Corso di Programmazione ESP32 per IoT

Lezione 1 • Piedinatura, GPIO e specifiche elettriche

Mappa ogni pin GPIO sulle sue funzioni, sui limiti di tensione e sui valori nominali di corrente. Gli studenti acquisiscono le conoscenze per cablare le periferiche in sicurezza ed evitare danni all'hardware.

Lezione 2 • Architettura ESP32 e caratteristiche principali

Esamina i processori Xtensa dual-core, la mappa di memoria e le periferiche integrate. Fornisce il modello mentale necessario per scrivere codice efficiente e consapevole dell'hardware.

Lezione 3 • Introduzione all'ecosistema ESP32

Copre la storia dell'ESP32, le varianti del chip e il posizionamento sul mercato rispetto alle alternative e definisce il contesto per tutte le decisioni hardware e software prese durante il corso.

Lezione 1 • Configurazione della toolchain ESP-IDF

Imposta il framework ufficiale di Espressif per lo sviluppo firmware di livello professionale, offrendo un'alternativa ad Arduino IDE per progetti critici in termini di prestazioni o di produzione.

Lezione 2 • Struttura del progetto e controllo di versione

Stabilisce le migliori pratiche per organizzare i file del firmware e tracciare le modifiche con Git, preparando gli studenti alla manutenzione collaborativa e a lungo termine del progetto.

Lezione 3 • Caricamento del firmware e monitoraggio seriale

Copre l'intero ciclo compila-carica-monitora e gli errori di caricamento comuni. Gli studenti sono in grado di distribuire il codice in modo affidabile e leggere l'output di debug dal dispositivo.

Lezione 4 • Integrazione con VS Code e PlatformIO

Configura VS Code con l'estensione PlatformIO per un'esperienza IDE moderna e ricca di funzionalità, collegando i flussi di lavoro Arduino adatti ai principianti con la gestione professionale dei progetti.

Lezione 1 • Controllare LED e dispositivi di uscita

Applica le competenze di output GPIO per pilotare LED, relè e carichi commutati a transistor, rafforzando le pratiche di cablaggio sicuro e il calcolo dei resistori di limitazione della corrente.

Lezione 2 • Configurazione dei pin GPIO nel codice

Dimostra l'uso delle API pinMode, digitalWrite e digitalRead per il controllo di base dei pin, stabilendo gli schemi di codifica riutilizzati in ogni successiva interazione hardware.

Lezione 3 • Lettura di pulsanti e sensori digitali

Copre le tecniche di antirimbalzo e la lettura degli input tramite interrupt per interfacce utente reattive, collegando la teoria dell'input digitale a schemi pratici di integrazione dei sensori.

Lezione 1 • Controllo servo e velocità motore

Applica il PWM per controllare servomotori hobbistici e la velocità di motori DC tramite driver a ponte H, consolidando le competenze di output analogico in applicazioni meccatroniche pratiche.

Lezione 2 • Uscita PWM con la periferica LEDC

Configura il timer LEDC dell'ESP32 per un controllo preciso della frequenza PWM e del ciclo di lavoro, consentendo la dimmerazione LED, i toni dei buzzer e il posizionamento dei servi nei progetti degli studenti.

Lezione 3 • Fondamenti di conversione analogico-digitale

Spiega la risoluzione dell'ADC, la tensione di riferimento e le impostazioni di attenuazione sull'ESP32, consentendo letture accurate da potenziometri, termistori e sensori di luce.

Lezione 4 • Uscita DAC e generazione di forme d'onda

Utilizza il DAC a 8 bit dell'ESP32 per produrre tensioni analogiche e forme d'onda semplici, dimostrando la generazione diretta del segnale senza chip DAC esterni.

Lezione 1 • Scelta del protocollo e risoluzione dei problemi

Guida alla scelta del protocollo in base a vincoli di velocità, distanza e numero di pin, fornendo agli studenti tecniche con analizzatore logico per diagnosticare i guasti di comunicazione.

Lezione 2 • Protocollo SPI e periferiche ad alta velocità

Configura la modalità master SPI per comunicare con schede SD, display e moduli RF, coprendo la polarità del clock, la fase e la gestione del chip-select per trasferimenti affidabili.

Lezione 3 • Comunicazione seriale UART

Configura le porte UART hardware per lo scambio di dati seriali full-duplex con dispositivi esterni, stabilendo le basi per moduli GPS, modem GSM e console di debug.

Lezione 4 • Configurazione del bus I2C e scansione dei dispositivi

Imposta il bus I2C, esegue la scansione per gli indirizzi dei dispositivi e legge i registri dei dispositivi, preparando gli studenti a integrare qualsiasi sensore o display I2C con un cablaggio minimo.

Lezione 1 • Protocollo MQTT per la messaggistica IoT

Connette l'ESP32 a un broker MQTT per pubblicare le letture dei sensori e sottoscriversi agli argomenti di comando, introducendo il modello publish-subscribe centrale per le architetture IoT scalabili.

Lezione 2 • Modalità Wi-Fi Station e Access Point

Configura l'ESP32 come stazione Wi-Fi che si unisce a reti esistenti e come punto di accesso soft, coprendo la gestione delle credenziali e degli eventi di connessione.

Lezione 3 • Client HTTP per l'integrazione di API REST

Utilizza la libreria HTTPClient per eseguire richieste GET e POST a API REST, consentendo all'ESP32 di inviare dati dei sensori a piattaforme cloud e recuperare la configurazione.

Lezione 4 • Sicurezza di rete e crittografia TLS

Applica il TLS alle connessioni MQTT e HTTP per proteggere i dati in transito, affrontando la convalida dei certificati, l'archiviazione delle chiavi e le insidie di sicurezza comuni.

Lezione 1 • Protocollo peer-to-peer ESP-NOW

Utilizza ESP-NOW per lo scambio di dati senza connessione e a bassa latenza tra dispositivi ESP32, ideale per reti mesh di sensori che non richiedono un router Wi-Fi.

Lezione 2 • Pubblicità BLE e trasmissione di beacon

Configura i pacchetti di advertisement BLE per i formati iBeacon ed Eddystone, abilitando casi d'uso di rilevamento di prossimità e tracciamento di asset senza una connessione persistente.

Lezione 3 • Comunicazione seriale Bluetooth Classic

Configura BluetoothSerial per creare un collegamento seriale wireless tra l'ESP32 e un dispositivo host, consentendo il debug senza cavi e un semplice trasferimento dati per host Bluetooth legacy.

Lezione 1 • Aggiornamenti firmware Over-the-Air

Implementa aggiornamenti OTA tramite ArduinoOTA e tramite server HTTP per la distribuzione remota del firmware, eliminando la necessità di accesso fisico per la manutenzione dei dispositivi distribuiti.

Lezione 2 • Debug, profilazione e hardening per la produzione

Utilizza l'analisi del core dump, i timer watchdog e i gestori di eccezioni per diagnosticare e prevenire i crash, preparando il firmware per un funzionamento affidabile a lungo termine sul campo.

Lezione 3 • Gestione energetica e modalità Deep Sleep

Configura le modalità light sleep, deep sleep e ibernazione con sorgenti di risveglio multiple, consentendo ai dispositivi alimentati a batteria di funzionare per mesi con una singola carica.

Lezione 4 • Archiviazione non volatile e preferenze

Archivia e recupera dati di configurazione persistenti utilizzando le librerie NVS e Preferences, assicurando che le impostazioni del dispositivo sopravvivano ai cicli di alimentazione e agli aggiornamenti del firmware.