A partir del planteamiento del esquema abierto, se propone iniciar con los componentes más básicos para revisar los conceptos y su aplicación de forma simultanea.
Un dispositivo conectado a una red inalámbrica de datos WiFi se implementa usando un hardware, de preferencia abierto (open hardware).
Para darle las instrucciones de operación se usa también un software.
Ambos componentes se describen a continuación.
1. Hardware
El hardware del dispositivo se compone principalmente de un microcontrolador con otros componentes que añaden conectividad a un computador y/o una red de datos.
Un elemento de desarrollo muy conocido es el Arduino, en la imagen se muestra la versión UNO.
Para el caso de hardware con conexión a WiFi se encuentra muy difundido el uso de las placas de desarrollo basados en ESP8266 y ESP32 de Expressif.
1.1 Hardware – Placa de desarrollo
Las placas de desarrollo simplifican el aprendizaje al incorporar los componentes necesarios para conectarse por USB a un computador, para facilitar la programación de los dispositivos y la transmisión de los datos. Estas placas son un buen punto de partida para el desarrollo de prototipos.
1.2 Hardware – Módulo
Un módulo es la parte dedicada a un solo propósito como la conexión inalámbrica. En la figura se muestra el módulo ESP8266 versión ESP-07.
Un módulo puede conectarse como complemento a varios tipos de microcontroladores, por ejemplo: la placa Arduino que usa el microcontrolador ATmega328P
En el caso de ESP8266 y ESP32, el microcontrolador que maneja la parte inalámbrica puede también ser usado para las intrucciones de control de sensores, y funciones que realiza un dispositivo basico.
2. Software / instrucciones
El software corresponde a las instrucciones de operación del dispositivo que se pueden escribir en un editor del Entorno Integrado de Desarrollo o IDE (Integrated Development Environment).
Las instrucciones se transfieren desde el computador a la placa de desarrollo mediante una conexión USB. Recuerde usar un cable USB apropiado para transferencia de datos, es cable es el que permite conectar su dispositivo móvil al computador y transferir archivos. El cable usado solo para cargar el móvil no es de utilidad en éstos casos.
2.1 Arduino IDE
Un software IDE (Integrated Development Environment) muy conocido es Arduino IDE que es abierto y principalmente gratuito.
https://www.arduino.cc/en/software
El Arduino IDE permite integrar otras placas de desarrollo de otros fabricantes como Espressif del tipo ESP8266 y ESP32.
El IDE Arduino tiene una interface simple y fácil de usar, con elementos suficientes para escribir, depurar la instrucciones, seleccionar las placas a usar y observar los resultados en el computador.
El proceso de instalación es simple, solo requiere ejecutar el archivo descargado de instalación.
2.2 Micropython
Otra forma de escribir instrucciones de operación en los dispositivos es Micropython, que es una implementación simplificada de Python 3 para trabajar con microcontroladores con entornos limitados.
Al año 2021, las placas ESP8266 y ESP 32 también permiten configurarse para responder a instrucciones en Micropython, por lo que se vuelven una opción si ya es usuario de Python desde los cursos básicos.
El IDE usado en Micropython es Thonny IDE, que viene instalado de forma predeterminada en Rasberry Pi OS, y puede ser incorporado al IDE básico de Python 3, o WinPython.
La función principal de Thonny IDE es que trae incorporado en el menú la selección de la placa de desarrollo conectada al puerto USB de la computadora. Soporta las placas Raspberry Pi Pico, ESP32 y ESP8266 entre otros.
Instale la versión de software que usará como IDE para realizar los ejercicios que sea de mayór interés.
Los conceptos se aprenden facilmente al implementar algunos ejemplos de dispositivos IoT básicos, donde se vuelve a describir en mayor detalle cada componente del Esquema Abierto IoT.
En las siguientes secciones se dan algunos ejemplos que integran teoría y práctica que se pueden seguir paso a paso.