I sensori compatibili con ESP32

Come collegare un sensore elettronico ad ESP32 #

Per essere collegato ad ESP32, un sensore elettronico deve avere le seguenti caratteristiche:

• Tensione di alimentazione compatibile: Il sensore dovrebbe in linea di massima usare la stessa tensione di alimentazione di ESP32, che è di 3,3V. Se il sensore richiede una tensione diversa, è necessario utilizzare un convertitore di tensione. In genere i convertitori di tensione sono dei dispositivi molto economici ma la loro presenza tende a complicare il progetto complessivo. Nel dubbio sarebbe meglio evitare sensori con alimentazione fuori dal range 3.3~5.0 V.

• Livello di segnale ben definito: Il sensore deve fornire segnali digitali o analogici compatibili con l’ESP32. Per i segnali digitali, il sensore deve utilizzare una tensione di 3,3V per indicare “1” e 0V per indicare “0”. Per i segnali analogici, il sensore deve fornire una tensione compresa tra 0V e 3,3V che rappresenta il valore misurato. Segnali fuori range possono danneggiare i pin GPIO usati come input. Al contrario segnali troppo bassi o oscilanti richiedono delle resistenze di “pull-up” o “pull-down”.

I canali di comunicazione disponibili #

Il sensore deve utilizzare un’interfaccia di comunicazione compatibile con l’ESP32, come:

• I2C: Interfaccia di comunicazione seriale a due fili.

L’I2C (Inter-Integrated Circuit) è un’interfaccia di comunicazione seriale sincrona a due fili utilizzata per collegare dispositivi a un microcontrollore, come l’ESP32. I due fili sono: SDA (Serial Data): Bidirezionale per la trasmissione e la ricezione di dati. SCL (Serial Clock): Fornisce un segnale di clock per sincronizzare la comunicazione.

• SPI: Interfaccia di comunicazione seriale a quattro fili.

SPI (Serial Peripheral Interface) è un’interfaccia di comunicazione seriale sincrona a quattro fili utilizzata per collegare dispositivi a un microcontrollore, come l’ESP32. I quattro fili di SPI sono: MOSI (Master Out Slave In): Il master invia dati allo slave. MISO (Master In Slave Out): Lo slave invia dati al master. SCK (Serial Clock): Il master fornisce un segnale di clock per sincronizzare la comunicazione. SS (Slave Select): Il master seleziona lo slave con cui comunicare.

• UART: Interfaccia di comunicazione seriale asincrona.

L’UART (Universal Asynchronous Receiver Transmitter) è un’interfaccia di comunicazione seriale asincrona che utilizza un solo filo per la trasmissione dati e uno per la ricezione.

• GPIO: Sono i normali pin di input e output dell’ESP32 e possono leggere sia i valori dei sensori analogici quanto quelli dei sensori digitali. Un pin GPIO che legga un sensore digitle è la situazione più semplice per collegare un sensore. Sensori come il sensore DHT11 ricadono in questa casistica.

Le librerie di comunicazione software per ESP32 #

• I2C:

Libreria Wire: Libreria ufficiale Espressif per la comunicazione I2C. Semplice da usare e compatibile con la maggior parte dei dispositivi I2C. Adafruit_I2C: Libreria Adafruit con molte funzioni avanzate per la comunicazione I2C, come la scansione dei dispositivi e la gestione di più bus I2C.

• SPI:

Libreria SPI: Libreria ufficiale Espressif per la comunicazione SPI. Semplice da usare e compatibile con la maggior parte dei dispositivi SPI. Adafruit_SPIDevice: Libreria Adafruit che facilita la comunicazione con dispositivi SPI specifici, come display LCD e schede SD.

• UART:

SoftwareSerial: Libreria ufficiale Espressif per la comunicazione UART software. Permette di utilizzare i pin GPIO per la comunicazione UART. HardwareSerial: Libreria ufficiale Espressif per la comunicazione UART hardware. Permette di utilizzare le porte UART integrate dell’ESP32. Librerie aggiuntive:

PubSubClient: Libreria per la comunicazione con broker MQTT. WiFiManager: Libreria per la gestione della connessione Wi-Fi. AsyncTCP: Libreria per la comunicazione TCP/IP asincrona.

Esempi di codice C++ per leggere i sensori I2C #

Per leggere un sensore I2C con ESP32, è necessario seguire questi passaggi:

1. Collegare il sensore all’ESP32:

Collegare il pin VCC del sensore al pin 3V3 dell’ESP32. Collegare il pin GND del sensore al pin GND dell’ESP32. Collegare il pin SDA del sensore al pin SDA dell’ESP32. Collegare il pin SCL del sensore al pin SCL dell’ESP32. 2. Installare la libreria Wire:

La libreria Wire fornisce le funzioni per la comunicazione I2C. Apri l’IDE di Arduino e vai su “Strumenti > Gestisci librerie”. Cerca la libreria “Wire” e clicca su “Installa”. 3. Icolla il codice seguente:

#include <Wire.h>

void setup() {
  // Inizializzare la comunicazione I2C
  Wire.begin();

  // Impostare indirizzo del sensore
  Wire.setI2CAddress(0x42);
}

void loop() {
  // Richiedere un byte di dati dal sensore
  uint8_t data = Wire.read();

  // ...

  // Attendi un secondo
  delay(1000);
}

Esempi di codice C++ per leggere i sensori SPI #

Per leggere dati da un dispositivo slave, è necessario utilizzare la funzione SPI.read(). Esempio di codice per utilizzare SPI con ESP32:

#include <SPI.h>

void setup() {
  // Configura i pin SPI
  SPI.begin(SCK, MISO, MOSI, SS);

  // Imposta la velocità di clock
  SPI.setFrequency(1000000);

  // Inizializza la comunicazione SPI
  SPI.beginTransaction();
}

void loop() {
  // Scrivi i dati su un dispositivo slave
  SPI.write(0x55);

  // Leggi i dati da un dispositivo slave
  uint8_t data = SPI.read();

  // ...
}

Come leggere i valori che giungono dalla interfaccia UART #

Per leggere i valori che giungono da UART con ESP32, è necessario seguire questi passaggi:

1. Collegare il dispositivo UART all’ESP32:

Collegare il pin TX del dispositivo UART al pin RX dell’ESP32. Collegare il pin RX del dispositivo UART al pin TX dell’ESP32. Collegare il pin GND del dispositivo UART al pin GND dell’ESP32. 2. Configurare la comunicazione UART:

Apri l’IDE di Arduino e vai su “Strumenti > Porta”. Seleziona la porta seriale a cui è collegato il dispositivo UART. Imposta il “baud rate” della porta seriale. Il baud rate deve essere compatibile con il dispositivo UART. 3. Incolla il codice:

#include <SoftwareSerial.h>

SoftwareSerial mySerial(RX, TX);

void setup() {
  // Inizializza la comunicazione UART
  mySerial.begin(9600);

  // ...
}

void loop() {
  // Controlla se ci sono dati disponibili
  if (mySerial.available()) {
    // Leggi un byte di dati
    uint8_t data = mySerial.read();

    // ...
  }

  // Attendi 1 secondo
  delay(1000);
}

Come leggere i segnali attraverso i pin GPIO #

In questo caso dobbiamo

1. Collegare il sensore all’ESP32: Collegare il pin di uscita del sensore a un pin GPIO dell’ESP32. Collegare il pin GND del sensore al pin GND dell’ESP32.

2. Configurare il pin GPIO: Impostare il pin GPIO come input. Impostare il pin GPIO come pull-up o pull-down (opzionale).

3. Incollare il codice:

// Imposta il pin GPIO come input
pinMode(GPIO_NUM, INPUT);

// Imposta il pin GPIO come pull-up
digitalWrite(GPIO_NUM, HIGH);

void setup() {
  // ...
}

void loop() {
  // Leggi il valore del pin GPIO
  uint8_t value = digitalRead(GPIO_NUM);

  // ...

  // Attendi un secondo
  delay(1000);
}

In questo esempio:

La funzione pinMode() imposta il pin GPIO come input. La funzione digitalWrite() imposta il pin GPIO come pull-up. La funzione digitalRead() legge il valore del pin GPIO.

In conclusione #

L’ESP32 è una scelta eccellente per i progetti che prevedono l’utilizzo di sensori. La sua compatibilità con un’ampia gamma di sensori, la sua facilità d’uso e il suo prezzo accessibile lo rendono una scelta ideale per hobbisti, studenti e professionisti.

Inoltre, la comunità di sviluppatori di ESP32 è molto attiva e fornisce un sacco di supporto e risorse online.

Se stai cercando un microcontrollore versatile e potente per il tuo prossimo progetto che preveda l’utilizzo di sensori, l’ESP32 è una scelta eccellente.

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