Placa KidsIOT STEM
¿Qué es KidsIOT?¶
Hoy en día, a medida que el Internet de las cosas (IoT) y las aplicaciones de inteligencia artificial se vuelven cada vez más populares, la educación STEAM siempre ha sido uno de los temas importantes discutidos acaloradamente por todos los sectores de la sociedad. La placa KidsIOT es una herramienta de enseñanza diseñada para estudiantes y principiantes, cuyo objetivo es fomentar la ciencia, la tecnología, la ingeniería y los intereses y habilidades en los campos de las materias STEAM.
En la imagen siguiente se ven las principales partes que componen la placa:
La placa utiliza el chip ESP32 de Espressif, que puede proporcionar soluciones completas para diversas aplicaciones de IoT. Este módulo tiene un gran rendimiento, tiene funciones Wi-Fi y BT/BLE y es totalmente compatible con el entorno de desarrollo Arduino IDE. KidsIOT tiene 21 pines de entrada/salida digitales (16 de los cuales se pueden usar como salida PWM), 4 entradas analógicas, 7 conjuntos de interfaces I2C , dos interfaces de servo pin y una pantalla OLED integrada de 128*64 pixeles.
Características:
1. Potente núcleo basado en ESP32-
La placa de control principal del kit KidsIOT se basa en el chip ESP32, un microcontrolador de doble núcleo de bajo consumo con funciones de Wi-Fi y Bluetooth.
2. Conexión simple y segura-
KidsIOT utiliza una interfaz RJ11. Esta conexión fácil de enchufar simplifica enormemente la configuración del hardware, evita un cableado engorroso y posibles errores, lo que resulta perfecto para los niños más pequeños.
3. Compatible con Lego-
La placa y los sensores de KidsIOT son compatibles con LEGO, por lo que los niños pueden combinar la electrónica con los ladrillos LEGO para construir dispositivos.
La placa soporta diferentes lenguajes de programación entre los que se destacan los siguientes:
- IDE de Arduino
- STEAMakersBlocks
- MicroBlocks
- Micropython
Kidsblock(No disponible para Linux)
Especificaciones¶
- Microcontrolador ESP32-WROOM-32 de Espressif Systems
- Tensión de funcionamiento de 3,3V
- Alimentación por USB o con fuente externa DC entre 6 y 12V
- 21 pines de entrada/salida digitales. Tres pines solo son entrada.
- 18 pines con capacidad PWM
- 13 pines de entrada analógica
- Máxima corriente de salida por pin de 20 mA
- 4 MB de memoria flash
- 520 KB de memoria SRAM
- Reloj del sistema basado en un oscilador de cristal integrado (40 MHz), velocidad predeterminada 80 MHz, máximo 240 MHz
- Protocolo WiFi 802.11 b/g/n (802.11n, velocidades de hasta 150 Mbps)
- Frecuencia WiFi de 2,4 GHz
- Bluetooth v4.2 BR/EDR y BLE
- La salida máxima de la fuente de alimentación USB es de 400 mA y la salida máxima de la fuente de alimentación de CC es de 1,6 A.
- Potencia máxima 5,28 W
- El rango de temperatura de trabajo es de -10 a 50 ºC
Distribución de pines¶
El pinout (distribución de pines) de la placa es el de la imagen siguiente:
El significado de los colores en los conectores y módulos es el siguiente:
- Los colores azul, amarillo y blanco indican que se trata de pines digitales.
- El color rojo indica que se trata de un pin analógico.
- El color verde se utiliza para indicar que se trata de I2C.
En los gráficos Vista posterior (real) del apartado "Análisis de pines" se asocian los pines con los colores del conector del puerto. Por ejemplo, en el puerto 9 el color azul corresponde a IO17, el amarillo a IO18 y el blanco a IO19.
Análisis de pines¶
A continuación se realiza un análisis más detallado de los pines disponibles en los conectores de la placa. Se analiza cada conector hembra y también el conector del cable de conexión rápida. Dicho análisis se realiza en base a la propia placa y al datasheet del ESP32-WROOM-32, en el que podemos ver la siguiente vista superior de disposición de pines del ESP32-WROOM-32 siguiente:
El aspecto global del análisis de la placa lo tenemos en la imagen siguiente:
Toda la información gráfica hay que referirla a la orientación de la placa que se observa en la imagen.
Y a continuación realizo el análisis de forma pormenorizada para cada uno de los puertos y sus correspondientes pines.
Puerto 1¶
| Nombre | Pin en chip | Tipo | Función |
|---|---|---|---|
| IO12 | 14 | E/S | GPIO12, ADC2_CH5, TOUCH5, RTC_GPIO15, MTDI, HSPIQ, HS2_DATA2,SD_DATA2,MAC_TXD3 |
| IO13 | 16 | E/S | GPIO13, ADC2_CH4, TOUCH4, RTC_GPIO14, MTCK, HSPID, HS2_DATA3,SD_DATA3, MAC_RX_ER |
| IO14 | 13 | E/S | GPIO14, ADC2_CH6, TOUCH6, RTC_GPIO16, MTMS, HSPICLK, HS2_CLK,SD_CLK, MAC_TXD2 |
Puerto 2 (I2C)¶
| Nombre | Pin en chip | Tipo | Función |
|---|---|---|---|
| IO2 | 24 | E/S | GPIO2, ADC2_CH2, TOUCH2, RTC_GPIO12, HSPIWP, HS2_DATA0, SD_DATA0 |
Puerto 3 (I2C)¶
| Nombre | Pin en chip | Tipo | Función |
|---|---|---|---|
| IO4 | 26 | E/S | GPIO4, ADC2_CH0, TOUCH0, RTC_GPIO10, HSPIHD, HS2_DATA1, SD_DATA1,EMAC_TX_ER |
| IO26 | 11 | E/S | GPIO26, DAC_2, ADC2_CH9, RTC_GPIO7, EMAC_RXD1 |
Puerto 4 (I2C)¶
| Nombre | Pin en chip | Tipo | Función |
|---|---|---|---|
| IO27 | 12 | E/S | GPIO27, ADC2_CH7, TOUCH7, RTC_GPIO17, EMAC_RX_DV |
| SENSOR_VN / IO39 | 5 | E | GPIO39, ADC1_CH3, RTC_GPIO3 |
SENSOR_VN
SENSOR_VN es el pin de entrada analógica número 39 del chip ESP32-WROOM-32. Junto con SENSOR_VP (pin 36), forman un par de canales ADC1 que pueden usarse como entradas (no se pueden configurar como salidas) analógicas estándar de 12 bits.
Puerto 5 (I2C / UART)¶
| Nombre | Pin en chip | Tipo | Función |
|---|---|---|---|
| IO1-TXD0 | 35 | E/S | GPIO1, U0TXD, CLK_OUT3, EMAC_RXD2 |
| IO3-RXD0 | 34 | E/S | GPIO3, U0RXD, CLK_OUT2 |
Puerto pantalla OLED (I2C)¶
Puerto 6 (I2C)¶
| Nombre | Pin en chip | Tipo | Función |
|---|---|---|---|
| IO23 | 37 | E/S | GPIO23, VSPID, HS1_STROBE |
| SENSOR_VP / IO36 | 4 | E | GPIO36, ADC1_CH0, RTC_GPIO0 |
SENSOR_VP
SENSOR_VP es el pin de entrada analógica número 36 del chip ESP32-WROOM-32. Junto con SENSOR_VN (pin 39), forman un par de canales ADC1 que pueden usarse como entradas (no se pueden configurar como salidas) analógicas estándar de 12 bits.
Puerto 7 (I2C)¶
| Nombre | Pin en chip | Tipo | Función |
|---|---|---|---|
| IO16 | 27 | E/S | GPIO16, HS1_DATA4, U2RXD, EMAC_CLK_OUT |
| IO35 | 7 | E | GPIO35, ADC1_CH7, RTC_GPIO5 |
Puerto 8 (I2C)¶
| Nombre | Pin en chip | Tipo | Función |
|---|---|---|---|
| IO5 | 29 | E/S | GPIO5, VSPICS0, HS1_DATA6, EMAC_RX_CLK |
| IO34 | 6 | E | GPIO34, ADC1_CH6, RTC_GPIO4 |
Puerto 9¶
| Nombre | Pin en chip | Tipo | Función |
|---|---|---|---|
| IO17 | 28 | E/S | GPIO17, HS1_DATA5, U2TXD, EMAC_CLK_OUT_180 |
| IO18 | 30 | E/S | GPIO18, VSPICLK, HS1_DATA7 |
| IO19 | 31 | E/S | GPIO19, VSPIQ, U0CTS, EMAC_TXD0 |
Conector servos¶
| Nombre | Pin en chip | Tipo | Función |
|---|---|---|---|
| IO32 | 8 | E/S | GPIO32, XTAL_32K_P (32.768 kHz crystal oscillator input), ADC1_CH4,TOUCH9, RTC_GPIO9 |
| IO33 | 9 | E/S | GPIO33, XTAL_32K_N (32.768 kHz crystal oscillator output), ADC1_CH5,TOUCH8, RTC_GPIO8 |
WiFi y ADC2 en ESP32-WROOM-32
El módulo ESP32 WROOM-32 tiene una limitación de hardware clave: no puedes usar los pines del ADC2 simultáneamente con el Wi-Fi. El subsistema Wi-Fi del ESP32 utiliza internamente el convertidor analógico-digital (ADC2), por lo que habilitar la conexión inalámbrica desactivará cualquier lectura analógica en esos pines.Para solucionar esta incompatibilidad y trabajar con lecturas analógicas mientras el Wi-Fi está activo:
- Usa el ADC1: Conecta tus sensores analógicos a los pines correspondientes al ADC1 (GPIOs 32 al 39), ya que estos no sufren ninguna interferencia con la red inalámbrica.
- Evita el ADC2: Los pines asociados a este convertidor (GPIOs 0, 2, 4, 12, 13, 14, 15, 25, 26 y 27) deben reservarse solo para uso digital o desactivarse durante las transmisiones Wi-Fi.