O que é ESP32? Características, configuração na Arduino IDE e seu primeiro projeto com Wi-Fi

O ESP32 é um microcontrolador de dois núcleos, muito barato, fabricado pela Espressif, com Wi-Fi e Bluetooth embutidos. Sozinho, ele faz muita coisa que um Arduino Uno não consegue: entrar na sua rede de casa, servir uma página web que você abre no celular, buscar a hora e o clima na internet e conversar com o celular por Bluetooth. Além disso, ele é programado na Arduino IDE com os comandos do Arduino que você já conhece. Hoje, é a placa mais popular para começar em projetos de Internet das Coisas (IoT).

O que é o ESP32 e para que ele serve?

A rigor, "ESP32" é o nome do chip que fica embaixo da tampa metálica. A placa que você segura é uma placa de desenvolvimento com esse chip (como a ESP32 DevKit ou a NodeMCU-32S): ela tem um conversor USB-serial para conversar com o computador, um regulador que baixa 5 V para 3,3 V e botões de reset (EN) e de programação (BOOT). Veja algumas das coisas que você pode fazer com um ESP32:

• Estação meteorológica com Wi-Fi: mostre a temperatura e a umidade em uma página que você abre no celular.
• Controle pelo celular: acione uma lâmpada, uma tomada ou uma porta com um botão em uma página web.
• Buscar dados na internet: mostre em um display a hora real (NTP), o clima ou a cotação de moedas.
• Enviar notificações: receba um aviso pelo Telegram ou por e-mail quando um movimento for detectado.
• Dispositivos Bluetooth: monte um controle que pareia com o celular ou um dispositivo que o computador reconhece como teclado.
• Sensores que funcionam por meses com bateria: acorde do deep sleep só para fazer uma medição.

ESP32 vs Arduino Uno

Olhando esta tabela, o ESP32 parece melhor em tudo, mas o Uno também tem suas vantagens: como funciona com 5 V, ele é compatível direto com a maioria dos sensores e módulos mais antigos, seus pinos são mais resistentes e ele dá menos surpresas para iniciantes. Se você não precisa de conexão sem fio, o Uno continua sendo um ótimo ponto de partida; para decidir qual escolher, dê uma olhada em Qual Arduino comprar?

Pinos do ESP32: quais são seguros?

Os pinos do ESP32 não são todos "iguais" como no Arduino. Alguns estão ligados à memória flash, alguns só funcionam como entrada, e o nível de outros afeta a forma como a placa inicia. Você vê o mapa completo de pinos da sua placa na ferramenta Pinagem; aqui vai um resumo:

Configurando o ESP32 na Arduino IDE

1. Na Arduino IDE, abra Arquivo > Preferências e adicione https://espressif.github.io/arduino-esp32/package_esp32_index.json ao campo "URLs do Gerenciador de Placas Adicionais".
2. No Gerenciador de Placas, busque esp32 e instale o pacote da Espressif Systems.
3. Escolha ESP32 Dev Module em Ferramentas > Placa.
4. Conecte o ESP32 com um cabo USB e escolha a porta certa em Ferramentas > Porta. Se nenhuma porta aparecer, instale o driver do chip USB-serial da sua placa (CP2102 ou CH340).
5. Se "Connecting..." ficar muito tempo na tela durante o carregamento, segure o botão BOOT da placa e solte quando o carregamento começar.

Primeiro programa: piscando o LED embutido

A maioria das placas ESP32 DevKit tem um LED azul ligado ao GPIO 2. O código abaixo faz ele piscar a cada meio segundo; como você pode ver, os comandos são exatamente os mesmos do Arduino:

1const int LED_PIN = 2;   // çoğu DevKit'te dahili mavi LED / onboard blue LED on most DevKits
2
3void setup() {
4  pinMode(LED_PIN, OUTPUT);
5}
6
7void loop() {
8  digitalWrite(LED_PIN, HIGH);
9  delay(500);
10  digitalWrite(LED_PIN, LOW);
11  delay(500);
12}

Conectando ao Wi-Fi

A verdadeira força do ESP32 é o Wi-Fi. O código abaixo entra na sua rede de casa e mostra no Monitor Serial o endereço IP que o roteador dá ao ESP32. Troque o nome da rede e a senha pelos seus e abra o Monitor Serial em 115200 baud:

1#include <WiFi.h>
2
3const char* ssid = "AgAdi";        // Wi-Fi adın / your Wi-Fi name
4const char* password = "Sifre123"; // Wi-Fi şifren / your Wi-Fi password
5
6void setup() {
7  Serial.begin(115200);
8  WiFi.begin(ssid, password);
9  Serial.print("Bağlanıyor / connecting");
10  while (WiFi.status() != WL_CONNECTED) {
11    delay(500);
12    Serial.print(".");
13  }
14  Serial.println();
15  Serial.print("IP adresi / IP address: ");
16  Serial.println(WiFi.localIP());
17}
18
19void loop() {
20}

Controlando um LED pelo celular: um servidor web simples

Agora vamos transformar o ESP32 em um pequeno servidor web. Depois de carregar, abra o endereço IP mostrado no Monitor Serial no navegador de um celular conectado ao mesmo Wi-Fi; os dois botões da página ligam e desligam o LED da placa. Ligue um relé no lugar do LED e você controla uma lâmpada de verdade do mesmo jeito; veja O que é módulo relé?

1#include <WiFi.h>
2#include <WebServer.h>
3
4const char* ssid = "AgAdi";
5const char* password = "Sifre123";
6const int LED_PIN = 2;
7
8WebServer server(80);
9
10void handleRoot() {
11  server.send(200, "text/html",
12    "<meta name='viewport' content='width=device-width'>"
13    "<h1>ESP32</h1>"
14    "<a href='/on'><button>LED AÇ / ON</button></a> "
15    "<a href='/off'><button>LED KAPAT / OFF</button></a>");
16}
17
18void setup() {
19  pinMode(LED_PIN, OUTPUT);
20  Serial.begin(115200);
21  WiFi.begin(ssid, password);
22  while (WiFi.status() != WL_CONNECTED) delay(500);
23  Serial.println(WiFi.localIP());   // bu adresi telefonda aç / open this address on your phone
24
25  server.on("/", handleRoot);
26  server.on("/on",  []() { digitalWrite(LED_PIN, HIGH); handleRoot(); });
27  server.on("/off", []() { digitalWrite(LED_PIN, LOW);  handleRoot(); });
28  server.begin();
29}
30
31void loop() {
32  server.handleClient();
33}

Variantes do ESP32: qual comprar?

Alimentação e funcionamento com bateria

Quando liga o Wi-Fi, o ESP32 pode puxar por um instante até 250 mA. Se uma porta USB fraca ou um cabo fino não aguentar essa carga repentina, a placa reinicia com a mensagem "Brownout detector was triggered". Use um bom cabo e um adaptador de 5 V que forneça pelo menos 1 A; se precisar, acrescente um capacitor de 100–470 µF entre o 3V3 e o GND. Em projetos com bateria, o modo deep sleep do ESP32 reduz o consumo do chip a microampères; porém, o regulador e o LED das placas de desenvolvimento continuam puxando alguns mA, então, para uma bateria que dure muito, prefere-se um módulo sem placa ou uma placa de baixo consumo.

O ESP32 com MicroPython

O ESP32 pode ser programado não só na linguagem do Arduino, mas também em MicroPython. Depois de gravar o MicroPython na placa com o Thonny, conectar ao Wi-Fi leva só algumas linhas:

1import network, time
2from machine import Pin
3
4led = Pin(2, Pin.OUT)
5wlan = network.WLAN(network.STA_IF)
6wlan.active(True)
7wlan.connect("AgAdi", "Sifre123")     # Wi-Fi adı ve şifresi / Wi-Fi name and password
8
9while not wlan.isconnected():
10    time.sleep(0.5)
11print("IP:", wlan.ifconfig()[0])
12
13while True:
14    led.value(not led.value())        # LED'i yakıp söndür / toggle the LED
15    time.sleep(0.5)

Ideias de projetos com ESP32

• Estação meteorológica com Wi-Fi: acompanhe pelo celular a temperatura e a umidade medidas por um DHT11.
• Tomada inteligente: acenda uma lâmpada com um relé por uma página web ou por um assistente de voz.
• Alarme de movimento: envie uma notificação no Telegram quando um sensor PIR detectar alguém.
• Relógio pela internet: pegue a hora de um servidor NTP e mostre em um LCD ou em um display de 7 segmentos.
• Controle Bluetooth: pilote um carrinho robô com um app no celular.
• Sensor econômico de bateria: monte um dispositivo que acorda a cada 10 minutos, envia uma leitura e volta a dormir.

Erros comuns e como resolvê-los

• Nenhuma porta aparece: o cabo pode ser só de carga, ou o driver USB-serial não está instalado; use um cabo de dados e instale o driver CP2102 ou CH340.
• "Failed to connect... Timed out waiting for packet header": segure o botão BOOT enquanto o carregamento começa.
• A placa fica reiniciando: falta energia (brownout); use um cabo e um adaptador melhores e um capacitor.
• Ele não conecta ao Wi-Fi: a rede pode ser de 5 GHz, ou há um erro de maiúsculas e minúsculas no nome ou na senha.
• Usar os GPIO 6–11: esses pinos estão ligados à flash; usá-los trava a placa.
• Os valores analógicos ficam errados quando o Wi-Fi liga: o sensor está em um pino do ADC2; passe-o para um dos pinos do ADC1, entre o GPIO 32 e o 39.

O ESP32 é o jeito mais fácil de levar para a internet o que você aprendeu no Arduino. Para revisar o básico do Arduino, veja O que é Arduino?; no app BlueGrays você encontra dezenas de projetos com ESP32, incluindo LEDs, servidores web, WebSockets, um relógio NTP, dados do clima e um alarme pelo Telegram, com esquemas do circuito e código.