ADR-001: Migración al ESP32-S3 como nodo de telemetría

Fecha: 2026-06-10 (actualizado 2026-06-27) Estado: Aceptado

Contexto

El sistema requiere un microcontrolador con conectividad WiFi integrada para actuar como nodo de adquisición y telemetría ambiental. Debe leer los sensores AHT21+ENS160 vía I²C, enviar datos por HTTP (ThingSpeak + backend local), controlar actuadores mediante SSRs (active-LOW), manejar un LED RGB NeoPixel, y operar de forma continua con FreeRTOS.

Decisión

Usar la placa ESP32-S3-DevKitC-1 basada en el SoC ESP32-S3 (Xtensa LX7 dual-core).

Motivos

1. Doble núcleo: El ESP32-S3 incorpora dos núcleos Xtensa LX7 a 240 MHz, permitiendo aislar tareas de control (I²C + SSR) en Core 1 y tareas de red (WiFi + HTTP) en Core 0.
2. WiFi + BLE 5.0 integrado: Pila TCP/IP completa, WPA2, y Bluetooth Low Energy para futuras expansiones.
3. 16 MB de Flash: Espacio suficiente para OTA, WebServer y almacenamiento de configuraciones.
4. GPIOs ampliados: Se usan pines dedicados para I²C (GPIO4 SDA, GPIO5 SCL), 4 SSRs (GPIO11–14) y NeoPixel RGB (GPIO48), sin conflictos con periféricos internos.
5. USB CDC nativo: El ESP32-S3 no requiere driver externo; la programación y monitoreo se realizan directamente por USB serie nativo.
6. NeoPixel/WS2812B integrado: LED RGB programable para indicación visual de estado.
7. Factor de forma compacto: La ESP32-S3-DevKitC-1 mantiene un tamaño reducido adecuado para instalaciones en cámaras de cultivo.
8. Compatible con PlatformIO: Se programa con el ecosistema Arduino/ESP32.
9. Coste unitario aproximado de 8–12 USD.

Consecuencias

• Los GPIOs operan a 3.3 V. Los sensores AHT21+ENS160 trabajan nativamente a 3.3 V.
• Los SSRs se configuran como active-LOW (lógica invertida) según tests de laboratorio.

Alternativas descartadas

• ESP32 DevKit v1 (ESP32-WROOM-32): Sin soporte para USB CDC nativo; flash máximo de 4–8 MB. El ESP32-S3 ofrece mejor rendimiento y más flash.
• Raspberry Pi Pico W: Sin WiFi integrado confiable; ecosistema menos maduro para IoT.

Detalle técnico

Mapeo de pines utilizado

Función	Pin DevKitC-1	GPIO ESP32-S3	Nota
I²C SDA	GPIO4	GPIO4	Sensor AHT21+ENS160
I²C SCL	GPIO5	GPIO5	Sensor AHT21+ENS160
LED RGB	GPIO48	GPIO48	NeoPixel/WS2812B
SSR Canal 1	GPIO11	GPIO11	Ventilación
SSR Canal 2	GPIO12	GPIO12	Calefacción (manta térmica)
SSR Canal 3	GPIO13	GPIO13	Humidificación
SSR Canal 4	GPIO14	GPIO14	Iluminación (fotoperiodo)

Configuración en PlatformIO

[env:esp32-s3-devkitc-1]
platform = espressif32
board = esp32-s3-devkitc-1
framework = arduino
monitor_speed = 115200
board_build.flash_mode = qio
board_build.arduino.partitions = default_16MB.csv
board_upload.flash_size = 16MB

Estrategia de núcleos FreeRTOS

• Core 1 (Control): I²C (lectura de sensores) + SSR (control de actuadores).
• Core 0 (Red): WiFi + HTTP polling (ThingSpeak + backend local) + OTA.

Intervalos de operación

• Lectura de sensores: cada 10 segundos (SENSOR_INTERVAL)
• Envío a ThingSpeak: cada 20 segundos (TS_INTERVAL)
• Polling a backend local: cada 3 segundos (POLL_INTERVAL)

Referencias

• Implementación: firmware/platformio.ini, firmware/src/config.h
• Ver también: ADR-002 (sensores), ADR-003 (SSRs)