ESP32-WiFi-BME

API modular para adquisición ADC continua usando DMA en ESP32-S3 y transmisión binaria mediante WebSocket utilizando FreeRTOS.

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Arquitectura General

ADC -> DMA -> RingBuffer -> WebSocket

El proyecto está dividido en APIs modulares independientes:

• ADCconf
• WiFiConf
• WebSocketHandler

Cada API encapsula una funcionalidad específica para facilitar integración, mantenimiento y reutilización.

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ADCconf API

API encargada de configurar y manejar el ADC continuo utilizando DMA mediante la API ESP-IDF.

Características

• ADC continuo
• DMA
• Parseo automático de muestras
• Callback mediante interrupciones
• Conversión de datos crudos a uint16_t

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Configuración

Inclusión

#include "ADCconf.h"

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Definición de buffers

#define MS_BLOQUE 10

adc_channel_t CHANNEL = ADC_CHANNEL_3;

const uint32_t HZ_ADC = 1000;

const uint32_t MUESTRAS_BLOQUE =
    (HZ_ADC * MS_BLOQUE) / 1000;

uint8_t dma_buffer[
    MUESTRAS_BLOQUE *
    SOC_ADC_DIGI_RESULT_BYTES
] = {0};

uint16_t samples_buffer[
    MUESTRAS_BLOQUE
] = {0};

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Crear objeto ADC

ADC_BME adc1_3;

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Configuración ADC

adc1_3.config(
    MUESTRAS_BLOQUE,
    CHANNEL,
    HZ_ADC,
    dma_buffer
);

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Inicializar ADC

adc1_3.setup();

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Lectura de muestras

uint32_t count =
    adc1_3.read(samples_buffer);

La función retorna:

• 0 si no existen datos disponibles
• cantidad de muestras válidas si existen datos DMA

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Flujo Interno

ADC HW
 ↓
DMA Buffer
 ↓
adc_continuous_read()
 ↓
adc_continuous_parse_data()
 ↓
samples_buffer[]

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WiFiConf API

API modular para configuración WiFi en modo STA.

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Características

• Configuración IP estática
• Manejo de eventos WiFi
• Reconexión automática
• Encapsulación de configuración de red

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Inclusión

#include "WiFiConf.h"

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Crear objeto WiFi

wifi_conf sta_esp32;

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Configuración de red

const char* SSID = "MiRed";
const char* PASSWD = "password";

IPAddress local_ip(192,168,0,220);
IPAddress gateway(192,168,0,1);
IPAddress subnet(255,255,255,0);

IPAddress dns1(192,168,0,1);
IPAddress dns2(1,1,1,1);

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Conexión WiFi

sta_esp32.conectar(
    SSID,
    PASSWD,
    local_ip,
    gateway,
    subnet,
    dns1,
    dns2
);

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Eventos Implementados

La API maneja automáticamente:

• conexión WiFi
• desconexión
• reconexión
• obtención de IP

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WebSocketHandler API

API encargada de manejar eventos WebSocket.

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Características

• detección de clientes
• conexión/desconexión
• recepción de mensajes
• manejo de bandera global de conexión

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Inclusión

#include "WebSocketHandler.h"

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Crear servidor WebSocket

WebSocketsServer webSocket(81);

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Inicialización

webSocket.begin();
webSocket.onEvent(webSocketEvent);

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Loop principal

webSocket.loop();

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Transmisión BIN

webSocket.broadcastBIN(
    (uint8_t*)buffer,
    size
);

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Handler de eventos

void webSocketEvent(
    uint8_t num,
    WStype_t type,
    uint8_t * payload,
    size_t length
);

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Eventos soportados

Cliente conectado

WStype_CONNECTED

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Cliente desconectado

WStype_DISCONNECTED

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Mensajes recibidos

WStype_TEXT

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Integración con FreeRTOS

El sistema utiliza multitarea mediante FreeRTOS.

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ADCTask

Responsable de:

• adquisición ADC
• lectura DMA
• inserción en RingBuffer

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WebSocketTask

Responsable de:

• webSocket.loop()
• transmisión BIN
• extracción del RingBuffer

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RingBuffer

Se utiliza xRingbuffer para desacoplar:

Adquisición ADC

de:

Transmisión WebSocket

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Creación

RingbufHandle_t bufferHandle =
    xRingbufferCreate(
        SIZE_BUFFER,
        RINGBUF_TYPE_NOSPLIT
    );

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Inserción

xRingbufferSend(
    bufferHandle,
    samples_buffer,
    count * sizeof(uint16_t),
    pdMS_TO_TICKS(1000)
);

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Recepción

uint16_t* receivedMessage =
    (uint16_t*)xRingbufferReceive(
        bufferHandle,
        &receivedMessageSize,
        pdMS_TO_TICKS(1000)
    );

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Cliente Python

Ejemplo de recepción de datos binarios.

from websocket import create_connection
import struct

ws = create_connection(
    "ws://192.168.0.220:81"
)

while True:

    data = ws.recv()

    if isinstance(data, bytes):

        samples = struct.unpack(
            f"<{len(data)//2}H",
            data
        )

        print(samples)

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Compilación

El proyecto esta construido en PlatformIO, para compilar el poryecto es importante instalar sus herramientas en el sistema.

Dependencias

lib_deps =
    links2004/WebSockets

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Hardware Compatible

• ESP32-S3 DevKitC-1
• ESP32-S3 N8

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Autor

Sebastian Mariano Flores