Fig. 04 · Laboratorio de robótica · Wi-Fi y dos núcleos: refluye la placa, coloca los conectores y carga por el puerto UART

Monta una ESP32-S3-DevKitC-1

ESP32-S3-DevKitC-1

Cargando la figura…

Banco

Aún sin lectura

Línea de 5 V

Aún sin lectura

Consumo de corriente

0 mA

Monta y avería

1MontajeSiguiente
Desmóntala hasta dejar la PCB desnuda
Empieza con la placa negra desnuda: 25,4 x 62,7 mm, dos capas de cobre y pasta de soldar en cada pad.
2
Coloca las piezas SMD con la máquina
3
Reflujo
4
Coloca las tiras de pines
5
Suelda los pines de las tiras
6
Conecta el USB al puerto UART
7
Carga la rueda de colores
8
Averíalo: quita R17Averíala
9
Averíalo: una soldadura fría en el puerto UARTAveríala
10
Averíalo: polaridad invertida en el pin 5VAveríala
11
Averíalo: 5 V en el pin 3V3Averíala
12
Carga el servidor web por Wi-Fi
13
Averíalo: caída de tensión en un puerto USB débilAveríala
14
Carga el sueño profundo
15
Averíalo: GPIO0 a nivel bajo en el reinicioAveríala
16
Fuerza a mano el modo de descarga
17
Vista despiezada

Averíala a propósito

Cada avería es de las que pillan a quien monta de verdad. Provócala, lee el síntoma en el banco y luego arréglala.

Sin R17: el LED RGB apagado
falta una pieza
Por qué pasa
Síntoma: El LED rojo de alimentación está encendido y el monitor serie imprime el tono cada segundo, pero el LED RGB nunca se enciende.
R17 es un puente de 0 Ω que lleva la señal de datos de GPIO38 al pin DIN del LED. Sin él, el LED recibe alimentación pero no datos, así que sigue apagado por muy correcto que sea el código.
Solución: Desconecta, vuelve a soldar R17 con aire caliente y vuelve a conectar.
Soldadura fría en el puerto UART
soldadura fría
Por qué pasa
Síntoma: La placa se reinicia al azar, el mensaje de la ROM se repite en el monitor serie y el ordenador no deja de perder el puerto.
Una soldadura fría en el conector micro-USB solo hace contacto a ratos, así que VBUS o una línea de datos van y vienen. Cada corte reinicia el chip.
Solución: Desconecta, vuelve a fundir la soldadura hasta que el estaño fluya y moje el pad, y vuelve a conectar.
Polaridad invertida en el pin 5V
polaridad invertida
Por qué pasa
Síntoma: No se enciende nada, la fuente de laboratorio entra en limitación de corriente y el regulador U2 se calienta.
El pin 5V del conector va después de los dos diodos Schottky, así que no tiene protección contra inversión. Una alimentación al revés lleva la entrada del SGM2212 por debajo de tierra y la corriente circula hacia atrás por el regulador hasta que se estropea.
Solución: Desconecta, cambia los cables (rojo a 5V, negro a G), sustituye U2 si está dañado y vuelve a alimentarla.
5 V en el pin 3V3
tensión incorrecta
Por qué pasa
Síntoma: Ningún LED, el módulo se calienta rápido y después la placa está muerta.
Los pines 3V3 alimentan directamente el módulo ESP32-S3. Su alimentación máxima absoluta es 3,6 V, así que 5 V lo destruyen, y además realimentan el puente y los LED a través de R24.
Solución: Desconecta. Mete 5 V solo en el pin 5V o en un puerto USB y deja que el regulador genere los 3,3 V. Sustituye el módulo.
Caída de tensión con la Wi-Fi
caída de tensión
Por qué pasa
Síntoma: "Brownout detector was triggered" en el monitor serie, otra vez el mensaje de la ROM, y la placa nunca se queda conectada.
Las ráfagas de transmisión Wi-Fi consumen hasta unos 355 mA. Con un puerto USB débil, un cable largo y fino o un hub sin alimentación, la entrada de 5 V cae, el regulador se queda sin margen y la línea de 3,3 V baja del umbral de caída de tensión, así que el chip se reinicia.
Solución: Usa un cable corto y grueso en un puerto con alimentación o una fuente de 5 V que dé al menos 500 mA; pon un condensador de 10 µF cerca del módulo.
GPIO0 a nivel bajo en el reinicio
pin de arranque
Por qué pasa
Síntoma: El monitor serie muestra "boot:0x0 (DOWNLOAD(USB/UART0))" y "waiting for download"; el sketch nunca arranca.
GPIO0 es un pin de arranque. El chip lo lee al reiniciarse: a nivel alto arranca desde la flash, a nivel bajo entra en el modo de descarga de la ROM. Cualquier cosa que lo mantenga a nivel bajo en ese momento impide que arranque tu programa.
Solución: Pasa el botón o el sensor a un GPIO libre, como GPIO4, o asegúrate de que deja GPIO0 a nivel alto en el reinicio, y luego pulsa RESET.

Conoce el banco

Móntala, conecta el puerto UART, carga el programa y abre la página web desde un móvil en la misma Wi-Fi

La ESP32-S3 es el siguiente paso después de una Uno cuando un robot necesita Wi-Fi, Bluetooth LE, más velocidad o dos núcleos, y la DevKitC-1 cuesta menos que una Uno. La placa añade lo que le falta al módulo solo: un regulador de 3,3 V, un puente USB-UART CP2102N con modo de descarga automático, los botones BOOT y RESET y un LED RGB direccionable en GPIO38 (esta es la v1.1; la v1.0 usaba GPIO48). Todo funciona a 3,3 V: nunca metas 5 V en un GPIO ni en el pin 3V3. Usa el core de Arduino para tener algo funcionando rápido, ESP-IDF cuando necesites controlar los núcleos y la energía, y MicroPython para pruebas rápidas de sensores, nunca para un bucle de equilibrio.

Fuentes

En el banco

Seleccionado

El sketch usa 289.680 bytes del espacio de almacenamiento de programa

Código: Parpadeo RGB

// Hace parpadear en rojo el LED RGB de la placa una vez por segundo y cuenta los parpadeos
const uint8_t RGB_PIN = 38;   // placa v1.1: la línea de datos del LED RGB es GPIO38 (v1.0: GPIO48)
uint32_t count = 0;

void setup() {
  Serial.begin(115200);
}

void loop() {
  rgbLedWrite(RGB_PIN, 64, 0, 0);   // rojo a 64 de 255: suficiente brillo a un brazo de distancia
  Serial.printf("blink #%lu\n", (unsigned long)count);
  count++;
  delay(500);
  rgbLedWrite(RGB_PIN, 0, 0, 0);    // los tres colores apagados
  delay(500);
}

Tareas prácticas

0/4 tareas

Escribe el código y luego ejecuta las comprobaciones. La ejecución usa un reloj virtual y un entorno con guion, así que el mismo código da siempre el mismo resultado.

Enciende el LED RGB en una placa v1.1

Arduino C++

Este sketch se escribió para una placa v1.0 y en la tuya no enciende nada. Haz parpadear el LED RGB en verde dos veces por segundo en el pin correcto, e imprime green y off en cada cambio.

Comprobaciones

Aún sin ejecutarFunciona 3 s sin errores
Aún sin ejecutarControla GPIO38 con rgbLedWrite, no con RGB_BUILTIN
Aún sin ejecutarImprime green al menos tres veces en 3 s
Aún sin ejecutarImprime off al menos tres veces en 3 s

Pistas

El ESP32-S3 Dev Module genérico de Arduino pone RGB_BUILTIN en GPIO48, el pin de la v1.0. Mira la serigrafía junto al LED: RGB@IO38.
Ponle nombre tú al pin: const uint8_t RGB_PIN = 38; y luego rgbLedWrite(RGB_PIN, 0, 64, 0).

Código de Enciende el LED RGB en una placa v1.1

Cambia el LED desde tu móvil

Arduino C++

Amplía el servidor web: /on enciende el LED RGB en verde, /off lo apaga y /data responde con lecturas en directo (intensidad de la señal Wi-Fi y tiempo encendida) en JSON. Imprime una línea por petición.

Comprobaciones

Aún sin ejecutarSe une a bench-lab e imprime su dirección IP en menos de 3 s
Aún sin ejecutarGET /on enciende el LED
Aún sin ejecutarGET /data informa de la intensidad de la señal y del tiempo encendida
Aún sin ejecutarGET /off apaga el LED
Aún sin ejecutarTiene manejadores para /on, /off y /data

Pistas

Un manejador por página: server.on("/on", handleOn); cada manejador termina con server.send(200, type, body).
WiFi.RSSI() da la intensidad de la señal en dBm, y millis() / 1000 el tiempo encendida en segundos.
Imprime exactamente GET /on -> LED on, GET /off -> LED off y GET /data -> rssi <n> dBm, up <s> s.

Código de Cambia el LED desde tu móvil

Cuenta los despertares

Arduino C++

Cada vez que se despierta vuelve a imprimir boot #1, porque el contador vive en la RAM normal, que el sueño profundo borra. Conserva la cuenta entre sueños, asegúrate de que cada línea llega al monitor serie y duerme 5 s cada vez con el LED apagado.

Comprobaciones

Aún sin ejecutarImprime boot #1 en el primer arranque
Aún sin ejecutarImprime boot #2 después del primer sueño
Aún sin ejecutarImprime boot #3 después del segundo sueño
Aún sin ejecutarUsa RTC_DATA_ATTR, Serial.flush() y esp_deep_sleep_start()

Pistas

RTC_DATA_ATTR pone una variable en la memoria RTC, que sigue alimentada durante el sueño profundo.
Serial.flush() espera hasta que la línea ha salido del UART; apaga el LED antes de esp_deep_sleep_start().

Código de Cuenta los despertares

Medidor de reflejos con el botón BOOT

Arduino C++

Tras una espera al azar de 1 a 3 s, el LED RGB se pone verde; pulsa BOOT lo más rápido que puedas e imprime reaction <n> ms. Usa una interrupción para el botón, quítale los rebotes, mide el tiempo con millis() y nunca llames a delay().

Comprobaciones

Aún sin ejecutarImprime un tiempo de reacción en la primera pulsación
Aún sin ejecutarImprime un tiempo de reacción por pulsación, sin contar los rebotes
Aún sin ejecutarUsa una interrupción y millis(), y ningún delay()

Pistas

BOOT es GPIO0 y lee LOW mientras está pulsado: attachInterrupt(digitalPinToInterrupt(0), onPress, FALLING).
Haz corta la interrupción: guarda millis() y activa una bandera; ignora los flancos que lleguen menos de 50 ms después del anterior.
random(1000, 3000) elige la espera; en loop() compara millis() - roundStart con ella en lugar de esperar.

Código de Medidor de reflejos con el botón BOOT

Monta y avería

1MontajeSiguiente

Desmóntala hasta dejar la PCB desnuda

Empieza con la placa negra desnuda: 25,4 x 62,7 mm, dos capas de cobre y pasta de soldar en cada pad.

Coloca las piezas SMD con la máquina

Reflujo

Coloca las tiras de pines

Suelda los pines de las tiras

Conecta el USB al puerto UART

Carga la rueda de colores

Averíalo: quita R17Averíala

Averíalo: una soldadura fría en el puerto UARTAveríala

Averíalo: polaridad invertida en el pin 5VAveríala

Averíalo: 5 V en el pin 3V3Averíala

Carga el servidor web por Wi-Fi

Averíalo: caída de tensión en un puerto USB débilAveríala

Carga el sueño profundo

Averíalo: GPIO0 a nivel bajo en el reinicioAveríala

Fuerza a mano el modo de descarga

Vista despiezada

En el banco

Seleccionado

El sketch usa 289.680 bytes del espacio de almacenamiento de programa

Código: Parpadeo RGB

// Hace parpadear en rojo el LED RGB de la placa una vez por segundo y cuenta los parpadeos
const uint8_t RGB_PIN = 38;   // placa v1.1: la línea de datos del LED RGB es GPIO38 (v1.0: GPIO48)
uint32_t count = 0;

void setup() {
  Serial.begin(115200);
}

void loop() {
  rgbLedWrite(RGB_PIN, 64, 0, 0);   // rojo a 64 de 255: suficiente brillo a un brazo de distancia
  Serial.printf("blink #%lu\n", (unsigned long)count);
  count++;
  delay(500);
  rgbLedWrite(RGB_PIN, 0, 0, 0);    // los tres colores apagados
  delay(500);
}

Monta una ESP32-S3-DevKitC-1

El banco

Monta y avería

Desmóntala hasta dejar la PCB desnuda

Coloca las piezas SMD con la máquina

Reflujo

Coloca las tiras de pines

Suelda los pines de las tiras

Conecta el USB al puerto UART

Carga la rueda de colores

Averíalo: quita R17Averíala

Averíalo: una soldadura fría en el puerto UARTAveríala

Averíalo: polaridad invertida en el pin 5VAveríala

Averíalo: 5 V en el pin 3V3Averíala

Carga el servidor web por Wi-Fi

Averíalo: caída de tensión en un puerto USB débilAveríala

Carga el sueño profundo

Averíalo: GPIO0 a nivel bajo en el reinicioAveríala

Fuerza a mano el modo de descarga

Vista despiezada

Averíala a propósito

Sin R17: el LED RGB apagado

Soldadura fría en el puerto UART

Polaridad invertida en el pin 5V

5 V en el pin 3V3

Caída de tensión con la Wi-Fi

GPIO0 a nivel bajo en el reinicio

Estado en vivo

Consumo de corriente

Ponte a prueba

Después de: Reflujo

Después de: Suelda los pines de las tiras

Después de: Carga la rueda de colores

Después de: Carga el servidor web por Wi-Fi

Después de: Carga el sueño profundo

Cuestionario final del banco

Conoce el banco

Fuentes

En el banco

Tareas prácticas

Enciende el LED RGB en una placa v1.1

Comprobaciones

Cambia el LED desde tu móvil

Comprobaciones

Cuenta los despertares

Comprobaciones

Medidor de reflejos con el botón BOOT

Comprobaciones

Monta una ESP32-S3-DevKitC-1

El banco

Monta y avería

Desmóntala hasta dejar la PCB desnuda

Coloca las piezas SMD con la máquina

Reflujo

Coloca las tiras de pines

Suelda los pines de las tiras

Conecta el USB al puerto UART

Carga la rueda de colores

Averíalo: quita R17Averíala

Averíalo: una soldadura fría en el puerto UARTAveríala

Averíalo: polaridad invertida en el pin 5VAveríala

Averíalo: 5 V en el pin 3V3Averíala

Carga el servidor web por Wi-Fi

Averíalo: caída de tensión en un puerto USB débilAveríala

Carga el sueño profundo

Averíalo: GPIO0 a nivel bajo en el reinicioAveríala

Fuerza a mano el modo de descarga

Vista despiezada

Averíala a propósito

Sin R17: el LED RGB apagado

Soldadura fría en el puerto UART

Polaridad invertida en el pin 5V

5 V en el pin 3V3

Caída de tensión con la Wi-Fi

GPIO0 a nivel bajo en el reinicio

Estado en vivo

Consumo de corriente

Ponte a prueba

Después de: Reflujo

Después de: Suelda los pines de las tiras