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A repository for studying the architecture of the ESP32-WROOM module, focusing on digital ports, interrupts, timers, and analog-to-digital conversion.

ESP-32 WROOM.

Objetivo

Avaliar e analisar a arquitetura do dispositivo ESP32-WROOM.

1 - Estudo de Portas Digitais

1 Parte 1 - Portas de entrada:

A tensão máxima suportada pelas entradas do ESP-32 wroom é de 3,3V. As portas de entrada do ESP-32 wroom podem ter resistores de pullup e pulldown. Isso pode ser configurado no código do programa que estiver sendo executado. Além disso, as portas de entrada também podem ser configuradas para não ter resistores de pullup ou pulldown.

1 Parte 2 - Porta de saída:

A corrente máxima das portas de saída do ESP-32 wroom é de cerca de 12mA..

1 Parte 3 - Frequência máxima:

De acordo com as especificações do fabricante, a frequência máxima de saída das portas digitais do ESP-32 wroom é de 40MHz. A frequência máxima de entrada nas portas do ESP-32 wroom dependerá do circuito externo conectado a elas e da capacidade desse circuito em responder às mudanças de sinal.

int i = i;

void setup*(){
 pinMode(22, OUTPUT);
 Serial.begin(115200);
 }

void loop(){
 while(1)
 {
  i = i - i;
  digiralWrite(22,i);
 }
}

Segundo imagem, foi conseguido testar até 1.356Mhz, inserindo um código de loop com o intuito de colocar uma saída como alta e baixa repetidamente e então analisada pelo osciloscópio. Isso pode se dar pela implementação de bibliotecas de arduino e de um código não otimizado.

Referências:

Datasheet do ESP-32 wroom: https://www.espressif.com/sites/default/files/documentation/esp32-wroom-32d_esp32-wroom-32u_datasheet_en.pdf Artigo sobre as especificações do ESP-32: https://randomnerdtutorials.com/esp32-specs/

2 - Interrupções

2 Parte 1 - Interrupção básica

Foi implementada uma função que ativa a interrupção, toda vez que o botão for pressionado, é gerado uma mensagem no console que confirma o funcionamento da interrupção. A seguir uma imagem que confirma o funcionamento do circuito.

#define GPIO_BOTAO 5
#define BOUNCE 10
 
int CONT = 0;
unsigned long TIME_LAST = 0;

void IRAM_ATTR funcao_ISR(){
if ( (millis() - TIME_LAST) >= BOUNCE ){
CONT++;
TIME_LAST = millis();
}}
 
 
void setup(){
Serial.begin(115200);
pinMode(GPIO_BOTAO, INPUT);
attachInterrupt(GPIO_BOTAO, funcao_ISR, RISING);
}
 
void loop(){
Serial.print("Acionamentos: ");
Serial.println(CONT);
delay(1000);
}

20230313_143611.mp4

2 Parte 2 - Medidor de Frequências

O código da parte 1 foi alterado para que agora funcione como medidor de frequência usando o módulo PCNT do ESP32, então foi conectado o gerador de função com uma onda quadrada de 100kHz.

volatile unsigned long pulse_count = 0;
unsigned long last_interrupt_time = 0;

#define PIN_USING 5

void countPulse() {
  unsigned long interrupt_time = millis();
  if (interrupt_time - last_interrupt_time > 10) { // debounce the input
    pulse_count++;
    last_interrupt_time = interrupt_time;
  }
}

void setup() {
  Serial.begin(115200);
  pinMode(PIN_USING, INPUT_PULLUP);
  attachInterrupt(digitalPinToInterrupt(PIN_USING), countPulse, RISING);
}

void loop() {
  unsigned long interval = millis() - last_interrupt_time;
  if (interval > 1000) { // print the frequency every second
    unsigned long pulse_count_copy = pulse_count;
    pulse_count = 0;
    float frequency = (pulse_count_copy / 2.0) * (1000.0 / interval);
    Serial.print("Frequency: ");
    Serial.print(frequency);
    Serial.println(" Hz");
    last_interrupt_time = millis();
  }
}

Um gerador de sinal de entrada foi conectado com uma onda configurada em 1Mhz, conforme imagem a seguir:

E o valor obtido via terminal se aproximou do esperado, sendo de 0.94Mhz.

3 - Temporizadores e Conversão A/D

3 Parte 1 - Temporizador básico

Ainda utilizando do módulo de interrupção implementado na parte anterior foi implementa as funções capazes de gerar uma interrupção.

hw_timer_t *My_timer = NULL;
volatile bool FLAG = true;

void IRAM_ATTR onTimer() {
  FLAG = false;
  digitalWrite(LED, !digitalRead(LED));
}

void wait_for_interrupt(){
  while(true){
    delay(1);
    if(FLAG==false){
      FLAG = true;
      break;
    }
  }
}

void setup() {
  pinMode(LED, OUTPUT);
  My_timer = timerBegin(0, 80, true);
  timerAttachInterrupt(My_timer, &onTimer, true);
  timerAlarmWrite(My_timer, 10000000, true);
  timerAlarmEnable(My_timer);  //Just Enable

} 


void loop() {
while(1) {
  wait_for_interrupt();  
 }

3 Parte 2 - Conversão analógica digital

Em seguida foi implementado a parte responsavél por ler um sinal analógico usando o ADC do ESP32.

#include <driver/adc.h>

int values[1000];
int valores[1000];

int16_t getValue(){
    int value = analogRead(4);
    return value;
}

void setup() {
  Serial.begin(115200);
  adc1_config_width(ADC_WIDTH_12Bit);
  adc1_config_channel_atten(ADC1_CHANNEL_0, ADC_ATTEN_0db);

}

void loop() {
 int adc1_get_voltage(adc1_channel_t channel);
while(1) {
  for(int i = 0; i<1000; i++){
    valores[i] = getValue();
  }

3 Parte 3 - Coleta de forma onda.

Foi utiizado então o resultado das partes 1 e 2 para gerar um novo programa, conforme anexo do reposítorio. O programa então foi configurado para fazer 1000 leituras do ADC em um segundo (taxa de amostragem de 1kHz), armazenando os valores em um vetor. Em seguida, o programa deve parou a coleta. Os dados coletados foram plotados pela serial separados por virgula, sem quebra de linha. Então copiados e colocados script python para plotar o resultado. O gráfico consiste em leitura de 1 a 1000 pelo valor de leitura. O procedimento foi feito colocando como entrada uma onda senoidal, uma onda quadrada e uma onda dente de serra, todas de 100 Hz, uma de cada vez.

Senoidal

Serrote

Quadrada