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Uma característica muito útil no campo da IdC é a possibilidade de programar um microcontrolador ligado, tal como um ESP8266, via Wi-Fi. Esta técnica é chamada de Programação por Ar (OTA).

Material

  • NóMCU ESP8266
  • Cabo USB A Masculino
  • Computador
  • Rede WiFi

Como funciona

Em princípio, o ESP8266 NodeMCU é programado através da porta USB. O computador comunica o programa ao microcontrolador. Quando dois dispositivos estão ligados à mesma rede Wi-Fi, podem comunicar entre si. Isto significa que o código pode ser carregado através da rede Wi-Fi sem ter de se ligar a cada microcontrolador.

Também é possível carregar um código para o NodeMCU quando este é configurado como um Ponto de Acesso Wi-Fi. Neste caso, o computador utilizado para a programação deve estar ligado à rede do NodeMCU.

Adicionar o firmware ArduinoOTA

A biblioteca ArduinoOTA está disponível quando da instalação do driver ESP8266. Para poder implementar a programação OTA, é necessário instalar o firmware. Para isso, pode utilizar o exemplo BasicOTA.ino disponível na IDE Arduino.

Certifique-se de que substitui ssid e password pelas credenciais da sua rede WiFi.

#include <ESP8266WiFi.h>
#include <ESP8266mDNS.h>
#include <WiFiUdp.h>
#include <ArduinoOTA.h>

#ifndef STASSID
#define STASSID "your-ssid"
#define STAPSK  "your-password"
#endif

const char* ssid = STASSID;
const char* password = STAPSK;

void setup() {
  Serial.begin(115200);
  Serial.println("Booting");
  WiFi.mode(WIFI_STA);
  WiFi.begin(ssid, password);
  while (WiFi.waitForConnectResult() != WL_CONNECTED) {
    Serial.println("Connection Failed! Rebooting...");
    delay(5000);
    ESP.restart();
  }

  // Port defaults to 8266
  // ArduinoOTA.setPort(8266);

  // Hostname defaults to esp8266-[ChipID]
  // ArduinoOTA.setHostname("myesp8266");

  // No authentication by default
  // ArduinoOTA.setPassword("admin");

  // Password can be set with it's md5 value as well
  // MD5(admin) = 21232f297a57a5a743894a0e4a801fc3
  // ArduinoOTA.setPasswordHash("21232f297a57a5a743894a0e4a801fc3");

  ArduinoOTA.onStart([]() {
    String type;
    if (ArduinoOTA.getCommand() == U_FLASH) {
      type = "sketch";
    } else { // U_FS
      type = "filesystem";
    }

    // NOTE: if updating FS this would be the place to unmount FS using FS.end()
    Serial.println("Start updating " + type);
  });
  ArduinoOTA.onEnd([]() {
    Serial.println("\nEnd");
  });
  ArduinoOTA.onProgress([](unsigned int progress, unsigned int total) {
    Serial.printf("Progress: %u%%\r", (progress / (total / 100)));
  });
  ArduinoOTA.onError([](ota_error_t error) {
    Serial.printf("Error[%u]: ", error);
    if (error == OTA_AUTH_ERROR) {
      Serial.println("Auth Failed");
    } else if (error == OTA_BEGIN_ERROR) {
      Serial.println("Begin Failed");
    } else if (error == OTA_CONNECT_ERROR) {
      Serial.println("Connect Failed");
    } else if (error == OTA_RECEIVE_ERROR) {
      Serial.println("Receive Failed");
    } else if (error == OTA_END_ERROR) {
      Serial.println("End Failed");
    }
  });
  ArduinoOTA.begin();
  Serial.println("Ready");
  Serial.print("IP address: ");
  Serial.println(WiFi.localIP());
}

void loop() {
  ArduinoOTA.handle();
}

ota-programming-esp8266-basicota-firmware-result Programação de um ESP8266 via WiFi com o Arduino IDE (OTA)

Não se esqueça de anotar o endereço IP local do dispositivo (aqui: 192.168.1.78).

Depois de ter carregado este código via série, poderá carregar um código via Wifi. Prima o botão RST ou EN no seu ESP e reinicie o IDE Arduino.

Edite o seu programa antes de o carregar

Colocamos o código de inicialização na função initOTA(). Será então fácil de o copiar para outros projectos. E adicionaremos um visor na porta de série para verificar se o código foi modificado.

AVISO: O código para a inicialização do ArduinoOTA deve estar presente em todos os códigos que carregar ou perderá a possibilidade de fazer uma transmissão aérea.

#include <ESP8266WiFi.h>
#include <ESP8266mDNS.h>
#include <WiFiUdp.h>
#include <ArduinoOTA.h>

const char* ssid = "*******";
const char* password = "********";

unsigned long previousMillis;

void setup() {
  Serial.begin(115200);
  Serial.println("Booting");
  WiFi.mode(WIFI_STA);
  WiFi.begin(ssid, password);
  while (WiFi.waitForConnectResult() != WL_CONNECTED) {
    Serial.println("Connection Failed! Rebooting...");
    delay(5000);
    ESP.restart();
  }

  initOTA();

  Serial.println("Ready");
  Serial.print("IP address: ");
  Serial.println(WiFi.localIP());
}

void loop() {
  ArduinoOTA.handle();

  if (millis() - previousMillis >= 500) {
    previousMillis = millis();
    Serial.println(F("Code has been update"));
  }
}

void initOTA() {
  // Port defaults to 8266
  // ArduinoOTA.setPort(8266);

  // Hostname defaults to esp8266-[ChipID]
  // ArduinoOTA.setHostname("myesp8266");

  // No authentication by default
  // ArduinoOTA.setPassword("admin");

  // Password can be set with it's md5 value as well
  // MD5(admin) = 21232f297a57a5a743894a0e4a801fc3
  // ArduinoOTA.setPasswordHash("21232f297a57a5a743894a0e4a801fc3");

  ArduinoOTA.onStart([]() {
    String type;
    if (ArduinoOTA.getCommand() == U_FLASH) {
      type = "sketch";
    } else { // U_FS
      type = "filesystem";
    }

    // NOTE: if updating FS this would be the place to unmount FS using FS.end()
    Serial.println("Start updating " + type);
  });
  ArduinoOTA.onEnd([]() {
    Serial.println("\nEnd");
  });
  ArduinoOTA.onProgress([](unsigned int progress, unsigned int total) {
    Serial.printf("Progress: %u%%\r", (progress / (total / 100)));
  });
  ArduinoOTA.onError([](ota_error_t error) {
    Serial.printf("Error[%u]: ", error);
    if (error == OTA_AUTH_ERROR) {
      Serial.println("Auth Failed");
    } else if (error == OTA_BEGIN_ERROR) {
      Serial.println("Begin Failed");
    } else if (error == OTA_CONNECT_ERROR) {
      Serial.println("Connect Failed");
    } else if (error == OTA_RECEIVE_ERROR) {
      Serial.println("Receive Failed");
    } else if (error == OTA_END_ERROR) {
      Serial.println("End Failed");
    }
  });
  ArduinoOTA.begin();
}

Depois de ter modificado o seu código, em “Tool> Port”, seleccione a sua placa nas portas de rede. (se a porta de rede não for apresentada, ver o capítulo seguinte)

ota-programming-esp8266-network-port Programação de um ESP8266 via WiFi com o Arduino IDE (OTA)

Pode então carregar o seu código como faria com a comunicação em série.

ota-programming-arduino-esp8266-uploading Programação de um ESP8266 via WiFi com o Arduino IDE (OTA)

Seleccione novamente a porta de série e abra o monitor de série para verificar se o código foi alterado.

ota-programming-result Programação de um ESP8266 via WiFi com o Arduino IDE (OTA)

Se a porta de rede não for exibida na IDE Arduino

Se a porta de rede não estiver presente nas opções da IDE Arduino, terá de fazer uma pequena manipulação. Deverá ir ao Network and Sharing Center

windows-network-center Programação de um ESP8266 via WiFi com o Arduino IDE (OTA)

Depois ir para “Modificar configurações do mapa”.

Clique com o botão direito do rato na sua rede e vá às propriedades

Pode então desmarcar o “Internet Protocol versão 6 (TCP

windows-network-adapter-disable-ipv6 Programação de um ESP8266 via WiFi com o Arduino IDE (OTA)

Se voltar ao Arduino IDE, em “Tool > Port” (Ferramenta > Porta) deve ver a opção de porta de rede.

Pode verificar novamente o IPv6 assim que a sua porta de rede for reconhecida.

Bónus: Exibição de mensagem em série na OTA

A possibilidade de carregar um programa via Wi-Fi é muito útil, mas é de notar que se perde a possibilidade de depurar com o monitor de série. É possível criar uma interface Web para visualizar as informações do NodoMCU ESP8266.

Veremos aqui a utilização da biblioteca RemoteDebug que nos permitirá ligar em telnet ao microcontrolador e recuperar as mensagens enviadas.

  • Comece por instalar a biblioteca descarregando o ZIP ou através do gestor da biblioteca.
arduino-ide-ota-prorgamming-remotedebug Programação de um ESP8266 via WiFi com o Arduino IDE (OTA)
  • Criar um objecto de Depuração Remota; depois de incluir o
  • Inicializar o debug com Debug.begin(“ESP8266”);
  • Depois substituir todos os Serial.print por Debug.print
#include <ESP8266WiFi.h>
#include <ESP8266mDNS.h>
#include <WiFiUdp.h>
#include <ArduinoOTA.h>
#include <RemoteDebug.h>

const char* ssid = "******";
const char* password = "*******";

RemoteDebug Debug;

unsigned long previousMillis;

void setup() {
  Serial.begin(115200);
  Serial.println("Booting");
  WiFi.mode(WIFI_STA);
  WiFi.begin(ssid, password);
  while (WiFi.waitForConnectResult() != WL_CONNECTED) {
    Serial.println("Connection Failed! Rebooting...");
    delay(5000);
    ESP.restart();
  }

  // init remote debug
  Debug.begin("ESP8266"); 
  
  initOTA();

  Serial.println("Ready");
  Serial.print("IP address: ");
  Serial.println(WiFi.localIP());
}

void loop() {
  ArduinoOTA.handle();
  Debug.handle();
  
  if (millis() - previousMillis >= 500) {
    previousMillis = millis();
    Debug.println(F("Code has been update"));
  }
}

void initOTA() {
  // Port defaults to 8266
  // ArduinoOTA.setPort(8266);

  // Hostname defaults to esp8266-[ChipID]
  //ArduinoOTA.setHostname("ESP8266");

  // No authentication by default
  // ArduinoOTA.setPassword("admin");

  // Password can be set with it's md5 value as well
  // MD5(admin) = 21232f297a57a5a743894a0e4a801fc3
  // ArduinoOTA.setPasswordHash("21232f297a57a5a743894a0e4a801fc3");

  ArduinoOTA.onStart([]() {
    String type;
    if (ArduinoOTA.getCommand() == U_FLASH) {
      type = "sketch";
    } else { // U_FS
      type = "filesystem";
    }

    // NOTE: if updating FS this would be the place to unmount FS using FS.end()
    Serial.println("Start updating " + type);
  });
  ArduinoOTA.onEnd([]() {
    Serial.println("\nEnd");
  });
  ArduinoOTA.onProgress([](unsigned int progress, unsigned int total) {
    Serial.printf("Progress: %u%%\r", (progress / (total / 100)));
  });
  ArduinoOTA.onError([](ota_error_t error) {
    Serial.printf("Error[%u]: ", error);
    if (error == OTA_AUTH_ERROR) {
      Serial.println("Auth Failed");
    } else if (error == OTA_BEGIN_ERROR) {
      Serial.println("Begin Failed");
    } else if (error == OTA_CONNECT_ERROR) {
      Serial.println("Connect Failed");
    } else if (error == OTA_RECEIVE_ERROR) {
      Serial.println("Receive Failed");
    } else if (error == OTA_END_ERROR) {
      Serial.println("End Failed");
    }
  });
  ArduinoOTA.begin();
}

Para visualizar as mensagens enviadas via RemoteDebug, utilizaremos o software PuTTy que já vimos várias vezes antes. Para esta aplicação, configuraremos o PuTTy em telnet utilizando o endereço IP recuperado do monitor de série.

putty-telnet Programação de um ESP8266 via WiFi com o Arduino IDE (OTA)
putty-telnet-ota-esp8266-result Programação de um ESP8266 via WiFi com o Arduino IDE (OTA)

Fontes