Unidade V - Os Microprocessadores e Microcontroladores na Internet das Coisas (loT)

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Microprocessadores
Material Teórico
Responsável pelo Conteúdo:
Prof. Me. Massaki de Oliveira Igarashi
Revisão Textual:
Prof.ª Dr.ª Selma Aparecida Cesarin
Os Microprocessadores e Microcontroladores 
na Internet das Coisas (loT)
• Capítulo 1 – Introdução;
• Capítulo 2 – Programação para o ESP8266.
 · Apresentar um exemplo de microcontroladores muito utilizado para 
aplicações em Internet das Coisas, o ESP8266, além de conceitos 
básicos e dicas de como configurar o microcontrolador ESP8266, 
seus módulos e hardwares adicionais. Também será abordada a co-
nexão do ESP8266, a configuração à rede Wi-fi e a programação 
utilizando o IDE Arduino. 
OBJETIVO DE APRENDIZADO
Os Microprocessadores 
e Microcontroladores na 
Internet das Coisas (loT)
Orientações de estudo
Para que o conteúdo desta Disciplina seja bem 
aproveitado e haja maior aplicabilidade na sua 
formação acadêmica e atuação profissional, siga 
algumas recomendações básicas: 
Assim:
Organize seus estudos de maneira que passem a fazer parte 
da sua rotina. Por exemplo, você poderá determinar um dia e 
horário fixos como seu “momento do estudo”;
Procure se alimentar e se hidratar quando for estudar; lembre-se de que uma 
alimentação saudável pode proporcionar melhor aproveitamento do estudo;
No material de cada Unidade, há leituras indicadas e, entre elas, artigos científicos, livros, vídeos 
e sites para aprofundar os conhecimentos adquiridos ao longo da Unidade. Além disso, você 
também encontrará sugestões de conteúdo extra no item Material Complementar, que ampliarão 
sua interpretação e auxiliarão no pleno entendimento dos temas abordados;
Após o contato com o conteúdo proposto, participe dos debates mediados em fóruns de discus-
são, pois irão auxiliar a verificar o quanto você absorveu de conhecimento, além de propiciar o 
contato com seus colegas e tutores, o que se apresenta como rico espaço de troca de ideias e 
de aprendizagem.
Organize seus estudos de maneira que passem a fazer parte 
Mantenha o foco! 
Evite se distrair com 
as redes sociais.
Mantenha o foco! 
Evite se distrair com 
as redes sociais.
Determine um 
horário fixo 
para estudar.
Aproveite as 
indicações 
de Material 
Complementar.
Procure se alimentar e se hidratar quando for estudar; lembre-se de que uma 
Não se esqueça 
de se alimentar 
e de se manter 
hidratado.
Aproveite as 
Conserve seu 
material e local de 
estudos sempre 
organizados.
Procure manter 
contato com seus 
colegas e tutores 
para trocar ideias! 
Isso amplia a 
aprendizagem.
Seja original! 
Nunca plagie 
trabalhos.
UNIDADE Os Microprocessadores e Microcontroladores 
na Internet das Coisas (loT)
Capítulo 1 – Introdução
Neste capítulo, você será apresentado à Internet das Coisas (IoT); também serão 
apresentadas algumas possibilidades de programação de microcontroladores para 
aplicações em IoT.
A Internet das Coisas, tradução do termo em inglês, Internet of Things – IoT, 
faz referência à conexão global de objetos por meio da Internet. Esses objetos 
possuem tecnologia embarcada, sensores e conexão com rede capaz de coletar e 
transmitir dados.
Nos últimos 5 anos, o crescimento das pesquisas relacionadas a esse tema de 
pesquisa tem sido quase que exponencial; e as perspectivas para os próximos anos 
continuam promissoras, já que, no Brasil, ainda se encontram em fase de implan-
tação as diretrizes, as regulamentações e as ações governamentais, de âmbito na-
cional, para Internet das Coisas. 
O principal objetivo da IoT é permitir a comunicação direta entre diversos equi-
pamentos de uso pessoal, bem como entre eles e seus usuários, por meio de sen-
sores e conexões sem fio. Essa comunicação permite, entre outras facilidades, o 
registro contínuo de dados sobre o estado desses objetos ou do seu ambiente. 
As aplicações vão desde edificações inteligentes e mobilidade urbana, vestimentas 
inteligentes que podem se ajustar de acordo com as mudanças de temperatura do 
ambiente e utilização de inteligência artificial para auxiliar na tomada de decisão de 
muitos processos.
Mas, os desafios para a sua expansão e difusão ainda passam por uma conecti-
vidade efetiva para garantir uma comunicação remota confiável e transferência de 
dados em um ambiente sem fio. 
Alguns autores até ousam apelidar a IoT por 6 letras “A” (Anything, Anytime, 
Anyone, Anyplace, Any service, and Any network); traduzindo para Português: 
qualquer coisa, qualquer tempo, qualquer um, qualquer lugar, qualquer serviço e 
qualquer rede (MAIER, 2017). 
Basicamente, para um objeto ser considerado inteligente, ele precisa: 
• Ser identificável (ter um nome e um endereço na rede);
• Ter a capacidade de se comunicar (enviar e receber informações a outros dispositivos);
• Interagir ao responder de alguma forma às informações recebidas;
• Ter alguma capacidade básica de processamento;
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• Possuir algum sensor para fenômenos físicos (exemplos: sensor de velocidade, 
sensor de luz, sensor de calor, eletromagnetismo e radiação, entre outros).
Cresce a cada dia o número de microcontroladores e plataformas para o de-
senvolvimento de aplicações para IoT; entre as mais conhecidas, destacam-se: 
ESP8266EX, Raspberry Pi 3, Xbee, algumas placas de Arduino como Arduino 
YUN e BeagleBone Black, entre outras. 
Devido à praticidade e disponibilidade de material para consulta, o escolhido 
para este Curso Introdutório será o ESP8266EX.
Conhecendo o ESP8266
O ESP8266EX (ou simplesmente ESP8266, como popularmente é conhecido, 
é um Sistema-on-Chip (SoC) que integra um microcontrolador Tensilica de 32 
bits, interfaces periféricas digitais padrão, amplificador de potência, amplificador 
de baixa emissão de ruído e filtros e gerenciamento de energia de seus módulos. 
Ele também fornece recursos para Wi-Fi de 2,4 GHz (802.11 b/g/n, suportando 
WPA/WPA2), entrada / saída de uso geral (16 GPIO).
Certamente, a possibilidade de conexão do ESP8266 ao Wi-Fi 2.4 GHz, seu 
baixo custo de aquisição (algumas dezenas de Reais) e o vasto material disponível 
na Internet fazem com que esses sejam os principais motivos de sua disseminada 
utilização em aplicações de Internet das Coisas. 
O seu Circuito Integrado tem conexão I²C, conversão analógico-digital de 10 bits 
de resolução, Interface Periférica Serial (SPI), interfaces I²S com DMA (pinos com-
partilhados com GPIO), conexão serial e Modulação de Largura de Pulso (PWM). 
O núcleo do processador, chamado “L106” da Espressif, baseia-se no núcleo 
do controlador de processador de 32 bits do Diamond Standard 106Micro da 
Tensilica e funciona a 80 MHz (ou 160 MHz com overclock).
Possui uma ROM de inicialização de 64 KB, RAM de instruções de 64 KB e 
RAM de dados de 96 KB, não é muito, mas se podem fazer projetos muito interes-
santes com esta plaquinha. 
A memória Flash externa pode ser acessada por meio do SPI. O próprio chip 
de silício é alojado dentro de uma embalagem Quad Flat sem encapsulamento, de 
5 mm × 5 mm, com 33 almofadas de conexão, mas existem no mercado algumas 
opções bastante interessantes já prontas para programar. 
As duas opções mais encontradas e de baixo curso são os módulos ESP-01 e 
ESP-12F, conforme ilustra a Figura 1 a seguir.
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UNIDADE Os Microprocessadores e Microcontroladores 
na Internet das Coisas (loT)
Figura 1 – Módulos ESP8266 disponíveis comercialmente: a) ESP-01 b) ESP-12F
Ambos os módulos são muito fáceis de programar e de conectar a outros hardwares. 
O módulo ESP-01 já vem com os pinos de expansão montados na Placa Módu-
lo, mas o ESP-12F, para que haja uma melhor conectividade a outros hardwares, 
necessita de uma Placa Adicional adquirida facilmente em sites de e-commerce 
para eletrônica; ela permite a conexão do ESP-12F a uma protoboard ou sua co-
nexão a outros hardwares adicionais (Figura 2).
Figura 2 – Placa adaptadora para expansão do módulo ESP-12F
O datasheet do fabricante relata que o consumo médio do ESP8266 é em 
torno de 80 mA de corrente, porém, recomenda-se acoplar uma fonte externade 3,3V à alimentação do módulo para que, no momento da gravação do 
firmware no microcontrolador, não ocorram problemas e falhas (essas falhas 
ocorrem na maioria das vezes quando se tenta programá-lo usando apenas o cabo 
USB acoplado); isso geralmente ocorre porque durante a gravação o consumo do 
módulo é maior, e como ele também tem a conectividade Wi-Fi 2.4 GHz, o seu 
transmissor se encarrega por boa parte desse consumo excedente que não pode 
ser suprido unicamente pela saída USB.
Também será preciso adquirir comercialmente um Módulo Conversor USB para 
serial TTL. É um módulo na cor vermelha ou azul conhecido popularmente como 
módulo FTDI e tem custo bastante acessível nos sites de e-commerce. 
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A Figura 3 apresenta um desses Módulos FTDI comerciais, imprescindível para 
a gravação do ESP8266.
Figura 3 – Módulo FTDI para Conversão USB – Serial TTL
Não se pode esquecer que também será preciso uma Protoboard (Figura 4) para 
teste e conectividade entre hardwares externos.
Figura 4 – Protoboard para conectividade do módulo ESP8266 e demais hardwares do projeto
Também podem ser úteis alicate, multímetro, fios e conectores para facilitar as 
conexões e o teste de continuidade entre os hardwares.
Como iniciar projetos com ESP8266
A partir das explicações acima, pode-se resumir como principais itens para se 
iniciar projetos de desenvolvimento IoT utilizando ESP8266:
• 1 x módulo ESP-01 ou ESP-12F;
• 1 x Conversor FTDI USB-Serial TTL;
• 1 x Fonte de alimentação externa 3,3 V (observação: pode-se usar Fonte 
usada ATX de microcomputador);
• 1 x Protoboard;
• 1 x IDE Arduino previamente configurada para ESP8266 (Veja o item “Con-
figurando a IDE ARDUINO para ESP8266” a seguir).
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UNIDADE Os Microprocessadores e Microcontroladores 
na Internet das Coisas (loT)
Após separar as peças importantes para a montagem do Projeto Teste, é preciso 
fazer as ligações das placas para gravação e teste conforme o esquema da Figura 5 
a seguir.
ANTENNA
U$
2
W
IR
EL
ES
S-
W
IFI
-E
SP
-0
1
U$1
USB-SERIAL-FT232R
USB
DTR
RX
TX
VCC
CTS
GND
A1 A2 B1 B2 C1 C2 D1 D2
GN
D
UT
XD
GP
IO
2
CH
_P
D
GP
IO
0
RS
T
UR
XD
VC
C
GND
RESET
1
1
2
2
3
3
CHAVE_PROG
NC-MM
+-
FONTE_EXT3.3V
R1
R2
10
k
10
k
Figura 5
No esquema elétrico da Figura 5, percebe-se uma chave denominada CHAVE_
PROG, que serve para colocar o pino GPIO0 em GND durante a gravação do 
firmware no microcontrolador ESP8266.
Observa-se que após a sua gravação, ela deve ser colocada na posição normal 
para que o ESP8266 possa ser utilizado. Também se percebe uma chave RESET, 
que é útil para resetar a Placa e carregar o novo firmware após o processo de 
gravação ou quando algum problema ocorre durante a utilização da plataforma.
Configurando a IDE ARDUINO para ESP8266
Antes de começar a programar o microcontrolador ESP8266, é preciso ter 
efetuado o download e instalado o IDE do Arduino, que pode ser obtido facilmente 
no site do fabricante oficial.
Em seguida, entre no IDE Arduino e vá até o menu Arquivo --> Preferências.
Na janela Preferências que abrirá (conforme a Figura 6 a seguir), vá até o campo 
URLs adicionais para gerenciadores de Placa e introduza o seguinte link: <http://
arduino.esp8266.com/stable/package_esp8266com_index.json>. Depois, clique 
em OK para confirmar.
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Figura 6 – Tela de Confi guração da IDE Arduino para programar também o módulo ESP8266
Agora vá até o menu Ferramentas e clique em gerenciador de Placas (Figura 7).
Figura 7 – Tela do Gerenciador de placas da IDE Arduino
Se você não tiver cometido erros de digitação no link, aparecerá uma barra de 
progresso durante o download e configuração das ferramentas para o ESP8266 e, 
ao final da instalação, o ESP8266 deverá ser listado na sua lista de placas.
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UNIDADE Os Microprocessadores e Microcontroladores 
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Ao aparecer o bloco referente ao ESP8266, basta dar um clique no bloco que 
aparecerá o botão de instalação e clicar para instalar, conforme a Figura 8 a seguir.
Figura 8 – Tela do Gerenciador de Placas com as ferramentas para ESP8266
Após clicar em instalar, aparecerá: esp8266 by ESP8266 Community: ver-
são 2.4.0 INSTALLED. Isso indica que todas as ferramentas necessárias para o 
ESP8266 foram instaladas corretamente.
Agora, basta retornar ao menu Ferramentas --- Placas e selecionar Generic 
ESP8266 Module, caso seja essa a placa com a qual irá desenvolver seu projetos e 
treino de programação; agora se pode iniciar a programar aplicações IoT utilizando 
a plataforma ESP8266. 
Figura 9 – Lista de placas cujos drivers já estão instalados e prontos para uso
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Finalmente, após selecionar a Placa, basta selecionar no menu Ferramentas 
Porta, o número da Porta COM na qual está conectada a Placa. 
Caso não saiba exatamente o número da porta, é possível visualizar este número 
por meio do Gerenciador de dispositivos do Windows.
Capítulo 2 – Programação para o ESP8266
Neste capítulo, você será apresentado a alguns sketches de programação do 
microcontrolador ESP8266 usando a IDE de programação do Arduino.
Conforme já explicado anteriormente, a programação para o ESP8266 é a 
mesma para um microcontrolador Arduino qualquer e, portanto, utiliza a mesma 
IDE de programação para Arduino, portanto, nada muda em relação à utilização 
da IDE conforme o que já foi aprendido anteriormente, sobre linguagem C/C++ 
para Arduino.
Exemplo 1: Programa Pisca Led Para o ESP8266
O exemplo 1 a seguir é muito semelhante ao exemplo Blink do Arduino, mas 
ele é útil para um primeiro teste e para verificar se está tudo certo com a sua Placa 
e demais procedimentos realizados:
void setup() {
 // put your setup code here, to run once:
pinMode(2,OUTPUT); //Coonfigura GPIO2 como saída digital
}
void loop() {
 // put your main code here, to run repeatedly:
digitalWrite(2, HIGH); //Coloca GPIO2 em nível Alto (+Vcc)
 delay(1000); //Atraso de 1 segundo
 digitalWrite(2, LOW); //Coloca GPIO2 em nível baixo (GND)
 delay(1000); //Atraso de 1 segundo
}
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Exemplo 2: Programa Conversor AD Para Esp8266 
usando repositório online
O exemplo 2 a seguir foi elaborado com base nas dicas disponíveis no canal 
Thingspeak da Mathworks®. 
O sketch desse exemplo envia um valor da sua entrada analógica e exibe a lei-
tura em um gráfico previamente configurado no canal ThingSpeak.
Para isso tudo funcionar, ele faz uso da API ThingSpeak, facilmente acessada e explicada no 
tutorial disponível em: https://goo.gl/vR7yRo.Ex
pl
or
/*
 ESP8266 --> ThingSpeak Channel 
 ThingSpeak Setup:
* CRIAR UMA NOVA CONTA DE USUÁRIO – https://goo.gl/KG9Q7z
* CIRAR UM NOVO CANAL selecionando Channels, My Channels, e então 
New Channel
* HABILITE UM CAMPO
* TOME NOTA DO Channel ID e Write API Key
Digite as configurações da sua rede Wi-Fi:
* SSID
* Senha
Tutorial: https://goo.gl/VXfJpW.Exp
lo
r
*/
#include <ESP8266WiFi.h>
#include <SPI.h>
#include <WiFi.h>
/*Configurações da sua rede Wi-Fi 
const char* ssid = “NOME_DA_SUA_REDE”; // Digite aqui o nome da sua 
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rede (SSID)
const char* password = “SENHA_WPA”; // Digite aqui a senha para 
acessar sua rede
WiFiClient client;
// ThingSpeak Settings
const int channelID = 240308; //ID do seu Canal ThingSpeak
String writeAPIKey = “VXZ3273MXCZQZOEP”; // API key do seu canal 
ThingSpeak
const char* server = “api.thingspeak.com”;
const int postingInterval = 20 * 1000; // Envia dados a cada 20 
segundos
void setup() {
Serial.begin(115200);
WiFi.begin(ssid, password);
while (WiFi.status() != WL_CONNECTED) {
delay(500);
 }
}
void loop() {
if (client.connect(server, 80)) {
// Measure Analog Input (A0)
int valueA0 = analogRead(A0);
// Construct API request body
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String body = “field1=”;
body += String(valueA0);
Serial.print(“A0: “);
Serial.println(valueA0);client.print(“POST /update HTTP/1.1\n”);
client.print(“Host: api.thingspeak.com\n”);
client.print(“Connection: close\n”);
client.print(“X-THINGSPEAKAPIKEY: “ + writeAPIKey + “\n”);
client.print(“Content-Type: application/x-www-form-urlencoded\n”);
client.print(“Content-Length: “);
client.print(body.length());
client.print(“\n\n”);
client.print(body);
client.print(“\n\n”);
 }
client.stop();
delay(postingInterval);// Espera e então posta novamente
}
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Material Complementar
Indicações para saber mais sobre os assuntos abordados nesta Unidade:
 Sites
Arduino
Acesse outros Materiais Complementares e Tutoriais para Arduino.
https://www.arduino.cc
Sparkfun
Site de compras que contém esquemáticos de circuitos e exemplos de programas para 
microcontroladores.
https://www.sparkfun.com/
 Vídeos
Getting Started with ThinkSPeak
https://youtu.be/JsHGxe6lRSY
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Referências
ATZORI, Luigi; IERA, Antonio; MORABITO, Giacomo. The internet of things: 
A survey. Computer networks, v. 54, n. 15, p. 2787-2805, 2010.
LEE, Suk Kyu; BAE, Mungyu; KIM, Hwangnam. Future of IoT Networks: A Survey. 
Applied Sciences, v. 7, n. 10, p. 1072, 2017.
MAIER, Alexander; SHARP, Andrew; VAGAPOV, Yuriy. Comparative analysis and 
practical implementation of the ESP32 microcontroller module for the internet of 
things. In: Internet Technologies and Applications (ITA). IEEE, 2017. p. 143-8.
SINGH, Kiran Jot; KAPOOR, Divneet Singh. Create Your Own Internet of Things: 
A survey of IoT platforms. IEEE Consumer Electronics Magazine, , v. 6, n. 2, 
p. 57-68, 2017.
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