Tutorial: ESP32-IIoT-Kit — Plataforma de Monitorizacion Industrial¶

Que es este proyecto¶

Este proyecto consiste en construir un sistema completo de monitorizacion y control para entornos industriales utilizando microcontroladores ESP32. El sistema mide parametros criticos del entorno como temperatura, pH, humedad, presion y nivel, enviando los datos de forma inalambrica a un gateway central que los procesa, almacena y visualiza en un dashboard embebido y una interfaz web.

La arquitectura se basa en nodos sensores autonomos (ESP32-C3) que funcionan con bateria durante meses, un gateway central (ESP32-S3) que coordina todo el sistema, y un dashboard Preact embebido en el propio gateway para acceso local sin servidor externo. La comunicacion entre nodos y gateway usa ESP-NOW, un protocolo ligero y eficiente de Espressif que no requiere router WiFi.

Este es un proyecto educativo. El objetivo principal es aprender desarrollo de sistemas embebidos con ESP-IDF, comunicaciones inalambricas, protocolos IoT y desarrollo web fullstack, construyendo algo real y funcional.

Que vas a aprender¶

ESP-IDF y programacion en C para microcontroladores ESP32
Comunicaciones inalambricas: ESP-NOW, WiFi (AP, STA, APSTA)
Protocolos IoT: MQTT, REST API, WebSocket
Gestion de energia: deep sleep, presupuestos de consumo, optimizacion bateria
Sensores y actuadores: I2C, SPI, ADC, 1-Wire, calibracion
Servidor web embebido: HTTP server en un microcontrolador
Dashboard embebido: Preact + Vite SPA servida desde SPIFFS del gateway
OTA (Over-The-Air): actualizaciones remotas de firmware
Seguridad en IoT: cifrado, TLS, autenticacion

Requisitos previos¶

Antes de empezar necesitas:

Programacion en C: variables, funciones, structs, punteros, memoria. No hace falta ser experto, pero debes sentirte comodo leyendo y escribiendo C basico.
Electronica basica: saber que es voltaje, corriente, resistencia. Poder conectar componentes en una breadboard. Entender un pinout de un modulo.
Linea de comandos: moverte por directorios, ejecutar comandos, usar Git basico.
Opcional pero recomendable: nociones de redes (IP, puerto, cliente/servidor) y algo de JavaScript/TypeScript para las fases de dashboard.

Arquitectura del sistema¶

┌─────────────────────────────────────────────────┐
│              SERVIDOR (LAN / Cloud) — opcional   │
│                                                  │
│       Mosquitto ←→ API REST + SQLite             │
│       (Broker MQTT)   (opcional, escalado)       │
└────────┬─────────────────────────────────────────┘
         │ MQTT por WiFi (opcional)
         │
┌────────▼────────┐
│    GATEWAY       │ ←── WiFi AP + dashboard Preact embebido
│    ESP32-S3      │
│                  │     Recibe datos de todos los nodos
│  WiFi AP + STA   │     Sirve SPA Preact desde SPIFFS
│  + ESP-NOW       │     API REST local + MQTT opcional
└────────┬────────┘
         │ ESP-NOW (sin router, directo por radio)
         │
    ┌────┼────────────┐
    │    │            │
 Nodo A  Nodo B    Nodo C        ← ESP32-C3 con bateria
 Temp    Nivel     Variables

Flujo de datos: Un nodo sensor se despierta del deep sleep, lee su sensor, envia los datos por ESP-NOW al gateway, y vuelve a dormir. El gateway recibe los datos, los sirve a traves del dashboard Preact embebido, y opcionalmente los publica por MQTT a un servidor externo. Todo funciona sin infraestructura de servidor si se prefiere.

Mapa de tutoriales¶

Fase	Tutorial	Conceptos clave	Lectura est.
0	Primeros pasos con ESP32 y ESP-IDF	Variantes ESP32, ESP-IDF vs Arduino, build system, GPIO, I2C/SPI/ADC, modos WiFi, modos energia	45 min
1	Construyendo el cerebro del sistema	NVS, WiFi APSTA, event-driven, HTTP server embebido, REST API, SNTP, watchdog	40 min
2	Nodos autonomos y comunicacion fiable	Deep sleep, RTC memory, protocolo binario, ACK/retry, auto-discovery, FreeRTOS basico	40 min
3	Midiendo el mundo real	Sensores analogicos vs digitales, 1-Wire, calibracion, filtrado, reles, histeresis	35 min
4	Del microcontrolador a la pantalla	MQTT pub/sub, topics, QoS, Mosquitto, WebSocket, React, series temporales	40 min
5	Actualizaciones seguras y sistema robusto	OTA A/B particiones, rollback, TLS, seguridad IoT, stress testing	35 min
6	Hacia donde seguir	Mesh networking, Edge ML, IoT celular, escalabilidad	20 min

Como seguir los tutoriales¶

Lee el tutorial de la fase correspondiente para entender los conceptos
Consulta las tareas en la carpeta Fases/ para saber exactamente que implementar
Vuelve al tutorial como referencia cuando necesites repasar un concepto
Responde las preguntas de reflexion al final de cada tutorial para consolidar lo aprendido
No saltes fases: cada fase construye sobre la anterior

Glosario¶

Termino	Descripcion
ADC	Analog-to-Digital Converter. Convierte señales analogicas (voltaje continuo) a valores digitales que el microcontrolador puede procesar.
AP	Access Point. Modo WiFi en el que el ESP32 crea su propia red, como un router. Otros dispositivos se conectan a el.
APSTA	Modo WiFi dual: el ESP32 actua como AP y STA simultaneamente. Crea su red Y se conecta a otra.
Deep sleep	Modo de bajo consumo extremo del ESP32. Apaga casi todo el chip excepto el controlador RTC. Consume microamperios. Al despertar, el programa arranca desde cero (como un reinicio).
ESP-IDF	Espressif IoT Development Framework. El SDK oficial de Espressif para programar ESP32 en C. Basado en FreeRTOS.
ESP-NOW	Protocolo de comunicacion propietario de Espressif. Permite enviar datos entre ESP32 sin necesidad de router WiFi. Rapido, bajo consumo, maximo 250 bytes por mensaje.
FreeRTOS	Sistema operativo en tiempo real que ejecuta ESP-IDF. Gestiona tareas (hilos), semaforos, colas y temporizadores.
I2C	Inter-Integrated Circuit. Bus de comunicacion serie con 2 cables (SDA, SCL). Permite conectar multiples sensores con solo 2 pines.
LMK	Local Master Key. Clave de cifrado ESP-NOW especifica para cada par de dispositivos.
MQTT	Message Queuing Telemetry Transport. Protocolo de mensajeria ligero para IoT. Basado en publicar/suscribirse a "topics" (canales).
NVS	Non-Volatile Storage. Almacenamiento clave-valor en la memoria flash del ESP32. Sobrevive a reinicios y cortes de alimentacion.
OTA	Over-The-Air. Actualizacion de firmware sin conectar cable USB. Se descarga el nuevo firmware por WiFi.
PMK	Primary Master Key. Clave de cifrado ESP-NOW compartida por todos los dispositivos del grupo.
QoS	Quality of Service. En MQTT, define el nivel de garantia de entrega: 0 (best effort), 1 (al menos una vez), 2 (exactamente una vez).
RSSI	Received Signal Strength Indicator. Medida de la potencia de señal recibida, en dBm. Mas cercano a 0 = mejor señal.
RTC memory	Memoria del controlador RTC del ESP32. Pequeña (8KB) pero sobrevive al deep sleep. Util para guardar estado entre ciclos de sueño.
SNTP	Simple Network Time Protocol. Permite sincronizar el reloj del ESP32 con un servidor de tiempo en Internet.
SPI	Serial Peripheral Interface. Bus de comunicacion rapido con 4 cables (MOSI, MISO, SCK, CS). Usado para sensores de alta velocidad y pantallas.
STA	Station. Modo WiFi en el que el ESP32 se conecta a una red existente (como tu telefono se conecta al router de casa).
Watchdog	Temporizador de vigilancia. Si el programa no lo "alimenta" periodicamente, reinicia el ESP32. Protege contra bloqueos del software.
1-Wire	Protocolo de comunicacion con un solo cable de datos. Usado por sensores como el DS18B20 (temperatura).