Scheda di sviluppo ESP32-DevKitC, ESP32-WROOM-32D, 38P

La scheda di sviluppo ESP32-DevKitC con il modulo ESP32-WROOM-32D è essa stessa il microcontrollore centrale del progetto, non un modulo che si aggiunge accanto a un'altra scheda, quindi questo tutorial utilizza proprio questa scheda e mostra come verificare rapidamente il radio WiFi integrato sul modulo, prima di passare a progetti che si collegano effettivamente a una rete o a servizi cloud.

La piattaforma utilizzata nel tutorial è la scheda ESP32-DevKitC con ESP32-WROOM-32D, programmata da Arduino IDE con il pacchetto di schede ESP32 di Espressif. Il test non utilizza nessun sensore o modulo esterno, serve solo la scheda e un cavo USB Type-C verso il computer.

Come funziona:

Il modulo ESP32-WROOM-32D integra un radio WiFi 802.11 b/g/n che può funzionare sia come stazione collegata a una rete esistente sia come punto di accesso proprio. In questo test, la funzione WiFi.scanNetworks() commuta il radio in modalità stazione e invia richieste di sondaggio sui canali della banda 2.4 - 2.5 GHz, misurando per ogni rete trovata la potenza del segnale ricevuto RSSI, espressa in dBm, un valore negativo in cui le cifre più vicine a 0 indicano un segnale più forte, ad esempio -40 dBm è un segnale molto buono mentre -85 dBm è quasi al limite della ricezione.

La scansione avviata con WiFi.scanNetworks() è bloccante, cioè il programma attende che essa si concluda prima di continuare, con una durata che va da qualche centinaia di millisecondi fino a poco più di un secondo, a seconda del numero di reti presenti nella zona e dei canali coperti.

Sulla scheda tecnica del modulo ESP32-WROOM-32D il consumo medio è indicato come circa 80 mA, ma nei momenti di emissione radio, come accade all'inizio di ogni scansione WiFi, possono comparire picchi di corrente dell'ordine di 300 mA, motivo per cui il produttore raccomanda un alimentatore capace di fornire almeno 500 mA. Se la porta USB o il cavo utilizzato hanno una resistenza interna elevata, questi picchi di corrente possono provocare un breve calo di tensione sul pin 3V3, sufficiente a far scattare il reset della scheda tramite il circuito di brownout, soprattutto su porte USB 2.0 più deboli o su hub senza alimentazione propria.

Cosa ti serve:

• 1 x Scheda di sviluppo ESP32-DevKitC, ESP32-WROOM-32D, 38P
• 1 x Cavo USB con display, PD, QC4.0, Type-C a Type-C, 100W
• 1 x Set 120 condensatori elettrolitici, 0.22-470uF

Collegamento:

Per questo test non serve nessuna connessione sui pin GPIO, la scheda utilizza solo il radio WiFi integrato sul modulo ESP32-WROOM-32D, e l'unico collegamento necessario è il cavo USB Type-C tra la scheda e il computer, usato sia per l'alimentazione della scheda a 5 VDC sia per la programmazione e per la visualizzazione dei risultati nel monitor seriale. Se la porta USB utilizzata non può fornire almeno 500 mA o il cavo ha una resistenza elevata, aggiungete tra i pin 3V3 e GND della scheda un condensatore elettrolitico da 100 - 470 uF, montato il più vicino possibile al modulo, per tamponare i picchi di corrente che si verificano durante la scansione.

Il codice:

Il programma commuta il radio WiFi in modalità stazione, avvia ogni cinque secondi una scansione bloccante delle reti circostanti e mostra sulla porta seriale il nome SSID e la potenza del segnale RSSI per ogni rete trovata.

// ESP32-DevKitC (ESP32-WROOM-32D) - WiFi network scan test
// Board: ESP32-DevKitC with ESP32-WROOM-32D (select "ESP32 Dev Module" in Arduino IDE)
// Wiring: none required on GPIO pins, this test only uses the onboard WiFi radio of the ESP32-WROOM-32D module
// Power and programming through the onboard USB Type-C connector
// Use a USB port or charger able to supply at least 500 mA, WiFi TX current spikes can reset the board on weak supplies
// No external library required, WiFi.h is included with the ESP32 Arduino core
#include <WiFi.h>
void setup() {
  Serial.begin(115200);        // Start serial communication at 115200 baud
  delay(1000);                 // Give the serial monitor time to connect
  WiFi.mode(WIFI_STA);         // Set WiFi to station mode for scanning
  WiFi.disconnect();           // Make sure WiFi is not connected to any network
  delay(100);
  Serial.println("ESP32-DevKitC WiFi scan test starting...");
}
void loop() {
  Serial.println("Scanning for WiFi networks...");
  int networksFound = WiFi.scanNetworks(); // Perform a blocking WiFi scan
  if (networksFound == 0) {
    Serial.println("No networks found.");
  } else {
    Serial.print(networksFound);
    Serial.println(" networks found:");
    for (int i = 0; i < networksFound; i++) {
      // Print SSID and signal strength (RSSI) for each network found
      Serial.print(i + 1);
      Serial.print(": ");
      Serial.print(WiFi.SSID(i));
      Serial.print(" (RSSI: ");
      Serial.print(WiFi.RSSI(i));
      Serial.println(" dBm)");
    }
  }
  Serial.println("");
  delay(5000); // Wait five seconds before scanning again, avoids repeated back-to-back current spikes
}

Come funziona il codice:

Nella funzione setup si inizializza la comunicazione seriale a 115200 baud con Serial.begin, poi WiFi.mode(WIFI_STA) imposta il radio in modalità stazione, necessaria per la scansione, mentre WiFi.disconnect() assicura che la scheda non rimanga collegata a una rete precedente prima di iniziare il test.

Nella funzione loop, WiFi.scanNetworks() avvia la scansione e restituisce in networksFound il numero di reti trovate. Se networksFound è 0 viene mostrato il messaggio che non è stata trovata nessuna rete, altrimenti un ciclo for scorre ogni rete trovata e mostra, per ciascuna, il nome con WiFi.SSID(i) e la potenza del segnale con WiFi.RSSI(i), espressa in dBm.

Alla fine di ogni ciclo, delay(5000) ferma l'esecuzione per cinque secondi prima di ripetere la scansione, sia per non caricare inutilmente il processore e la porta seriale sia per evitare picchi di corrente ripetuti a intervalli molto brevi.

Risultato:

Nel Serial Monitor, con la velocità impostata a 115200 baud, vedrete ogni cinque secondi l'elenco delle reti WiFi trovate nelle vicinanze, con il nome e la potenza del segnale di ciascuna.

ESP32-DevKitC WiFi scan test starting...
Scanning for WiFi networks...
4 networks found:
1: HomeNetwork_24G (RSSI: -42 dBm)
2: Office_WiFi (RSSI: -58 dBm)
3: NeighborAP (RSSI: -71 dBm)
4: IoT_Guest (RSSI: -80 dBm)
Scanning for WiFi networks...
3 networks found:
1: HomeNetwork_24G (RSSI: -44 dBm)
2: Office_WiFi (RSSI: -61 dBm)
3: IoT_Guest (RSSI: -79 dBm)

Problemi frequenti:

La scheda si resetta o si riavvia proprio durante la scansione WiFi, la causa è di solito una porta USB o un cavo che non riescono a sostenere il picco di corrente dell'ordine di 300 mA richiesto dall'emissione radio, la soluzione è collegarsi a una porta USB 3.0 capace di almeno 2 A o a un caricatore USB separato, usare un cavo USB Type-C di dati di qualità e, se il problema persiste, aggiungere un condensatore elettrolitico da 100 - 470 uF tra i pin 3V3 e GND vicino al modulo.

Se non compare nulla sul monitor seriale, verificate che la velocità selezionata nel Serial Monitor sia 115200 baud e che la porta COM scelta sia quella della scheda ESP32-DevKitC.

Se il messaggio mostrato è sempre No networks found anche se il telefono vede reti nelle vicinanze, verificate che quella rete funzioni sulla banda 2.4 GHz, perché il modulo ESP32-WROOM-32D non può scansionare reti sulla banda 5 GHz.

Se una rete conosciuta non compare nell'elenco anche se il segnale è buono, verificate se il router ha disattivata la diffusione dell'SSID, nel qual caso la rete nascosta non compare in una scansione standard.

Se la scheda non viene riconosciuta dal computer al collegamento, installate il driver per il bridge CP2102 dal sito del produttore del chip e provate un altro cavo USB Type-C che supporti il trasferimento dati, non solo l'alimentazione.

Se il caricamento del programma non parte, la scheda non è in modalità Boot, scollegate il cavo, tenete premuto il pulsante BOOT, ricollegate il cavo e ripetete il caricamento da Arduino IDE.

Limitazioni e consigli:

Il modulo ESP32-WROOM-32D scansiona e si collega solo sulla banda 2.4 GHz, non ha supporto per il 5 GHz. La funzione WiFi.scanNetworks() è bloccante e occupa il processore per tutta la durata della scansione, quindi in un progetto più complesso la scansione deve essere collocata con attenzione rispetto ad altre attività in tempo reale. Per un funzionamento stabile, l'alimentatore collegato alla porta USB Type-C o ai pin 5V deve poter fornire almeno 500 mA in regime di picco, non solo in media. Partendo da questo test, la scheda può essere estesa per il collegamento effettivo a una rete WiFi come stazione, per la creazione di un punto di accesso proprio o per progetti che inviano dati verso servizi cloud tramite MQTT o HTTP.