Controlando las puertas de un garaje con un ESP32 - Parte 1

Garage

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Hace cuatro años que cableé un Raspberry Pi con un relé de dos canales y un par de sensores, y lo conecté a las puertas de mi garaje. Aquí tenéis la entrada donde expliqué entonces este proyecto: https://www.cyberhades.com/2014/02/04/controlando-las-puertas-del-garaje-con-un-raspberry-pi/.

Este montaje con el tiempo sufrió algunos cambios, como: el uso de un servidor MQTT (mosquitto), una aplicación Android nativa, e incluso una aplicación para mi viejo relog Pebble. Nunca escribí sobre ello, pero aquí podéis ver un vídeo dónde uso el reloj para abrir la puerta del garaje (como podéis ver la casa es también distinta, he sufrido varias mudanzas desde entonces):

Este montaje funcionó bastante bien a lo largo de estos cuatro años, aunque de vez en cuando perdía la conexión de red, e incluso tuve que reemplazar la tarjeta de memoria (SD Card) un par de veces. Parece que estas no duran mucho.

Por ello, me decidí a re-hacer el proyecto de nuevo, pero esta vez usando un micro controlador ESP32. Para este tipo de proyectos, es mucho mejor porque no necesitas mucha capacidad de proceso (para este proyecto el ESP32 también va sobrado), el tiempo de arranque del micro controlador es muchísimo más rápido que el de un RPi, ya que no tienes sistema operativo, en este caso vuelcas el código fuente en el chip, no tarjetas de memoria, no corrupción del sistema de fichero, etc. En este caso estoy usando esta placa.

En esta entrada vamos ver como conectar el relé y como interactuar con él. El cableado es muy sencillo y prácticamente igual que al de la entrada original. Aquí tenéis una imagen del mismo:

ESP32-relay-wiring

ESP32-relay wiring

Como podéis ver sólo se necesitan cuatro cables, alimentación (VCC), tierra (GND) y un cable para cada canal. En mi caso estoy usando los GPIO 32 y 33 para los canales izquierdo y derecho respectivamente.

Para programar el controlador usé: ESP-IDF (Espressif IoT Development Framework).

La interacción con nuestro ESP32 la haremos a través de un servidor MQTT (Mosquitto), pero cualquier otro valdría. El código fuente del proyecto está alojado en este repositorio, y por último también necesitas este cliente MQTT para nuestro micro controlador.

Asumiendo que ya tienes instalado el ESP-DIF y el componente esp-mqtt, lo siguiente sería descargarte el código fuente del proyecto:

git clone https://github.com/tuxotron/garage-esp32

Una vez hecho esto, tenemos que configurar el proyecto con el siguiente comando (ejecutando desde dentro del directorio del proyecto que acabos de clonar):

make menuconfig

Y deberías ver algo así:

menuconfig

make menuconfig

Una vez aquí lo primero sería configurar la comunicación serie (esta placa de desarrollo acepta hasta 921600 baudios, lo cual recomiendo, porque así ahorras tiempo durante el volcado del código):

Serial

Serial configuration

Lo siguiete sería configurar algunos parámetros específicos del proyecto. Para ello selecionaremos la opción Garage Door Opener. Aquí debes introducir tu SSID y clave, servidor MQTT, usuario y contraseña (para las pruebas estoy usando mqtt://iot.eclipse.org, el cual no requiere autentificación, por lo que puedes dejar el usuario y la contraseña en blanco). Asegúrate de salvar los cambios.

Garage Door Opener menu option

Garage Door Opener menu option

Una vez hecho esto y antes de volcar nuestro programa en el chip, vamos a ver algunas partes del código del fichero main/app_main.c

static const char *LEFT_DOOR_TOPIC = "/garage/door/left";
static const char *RIGHT_DOOR_TOPIC = "/garage/door/right";

#define LEFT_DOOR_GPIO 32
#define RIGHT_DOOR_GPIO 33

Aquí vemos algunas de las constantes definidas. Nos suscribiremos a los canales (topics): /garage/door/left y /garage/door/right, y los pins que usaramos para interactuar con el relé con el 32 y 33.

Durante el proceso de inicialización, además de la conexión a nuestra WIFI, etc, configuramos los pins (GPIOs). Ambos los ponemos como salida (output) y alto (high).

void app_main()
{
    ...

    gpio_pad_select_gpio(LEFT_DOOR_GPIO);
    gpio_pad_select_gpio(RIGHT_DOOR_GPIO);
    /* Set the GPIO as a push/pull output */
    gpio_set_direction(LEFT_DOOR_GPIO, GPIO_MODE_OUTPUT);
    gpio_set_direction(RIGHT_DOOR_GPIO, GPIO_MODE_OUTPUT);
    /* Set these PINs high */
    gpio_set_level(LEFT_DOOR_GPIO, 1);
    gpio_set_level(RIGHT_DOOR_GPIO, 1);

    ...
}

Por último vemos parte del código que maneja los mensajes que nos llegan:

static esp_err_t mqtt_event_handler(esp_mqtt_event_handle_t event)
{
    esp_mqtt_client_handle_t client = event->client;
    int msg_id;

    switch (event->event_id) {
        ...
        case MQTT_EVENT_DATA:
            ...
            // Get the topic name
            char *topic = malloc(event->topic_len);
            memcpy(topic, event->topic, event->topic_len);
            topic[event->topic_len] = '\0';

            // Get the data
            char *data = malloc(event->data_len);
            memcpy(data, event->data, event->data_len);
            data[event->data_len] = '\0';

            if (strcmp(topic, LEFT_DOOR_TOPIC) == 0) {
                if (strcmp(data, "PUSH") == 0) {
                    gpio_set_level(LEFT_DOOR_GPIO, 0);
                    vTaskDelay(500 / portTICK_PERIOD_MS);
                    gpio_set_level(LEFT_DOOR_GPIO, 1);
                }

            } else if (strcmp(topic, RIGHT_DOOR_TOPIC) == 0) {
                if (strcmp(data, "PUSH") == 0) {
                    gpio_set_level(RIGHT_DOOR_GPIO, 0);
                    vTaskDelay(500 / portTICK_PERIOD_MS);
                    gpio_set_level(RIGHT_DOOR_GPIO, 1);
                }
            }
            ...
    }
    return ESP_OK;
}

Como se puede observar, sólo cerramos el relay cuando nos llega el mensaje PUSH, y lo cerramos por .5 segundos.

Lo siguiente sería volcar nuestro programa al chip. Para ello puedes ejecutar el siguiente comando (asegúrate que tienes conectado la placa a tu ordenador):

    make flash

Si quieres ver lo que está ocurriendo en el chip, puedes ejecutar:

    make monitor

O puedes volcar y ver los logs combinando ambos comandos:

    make flash monitor

Para hacer mis pruebas estoy usando el comando mosquitto_pub. Ejecutando los siguientes comandos debería ver como el relé enciende los LEDs:

mosquitto_pub -h iot.eclipse.org -t "/garage/door/right" -m "PUSH"

mosquitto_pub -h iot.eclipse.org -t "/garage/door/left" -m "PUSH"

Aquí tenéis un vídeo mostrando la ejecución de los comandos anteriormente mencionados:

En las siguientes entradas sobre esta serie, veremos la conexión de los sensores, el cableado de instalación en el garaje e incluso una aplicación móvil para controlar las puertas desde el mismo.

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