CD4050 com ESP8266
Neste outro post falamos sobre LLC ou, conversor de nível lógico e divisor de tensão que são opções alternativas ao CD4050 com ESP8266 ou com Arduino, para fazer a comunicação entre dispositivos de diferentes tensões, como é o caso do Arduino (5v) e o ESP8266 (3.3v).
Como sempre cito, sei pouquíssimo sobre eletrônica e pesquiso muito para poder fazer algo. Já em programação e microcontroladora me viro bem, mas as vezes me deparo com dúvidas como do tipo:
– Posso usar o 3.3v do Arduino para alimentar o ESP8266, uma vez que ele pode consumir até 170mA?
Vi esquemáticos utilizando o 3.3 e parece funcionar sem problemas. Também vi nos casos de uso que não estão subindo o sinal de 3.3 para 5 na comunicação com o Arduino (nesse caso, dispensando o conversor de nível lógico, ou um MOSFET, etc) e os meios utilizados para fazer a queda de tensão tem sido mesmo [divisor de tensão]. Mas esse elegante CI pode dar um charme a mais e tem um custo baixo, valendo a experiência. Ainda, quero deixar claro que o divisor de tensão resolveria plenamente a questão e também o CD4050 está sendo utilizado exclusivamente entre o TX do Arduino e RX do ESP8266.
Para fazer a alimentação a 3.3v, não podemos utilizar um divisor de tensão porque ele não suporta carga e aí sim, tudo o que vi foi alimentação a partir do Arduino. Porém, preferí utilizar um regulador de tensão para derrubar pra 3.3v e ter algo realmente confiável, sem receio de drenar mais do que a controladora possa oferecer (mostrarei adiante).
Esse CI tem como uma de suas funcionalidades, fazer a conversão de nível lógico para baixa, isto é, você pode receber sinais de 5v nos pinos por exemplo, e ele automaticamente baixa para a tensão de alimentação, sendo esta a sua referência. Por isso, utilizá-lo como um conversor de nível lógico entre Arduino e ESP8266 é uma boa opção.
Características
O CD4050 é um hex buffer não-inversor com capacidade de gerenciar 2 TTLs, convertendo nível lógico de alta pra baixa, com taxas parametricas de 5v, 10v e 15v.
Os pinos tem correspondência; entra alta, sai baixa. No diagrama de blocos a relação dos pinos está clara, como você pode notar.
Seu datasheet tem 4 exemplos de uso, mas aqui vamos ver apenas sua aplicação para conversão de nível lógico – um processo muito simples, mas é um complemento ao post supracitado.
Feitas as apresentações, vamos ver como pinar utilizando um ESP8266 (3.3v) alimentado através de um regulador de tensão, que também proverá energia para o CD4050. O Arduino, alimentado pela USB, como de costume nos testes, trabalhando em 5v.
ESP8266-01
É meio incomum ver uma imagem utilizando 2 protoboards tiny, mas foi assim que montei para resolver problemas que tive no inicio. Por exemplo, eu estava conectando o regulador 3v3 a uma protoboard com o regulador 5v. Ao enviar qualquer comando para o ESP8266, o LED de alimentação praticamente apagava. Estava claro que era algo relacionado a corrente. Pesquisei um bocado e encontrei em um fórum uma citação do datasheet dizendo que a diferença de tensão deveria ser de no mínimo 3v – e não sei o porque, mas é fato – assim que alimentei o regulador 3.3v diretamente com a fonte e alimentação de 9v, o problema não ocorreu mais. Esse foi o passo 1.
Passei a trabalhar sobre um segundo problema; a comunicação não ocorria entre o ESP8266 e o Arduino, então utilizei o Bus Pirate da Dangerous Prototypes para descobrir o que sucedia. Me surpreendi um pouco, porque jamais esperava por isso, mas o ESP8266-01 estava já configurado a 115200bauds. Descoberto isso, pude enviar comandos e perceber em que resultava, assim, seguidamente trabalhar os comandos AT na interface do Arduino. Aliás, uma referência de visual e conteúdo agradável sobre os comandos AT do ESP8266 pode ser vista nesse link.
Colocando ESP8266 na protoboard
Para colocar o ESP8266 na protoboard, duas coisas são necessárias; que a protoboard tenha uma divisão central e que você tenha slots de pinos do Arduino, que você encontra no LabDeGaragem ou no Mercado Livre. Eu fiz um “L” nas pernas do slot e encaixei cada um de um lado da protoboard, juntando-os ao meio, como demonstro nas imagens seguintes:
Repare que o pino de reset está ligado diretamente na alimentação de 3.3v. Eu havia deixado sem nada, mas estava causando comportamentos anômalos, dentre os quais, reset. Deixá-lo em “HIGH” resolveu o problema, mas o correto é controlá-lo através da microcontroladora para o caso de haver a necessidade de um reset, bastando por o pino em LOW por uns 100ms e voltando-o a HIGH posteriormente.
Esse post teve mais o propósito de apresentar o buffer como opção para a conversão de nível lógico, portanto o exemplo de código que segue trata de fazer uma pequena comunicação entre o ESP8266 e meu notebook. No meu notebook executei um pequeno script python para abrir um servidor TCP, receber e exibir mensagens e os pontos de conexão (veja o video). O código python utilizado, logo abaixo:
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import socket import sys HOST = '192.168.1.230' # Symbolic name, meaning all available interfaces PORT = 8888 # Arbitrary non-privileged port s = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_STREAM) print 'Socket created' #Bind socket to local host and port try: s.bind((HOST, PORT)) except socket.error as msg: print 'Bind failed. Error Code : ' + str(msg[0]) + ' Message ' + msg[1] sys.exit() print 'Socket bind complete' #Start listening on socket s.listen(10) print 'Socket now listening' #now keep talking with the client while 1: #wait to accept a connection - blocking call conn, addr = s.accept() print 'Connected with ' + addr[0] + ':' + str(addr[1]) while 1: data = conn.recv(1024) if not data: break print(data) s.close() |
Mais uma vez, quero salientar que esse código foi utilizado para simples teste e não serve para mais nada, nem implementação de código porque após receber uma mensagem, fica atrelado ao ponto para sempre. Porém, essa foi a prova de conceito que fiz para implementar um projeto freela, que no final será com PIC.
Já no Arduino, o código foi implementado para receber e enviar comandos AT; o código não é meu, copiei de algum lugar e infelizmente não tenho a referência, mas é apenas leitura-escrita serial, nada significativo. Quando vi pronto, não havia mais razão para escrever o meu próprio para prova de conceito.
Está gerando caracteres estranhos e não sei a razão, infelizmente (farei mais testes). De qualquer modo, o video mostra a configuração de uma conexão TCP e o envio de mensagem.
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#include <SoftwareSerial.h> SoftwareSerial esp8266(2,3); // make RX Arduino line is pin 2, make TX Arduino line is pin 3. // This means that you need to connect the TX line from the esp to the Arduino's pin 2 // and the RX line from the esp to the Arduino's pin 3 void setup() { Serial.begin(115200); esp8266.begin(115200); // your esp's baud rate might be different } void loop() { if(esp8266.available()) // check if the esp is sending a message { while(esp8266.available()) { // The esp has data so display its output to the serial window char c = esp8266.read(); // read the next character. Serial.write(c); } } if(Serial.available()) { // the following delay is required because otherwise the arduino will read the first letter of the command but not the rest // In other words without the delay if you use AT+RST, for example, the Arduino will read the letter A send it, then read the rest and send it // but we want to send everything at the same time. delay(1000); String command=""; while(Serial.available()) // read the command character by character { // read one character command+=(char)Serial.read(); } Serial.print("nComando: "); Serial.println(command); esp8266.println(command); // send the read character to the esp8266 } } |
No video apresento um problema, ainda insolúvel para mim. Que dar dar sua dica de como resolvê-lo?
Iniciei testes com o Arduino Leonardo pela questão da velocidade utilizada com SoftwareSerial, conforme a sugestão do Ricardo (nos comentários). Realmente, softserial não funcionou bem a 115200, mas com o Arduino Leonardo (que possui duas seriais) ficou uma beleza!
E no próximo post será exibido um protocolo de comunicação para receber no PC informações do sistema composto por Arduino e ESP8266. Além disso, em alguns dias será disponibilizado ao menos 1 post com ESP8266-07 e ao menos 1 post com ESP8266-12.
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Tomás Schertel
Parabéns pelo vídeo.
O CD4050 usa tecnologia antiga. O indicado hoje me dia é o 74HC4050.
Já usei ele como interface entre o arduino e um TFT de 1.8″ e funciona muito bem.
Como tu citou no texto, ele não é bidirecional. Mas ele pode converter tanto de 3.3v para 5v, como de 5v para 3.3v. A saída dele sempre vai ser a tensão de alimentação.
ricardo
ouvi dizer que a biblioteca SoftwareSerial.h não é muito estável com baud=115200 (!?) talvez seja esse o seu problema. o 4050 pode ser usado também no pino rst para um reset físico, através do programa… muito legal o site, parabéns
Suhanko
Obrigado duplamente! E sua dica me deu uma esperança; vou fazer o mesmo teste com o Arduino Leonardo!
ESP8266 com PIC | Do bit Ao Byte
[…] mais uma vez o módulo ESP8266-01, citado anteriormente nesse outro post, onde foi utilizado um buffer não inversor CD4050 para baixar a tensão de 5v para 3.3v na […]