 5: Comunicação Serial

Montar experimento envolvendo comunicação serial entre um Arduíno e o ESP8266.

• Lembrar que o Arduíno trabalha com níveis lógicos 0V e 5V e o ESP8266 0V e 3,3V. Portanto, o TX do Arduíno deve ser conectado ao RX do ESP8266 por meio de um divisor de tensão.

Web Server

Exemplo apresentado em Random Nerd Tutorials: Build an ESP8266 Web Server, mostrando a construção de um servidor Web que controla dois leds conectados a um ESP8266 .

Hardware

O Web Server vai permitir controlar dois leds, conectados aos pinos GPIO 4 (D1) e GPIO 5 (D2).

Código

/*********
  Rui Santos
  Complete project details at http://randomnerdtutorials.com  
*********/

// Load Wi-Fi library
#include <ESP8266WiFi.h>

// Replace with your network credentials
const char* ssid     = "REPLACE_WITH_YOUR_SSID";
const char* password = "REPLACE_WITH_YOUR_PASSWORD";

// Set web server port number to 80
WiFiServer server(80);

// Variable to store the HTTP request
String header;

// Auxiliar variables to store the current output state
String output5State = "off";
String output4State = "off";

// Assign output variables to GPIO pins
const int output5 = 5;
const int output4 = 4;

// Current time
unsigned long currentTime = millis();
// Previous time
unsigned long previousTime = 0; 
// Define timeout time in milliseconds (example: 2000ms = 2s)
const long timeoutTime = 2000;

void setup() {
  Serial.begin(115200);
  // Initialize the output variables as outputs
  pinMode(output5, OUTPUT);
  pinMode(output4, OUTPUT);
  // Set outputs to LOW
  digitalWrite(output5, LOW);
  digitalWrite(output4, LOW);

  // Connect to Wi-Fi network with SSID and password
  Serial.print("Connecting to ");
  Serial.println(ssid);
  WiFi.begin(ssid, password);
  while (WiFi.status() != WL_CONNECTED) {
    delay(500);
    Serial.print(".");
  }
  // Print local IP address and start web server
  Serial.println("");
  Serial.println("WiFi connected.");
  Serial.println("IP address: ");
  Serial.println(WiFi.localIP());
  server.begin();
}

void loop(){
  WiFiClient client = server.available();   // Listen for incoming clients

  if (client) {                             // If a new client connects,
    Serial.println("New Client.");          // print a message out in the serial port
    String currentLine = "";                // make a String to hold incoming data from the client
    currentTime = millis();
    previousTime = currentTime;
    while (client.connected() && currentTime - previousTime <= timeoutTime) { // loop while the client's connected
      currentTime = millis();         
      if (client.available()) {             // if there's bytes to read from the client,
        char c = client.read();             // read a byte, then
        Serial.write(c);                    // print it out the serial monitor
        header += c;
        if (c == '\n') {                    // if the byte is a newline character
          // if the current line is blank, you got two newline characters in a row.
          // that's the end of the client HTTP request, so send a response:
          if (currentLine.length() == 0) {
            // HTTP headers always start with a response code (e.g. HTTP/1.1 200 OK)
            // and a content-type so the client knows what's coming, then a blank line:
            client.println("HTTP/1.1 200 OK");
            client.println("Content-type:text/html");
            client.println("Connection: close");
            client.println();
            
            // turns the GPIOs on and off
            if (header.indexOf("GET /5/on") >= 0) {
              Serial.println("GPIO 5 on");
              output5State = "on";
              digitalWrite(output5, HIGH);
            } else if (header.indexOf("GET /5/off") >= 0) {
              Serial.println("GPIO 5 off");
              output5State = "off";
              digitalWrite(output5, LOW);
            } else if (header.indexOf("GET /4/on") >= 0) {
              Serial.println("GPIO 4 on");
              output4State = "on";
              digitalWrite(output4, HIGH);
            } else if (header.indexOf("GET /4/off") >= 0) {
              Serial.println("GPIO 4 off");
              output4State = "off";
              digitalWrite(output4, LOW);
            }
            
            // Display the HTML web page
            client.println("<!DOCTYPE html><html>");
            client.println("<head><meta name=\"viewport\" content=\"width=device-width, initial-scale=1\">");
            client.println("<link rel=\"icon\" href=\"data:,\">");
            // CSS to style the on/off buttons 
            // Feel free to change the background-color and font-size attributes to fit your preferences
            client.println("<style>html { font-family: Helvetica; display: inline-block; margin: 0px auto; text-align: center;}");
            client.println(".button { background-color: #195B6A; border: none; color: white; padding: 16px 40px;");
            client.println("text-decoration: none; font-size: 30px; margin: 2px; cursor: pointer;}");
            client.println(".button2 {background-color: #77878A;}</style></head>");
            
            // Web Page Heading
            client.println("<body><h1>ESP8266 Web Server</h1>");
            
            // Display current state, and ON/OFF buttons for GPIO 5  
            client.println("<p>GPIO 5 - State " + output5State + "</p>");
            // If the output5State is off, it displays the ON button       
            if (output5State=="off") {
              client.println("<p><a href=\"/5/on\"><button class=\"button\">ON</button></a></p>");
            } else {
              client.println("<p><a href=\"/5/off\"><button class=\"button button2\">OFF</button></a></p>");
            } 
               
            // Display current state, and ON/OFF buttons for GPIO 4  
            client.println("<p>GPIO 4 - State " + output4State + "</p>");
            // If the output4State is off, it displays the ON button       
            if (output4State=="off") {
              client.println("<p><a href=\"/4/on\"><button class=\"button\">ON</button></a></p>");
            } else {
              client.println("<p><a href=\"/4/off\"><button class=\"button button2\">OFF</button></a></p>");
            }
            client.println("</body></html>");
            
            // The HTTP response ends with another blank line
            client.println();
            // Break out of the while loop
            break;
          } else { // if you got a newline, then clear currentLine
            currentLine = "";
          }
        } else if (c != '\r') {  // if you got anything else but a carriage return character,
          currentLine += c;      // add it to the end of the currentLine
        }
      }
    }
    // Clear the header variable
    header = "";
    // Close the connection
    client.stop();
    Serial.println("Client disconnected.");
    Serial.println("");
  }
}

Laboratório 6: Web Server

Procedimentos

1. Configurar o identificador e senha da rede Wifi e carregar o programa no módulo ESP8266;
2. Verificar com o monitor serial se o ESP8266 se conectou corretamente na rede Wifi e verifique o endereço IP que obteve;
3. Testar conectividade com o servidor Web rodando no ESP8266 com ping;
4. Acessar o servidor Web a partir de um navegador;
5. Acompanhar pelo monitor serial as informações acerca da requisição HTTP;
6. Testar o controle dos leds clicando dos botões correspondentes e acompanhar pelo monitor serial as informações acerca de cada requisição HTTP.

Funcionamento do código

1. Verifique detalhes do funcionamento do código em ;
2. Analise as mensagens de requisição HTTP e resposta HTTP recebidas e enviadas pelo servidor Web e compare com a especificação do protocolo HTTP;
3. Observe o documento HTML e formatação CCS montado pelo servidor para a representação dos botões no navegador.
   • Programação HTML e CCS são temas a serem abordados na disciplina de Desenvolvimento Web da Pós-Graduação em Internet das Coisas.

Outros exemplos e projetos

Veja outros exemplos de projetos com ESP8266 em Random Nerd Tutorials.

Referências

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Evandro.cantu (discussão) 17h40min de 8 de novembro de 2021 (-03)

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