Guardar y cargar variables en la EEPROM

Wemos D1 R1 ESP8266 eeprom

La utilización de la EEPROM en los proyectos de Arduino solía ser un tema relativamente escabroso:

Guardar y cargar variables en la EEPROMEn mi caso, recuerdo terminar desarmando cada variable en bytes y guardando así byte a byte su contenido.

Luego debía repetir el proceso a la inversa, leyendo uno a uno los bytes almacenados en la EEPROM y recuperando los valores tipo integer, double, o char[] que en su momento había almacenado allí.

No obstante hay un mecanismo tremendamente sencillo (y útil) que una vez lo integras a tu código, seguramente te acompañará en cada proyecto que realices.

Hoy, este es mi mecanismo favorito para almacenar parámetros de configuración y valores que requieren ser preservados ante un reset de mis ESP8266 (o básicamente cualquier otro  microcontrolador compatible con Arduino, quizás con alguna pequeñísima modificación).

Como primer paso, al inicio de nuestro código no debemos olvidarnos de incluir la librería EEPROM.h:

#include <EEPROM.h> // Manejo de la EEPROM

Una struct encapsulando las variables en EEPROM

En nuestro código vamos a definir una estructura que contenga las variables necesarias por ejemplo para la configuración de nuestro proyecto.

/* Estructura que carga y guarda en eeprom */
struct config_t {
	int puerto,retries=0;
	char ssid[12];
	byte valor1,valor2,valor3 = 0;
	IPAddress sts;
} config;

Y luego agrego estas dos funciones a mi código. Bastará llamarlas cada vez que sea necesario guardar o cargar el contenido de ese struct en la EEPROM.

//Guardo en la eeprom el struct config
void eepromsave() {
	EEPROM.begin(sizeof(config));
	EEPROM.put(0, config); //Guardo la config
	EEPROM.end();
}

//Cargo de la eeprom el struct config
void eepromload() {
	EEPROM.begin(sizeof(config));
	EEPROM.get(0, config); //Cargo config
	EEPROM.end();
}

Por si no estás ducho en el tema de estructuras, puedes utilizar las variables como si fuera cualquier variable, pero dentro de la estructura.

Ejemplo: para guardar un valor en la variable INT llamada puerto, haces

config.puerto = valor;

¿ Cómo funciona una struct en este contexto ?

En la interna, nuestra estructura se almacena en memoria con su contenido ordenado en forma contigua, en bloque.

El nombre de la estructura ( tal como ocurre con el nombre de cualquier variable) actúa como un simple puntero donde se inicia su espacio de almacenamiento en memoria.

El otro dato necesario es la cantidad de bytes que ocupa la estructura, y eso se obtiene haciendo un simple sizeof(config).

Esos dos datos son los únicos necesarios para identificar ese bloque de memoria que contiene nuestra estructura.

Por eso es tan simple, guardar todo de una sola vez en la EEPROM: Simplemente nos limitamos a guardar o cargar el paquete de bytes definido por la estructura, con su inicio y tamaño.

Lo de adentro, se resuelve solo, porque las variables están declaradas explícitamente en su interior. Si necesitas agregar más variables en tu proyecto, simplemente los agregas dentro de tu estructura config.

Consejo a considerar al inicio de tu proyecto

Debes considerar que la EEPROM puede contener cualquier valor arbitrario (basura) tal como viene de fábrica.

Por este motivo te conviene inicializar previamente tu estructura con valores conocidos, “por defecto” y guardarlos en la EEPROM, antes de leer nada desde allí, la primera vez que corre tu código

Para lograr esto puedes agregar en tu código una función como la siguiente:

//Inicializo valores para eeprom
void eeprominit() {
        config.eepromok=49834;
	config.puerto=2828;
        config.retries=3;
	strncpy(config.ssid, "Miproyecto01", 12);
        config.valor1=10;
        config.valor2=127;
        config.valor3=255;
	config.sts[0] = 0;
	config.sts[1] = 0;
	config.sts[2] = 0;
	config.sts[3] = 0;
    //Guardo valores por defecto en la eeprom 
	eepromsave(); 
}

 

Al iniciar la ejecución de tu código, cargas la config desde la eeprom.

A continuación,  verificas que una variable INT que has puesto dentro de la estructura config para este propósito tenga un valor arbitrario conocido:

Como ejemplo, digamos el valor 49834 en la variable config.eepromok

Si la variable tiene ese valor, quiere decir que está todo bien. Pero si hay cualquier otro valor, llamas a la función eeprominit() porque eso significa que la eeprom aún no fue inicializada.

Reloj DS3231 de alta precisión y eficiencia

Reloj-DS3231-i2c

El reloj DS3231 es un integrado bastante versátil capaz de llevar cuenta del tiempo y fecha con una precisión de +/- 2 minutos por año.

Reloj-DS3231-i2c-bateria-arduinoPuedes conseguirlo por un costo de 5 a 10 USD en la tienda de Amazon.

El integrado DS3231 es presentado usualmente en un pequeño circuito que incluye, entre otros componentes, una pila de litio CR2032 (en la parte de abajo del circuito, por eso no se ve en la foto) que le brinda autonomía de hasta unos 5 años, aún sin otra fuente de alimentación.

El DS3231 cuenta con un interfaz i2c desde el cual podremos ajustar y consultar su información.

Puede ser alimentado tanto con 3.3v como 5v lo que da buena comodidad en nuestros proyectos Arduino independientemente de que controladora y voltajes utilicemos.

Manipulando el DS3231 desde Arduino

Hay numerosas librerías disponibles para controlar al DS3231 en nuestros proyectos Arduino.

En mi caso, me destilé por la librería SODAQ DS3231 que está disponible para su integración desde el propio gestor de librerías del IDE oficial de Arduino.

NOTA: La librería SODAQ no compila (al menos la versión que tengo en este momento) correctamente para el ESP8266. Tuve que buscar el archivo Sodaq_DS3231.cpp y al principio donde se hace el #include avr\pgmspace.h cambiarlo por:

#if (defined(__AVR__))
#include <avr\pgmspace.h>
#else
#include <pgmspace.h>
#endif

Para mi actual proyecto, conecté el reloj DS3231 a una controladora ESP8266 para así obtener buena precisión horaria en  el registro histórico de datos.

Cómo vuelta de tuerca, hago que el ESP8266 consulte via Internet con un servidor de NTP al ser encendido y así ajuste el reloj del DS3231.

Ajustando el reloj DS3231 con un servidor NTP via Internet

Antes de presentar el código que utilizo para ajustar el DS3231 via Internet con un servidor NTP, necesito explicar algunas cosas que verán allí:

Primero, el objeto ssd es simplemente una pantalla OLED que tengo conectada -también vía i2c a mi ESP8266.

Segundo, la función que presento aquí abajo es llamada dentro de mi código general luego de confirmar que el ESP8266 se ha conectado a mi red WIFI.  No estoy poniendo toda esa parte del software porque serían cientos de líneas de código que no considero “centrales” al tema de este artículo.

Por último, hay una serie de variables y objetos que se inicializan para que puedan ser consumidos por esta función, que voy a intentar detallar aquí debajo e iría en los inicios de tu proyecto de software para Arduino:

/* ==== Includes ==== */
#include <WiFiUdp.h> //Se necesita para consultar el NTP y ajustar el reloj
#include <Sodaq_DS3231.h> //Librería para el DS3231

/*==== Objetos-libs ====*/
Sodaq_DS3231 clock;  //RTC DS3231
WiFiUDP udp;	//Instancia UDP para enviar y recibir paquetes al Servidor NTP

/* Variables para el RTC y acceso NTP */
unsigned int localPort = 2390;      //puerto local para recibir paquete UDP desde el NTP server
IPAddress timeServerIP; // donde voy a guardar la IP del servidor NTP
const char* ntpServerName = "0.pool.ntp.org"; //el servidor NTP
const int NTP_PACKET_SIZE = 48; // tamaño del paquete NTP que nos interesa
byte packetBuffer[NTP_PACKET_SIZE]; //buffer para paquetes entrantes y salientes al NTP
const double timezone = -3.0;

/* ==== Setup ==== */
void setup() {
        //aquí va todo el código de tu Setup, y al final, activas el reloj:
	clock.begin();
}

Esta es la función que hace la magia de consultar al servidor NTP y así ajustar el DS3231 con los datos precisos del tiempo y fecha:

//Actualizar reloj RTC con datos del NTP
void actualizareloj()
{
	ssd.clearDisplay();
	ssd.setCursor(0, 0);
	ssd.println("Actualizando RTC");
	ssd.println(ntpServerName);
	ssd.display();
	if (udp.begin(localPort) == 0) //activo puerto udp 2390 para los paquetes del servidor NTP
	{
		ssd.print("\nERROR PUERTO UDP");
	}
	else {
		while (udp.parsePacket() > 0); // discard any previously received packets
		WiFi.hostByName(ntpServerName, timeServerIP); //Busco IP del servidor NTP
		if (timeServerIP[0] == 0)
		{
			ssd.println("\nERROR NO IP");
		}
		else
		{
			ssd.println("IP " + (String)timeServerIP[0] + '.' + (String)timeServerIP[1] + '.' + (String)timeServerIP[2] + '.' + (String)timeServerIP[3]);
			ssd.display();
			yield();
			// Envio paquete NTP para pedir hora
			memset(packetBuffer, 0, NTP_PACKET_SIZE);
			packetBuffer[0] = 0b11100011;   // LI, Version, Mode
			packetBuffer[1] = 0;     // Stratum, or type of clock
			packetBuffer[2] = 6;     // Polling Interval
			packetBuffer[3] = 0xEC;  // Peer Clock Precision
									 // 8 bytes of zero for Root Delay & Root Dispersion
			packetBuffer[12] = 49;
			packetBuffer[13] = 0x4E;
			packetBuffer[14] = 49;
			packetBuffer[15] = 52;
			udp.beginPacket(timeServerIP, 123); //NTP requests are to port 123
			udp.write(packetBuffer, NTP_PACKET_SIZE);
			udp.endPacket();
			yield();
			//Ahora a esperar la respuesta del servidor NTP:
			int cb = 0;
			unsigned long mi = millis();
			while (millis() - mi < 4000 && !cb)
			{
				cb = udp.parsePacket();
				yield();
			}
			if (cb != 0)
			{
				//Vino paquete con hora
				udp.read(packetBuffer, NTP_PACKET_SIZE); // Levantamos paquete al buffer
				unsigned long highWord = word(packetBuffer[40], packetBuffer[41]);
				unsigned long lowWord = word(packetBuffer[42], packetBuffer[43]);
				// combine the four bytes (two words) into a long integer
				// this is NTP time (seconds since Jan 1 1900):
				unsigned long secsSince1900 = highWord << 16 | lowWord;
				// now convert NTP time into everyday time:
				// Unix time starts on Jan 1 1970. In seconds, that's 2208988800:
				const unsigned long seventyYears = 2208988800UL;
				// subtract seventy years:
				unsigned long epoch = secsSince1900 - seventyYears;
				// adjust to user timezone
				epoch += timezone * 3600;
				ssd.println("\nOK");
				clock.setEpoch(epoch);
			}
			else {
				ssd.print("\nERROR NO RESPONDE");
			}
		}
		udp.stopAll();
	}
	ssd.display();
	delay(3000);
}

Como siempre, por favor espero dudas y comentarios acerca de este código para gestionar el DS3231, o simplemente para que cuenten en que andan con Arduino.

Sensor de flujo de agua

Llegó el turno del sensor de flujo de agua, otra pieza más del rompecabezas que estoy armando para mi módulo IOT de registro de consumo de agua en mi domicilio.

Sensor-de-flujo-de-agua-parametros-de-funcionamiento-ArduinoPrimero tuve que dar caza a un sensor de consumo de agua apropiado. Hay diversas tecnologías y métricas en el mercado de venta de sensores de “water flow“.

(Lamentablemente) opté por un sensor de flujo de agua de bajo costo, debido a que los verdaderamente fiables cuestan varios cientos de dólares (o más).

Adquirí en la tienda de amazon.com un “Water Flow Sensor” de la marca DIGITEN, que mide caudales de hasta 60 litros por minuto, con un pase de rosca de 3/4 de pulgada.

En su configuración final, este sensor irá colocado después de la válvula o llave automática de la que hablé en mi post anterior.

Por otra parte, es el sensor preferido por los entusiastas de Arduino y otros microcontroladores, por lo que hay una cantidad de ejemplos de uso.

¿ Cómo funciona este sensor de flujo de agua ?

sensor de flujo de agua adentroEl sensor de flujo de agua es muy similar al  contador de agua que coloca la compañía a la entrada de nuestro domicilio:

Dentro del sensor existe un eje con una serie de paletas, convenientemente colocadas en el medio del paso del agua, que girarán con la circulación del líquido.

En la parte superior del eje se produce la medición gracias a un sensor de “hall effect” que al girar y por medio de un imán,  cierra un circuito mandando impulsos al Arduino.

El sensor de flujo de agua tiene en su etiqueta superior una serie de datos, entre los cuales se incluye la presión de trabajo (menor a 1.2MPa), capacidad (1 a 6 litros por minuto) y coeficiente para calcular litros (se multiplica la cantidad de impulsos por 5.5 para obtener los litros por minuto).

Utilizando el sensor de flujo de agua en un proyecto Arduino

De los tres cables que salen del sensor de flujo de agua, dos se utilizan para alimentarlo:

Si bien dice funcionar con 5 volts, yo lo he conectado a la salida de 3.3v de mi ESP8266 y parece funcionar perfectamente.

El tercer cable se conecta a una pata digital del Arduino compatible que pueda funcionar con interrupciones.

//El sensor de flow de agua va al gpio5 (D1)
#define aguapin 5 </code>

//Variable que va a ir sumando impulsos
unsigned long aguacont=0;
//preparo timer cada 1 segundo
unsigned long mspasadosseg = 0;
const unsigned long millisxseg = 1000;

//Inicializo el WATER FLOW METER:
pinMode(aguapin, INPUT_PULLUP);
attachInterrupt(aguapin, agua, CHANGE);

void setup()
{
	Serial.begin(115200);
	//Inicializo el WATER FLOW METER:
	pinMode(aguapin, INPUT_PULLUP);
	attachInterrupt(aguapin, agua, CHANGE);
}

void loop()
{
	yield(); //para el ESP8266
	if ((millis() - mspasadosseg) &gt; millisxseg) //Si ya pasó un segundo ...
	{
		mspasadosseg = millis();
		Serial.println((String)aguacont);
	}
}

//Cada vez que el hall sensor del molinete del medidor de agua se activa
void agua()
{
	aguacont += 1;
}

 

La idea es activar una interrupción al inicio de nuestro código, para que llame a una función que contabilice cada impulso que el sensor de flujo de agua genere.

Evidentemente el código de arriba es básico y solamente sirve para ilustrar los rudimentos de funcionamiento. En futuros artículos entraremos a pulir este sensor de flujo de agua.

ESP8266 y RFM69 HCW transceptor digital

RFM69-HCW-y-SPARKFUN-Breakout

Me he propuesto conectar el microcontrolador ESP8266 con el transceptor de datos digital RFM69 HCW.

RFM69-HCW-y-SPARKFUN-BreakoutEl RFM69 es un radio digital de bajo costo y muy buenas prestaciones que opera en diversas frecuencias (los mios funcionan en los 915mhz) y cuenta con una extensa documentación y librerías para los proyectos Arduino en Internet.

El RFM69 admite encriptación de los paquetes de datos por hardware, lo que es para muchos -como yo- algo muy atractivo y necesario.

Además cada radio tiene una identificación única, pudiendo coexistir hasta 255 radios en una misma red, y hasta 255 redes en un mismo espacio. Todo esto gestionado por el hardware del RFM69 y sus librerías.

El RFM69 se conecta a tu Arduino vía el interfaz SPI. Además le debes soldar una antena -cualquier cable, observando el largo correcto para la frecuencia de radio que adquieres, funcionará.

En mi caso utilicé un cable de 78mm soldado al terminal “A” de Antenna.

En la red encontrarás suficiente documentación para integrar estos radios a los módulos “oficiales” de Arduino.  Sin embargo, no es tan fácil encontrar información con respecto a los ESP8266.

De ahí mi interés de aprovechar y contarles la historia, por si necesitan hacer lo mismo.

Continuar leyendo “ESP8266 y RFM69 HCW transceptor digital”

Conectar una pantalla LCD a Arduino

Conectar pantalla LCD a tu proyecto Arduino

Las pantallas LCD suelen ser de muy bajo costo y por lo tanto ideales para su inclusión en nuestros proyectos Arduino que requieren desplegar datos alfanuméricos.

Conectar pantalla LCD a tu proyecto ArduinoEstas pantallas LCD  se encontrarán en cualquier tienda online, tanto en su presentación de 16 caracteres y 2 renglones (1602 LCD) como de 20 caracteres y 4 renglones (2004 LCD).

Incluso les puede ocurrir que ya tengan una cantidad de pantallas LCD que respondan a esta descripción, producto de sus andanzas en electrónica de la época de los PIC de Microchip -como ha sido mi caso-. Continuar leyendo “Conectar una pantalla LCD a Arduino”