Liga Acadêmica de Sistemas Embarcados
Centro de Informática · UFPE

Formação em ESP32 · Módulo 1

Conhecendo afamília ESP32

Do silício à bancada: como esses microcontroladores funcionam por dentro, o que cada série faz e não faz, e como escolher o chip certo antes de fechar um projeto.

Lucas Rayan Guerra Ciência Embarcada · ESPDocs
linkedin.com/in/lucasrguerra

Abertura

O que vamos fazer hoje

Três horas divididas em entender, decidir e montar.

Entender

O que existe dentro do chip, como ele acorda e por que ele não é um Arduino com Wi-Fi.

CAPÍTULOS 1 A 3

Decidir

As doze séries, o que cada uma resolve, como ela se compara a outras plataformas e como escolher a sua.

CAPÍTULOS 4 A 8

Montar

Um DHT11 ligado a um ESP32-S3, lendo temperatura e umidade no monitor serial. Cada pessoa na sua bancada.

CAPÍTULO 9

Abertura

Antes de começar

Você precisa saber

Já ter ligado um LED em algum microcontrolador.
Saber o que é uma porta digital.
C ou C++ básico ajuda, mas o código de hoje é curto e comentado.

Não precisa saber

Wi-Fi, RTOS, RISC-V ou criptografia. Tudo isso aparece explicado no caminho.

Na sua bancada

ESP32-S3-DevKitC-1	Qualquer variante serve
Sensor DHT11	O componente azul de 4 pinos
Resistor 10 kΩ	Marrom, preto, laranja
Protoboard	Meia protoboard basta
4 jumpers	Vermelho, preto e amarelo
Cabo USB	De dados, não só de carga

1

Capítulo um

O que é o ESP32

De onde ele veio e por que virou padrão de fato em projetos conectados.

Linha do tempo O que explica a adoção SoC, módulo, placa e série

1 · O que é o ESP32

Onze anos em uma tabela

A Espressif é de 2008, mas a história que interessa começa em 2014.

Datas de anúncio. Disponibilidade comercial e suporte nas ferramentas costumam vir meses depois.
Ano	Lançamento	O que mudou
2014	ESP8266	Wi-Fi barato ao alcance de qualquer projeto. Ainda muito usado.
2016	ESP32	Dois núcleos, Bluetooth e periféricos de verdade. O marco da plataforma.
2019	ESP32-S2	Foco em segurança e USB nativo; abre mão do Bluetooth.
2020	ESP32-C3	Primeira série RISC-V. Marca a virada de arquitetura da empresa.
2021	ESP32-S3	Dois núcleos com instruções vetoriais para IA. Vira o carro-chefe.
2022	ESP32-C6, H2	Chega o rádio 802.15.4: Zigbee, Thread e Matter entram na família.
2023	ESP32-P4	Alto desempenho sem rádio, com MIPI para câmera e display.
2024–25	C5, C61, H4, S31	Wi-Fi 6, dual-band de 5 GHz e a geração seguinte de malha.

1 · O que é o ESP32

Antes do ESP8266, colocar um projeto na internet custava
um microcontrolador mais um módulo de rede.
Depois dele, custa um chip só.

Some a isso documentação pública, framework aberto e versionado, e um preço que cabe no bolso de estudante. É essa combinação, e não um recurso isolado, que explica por que o ESP32 aparece em quase toda frente da LASER: IoT, automação, IA na borda, robótica.

1 · O que é o ESP32

Quatro palavras que não são sinônimos

Trocar uma pela outra causa confusão em compra, em homologação e em projeto.

SoC

O chip nu. É o silício, e sozinho ele não faz nada: precisa de flash, cristal, antena e alimentação.

Módulo

O SoC já montado com flash, cristal, antena e blindagem. É o que tem certificação. ESP32-S3-WROOM-1.

Placa

O módulo numa PCI com USB, regulador e barra de pinos. É o que você compra para prototipar. ESP32-S3-DevKitC-1.

Série

A geração do silício, que define recursos e limitações. ESP32-S3.

Diagrama do ESP32-S3-DevKitC-1 com a pinagem completa, com o módulo ESP32-S3-WROOM soldado no centro da placa. — Na placa que está na sua bancada dá para ver os três: o retângulo metálico no centro é o **módulo**, dentro dele está o **SoC**, e tudo isso sobre a **placa**.

1 · O que é o ESP32

Por que essa distinção custa dinheiro

Homologação pertence ao módulo, não ao chip

Quem projeta produto para vender usa módulo, não SoC nu. As certificações de rádio (Anatel aqui, FCC e CE lá fora) são emitidas para o módulo com sua antena e sua blindagem. Desenhar a própria placa com o chip nu significa refazer toda a homologação por conta própria.

SoCSem certificação

MóduloHomologado, pronto para produto

PlacaBancada e protótipo

2

Capítulo dois

Anatomia: o que existe dentro do chip

Cinco blocos que explicam quase todo comportamento estranho que você vai encontrar.

Processador Memória Rádio Periféricos e matriz Pinos com restrição

2 · Anatomia

O ESP32-S3 por dentro

Diagrama de blocos oficial do ESP32-S3: CPU principal, memórias, rádio Wi-Fi e Bluetooth, cadeia de RF, periféricos, domínio RTC e bloco de segurança. — Diagrama oficial da Espressif. Repare em quanta área é rádio e segurança: é aí que o ESP32 se separa de um microcontrolador comum.

2 · Anatomia

Processador: Xtensa ou RISC-V

Xtensa

Arquitetura licenciada da Cadence, usada nas séries mais antigas e nas de maior desempenho: ESP32, S2 e S3.

RISC-V

Conjunto de instruções aberto e sem royalties. Todas as séries novas nasceram assim. É a direção da empresa.

Para quem programa em Arduino ou IDF

A diferença é praticamente invisível: o compilador cuida disso. Ela pesa em depuração de baixo nível e em código em assembly.

Um ou dois núcleos

Dois núcleos permitem separar o que não pode parar do que pode esperar: o rádio de um lado, a sua lógica do outro. Mas exigem cuidado com acesso concorrente à mesma variável.

O coprocessador de baixo consumo

O ULP (ou LP core nas séries novas) fica no domínio de energia sempre ligado. Ele acorda, lê um sensor, decide se vale a pena e só então acorda o processador principal.

A diferença entre meses e dias de bateria.

2 · Anatomia

Memória: quatro tipos, quatro papéis

Memória	Para que serve	Ordem de grandeza
SRAM	Memória de trabalho: variáveis, pilha, buffers. É o recurso que acaba primeiro em projetos com Wi-Fi — a pilha de rede sozinha come dezenas de KB.	272 KB a 768 KB
ROM	Gravada de fábrica. Contém o bootloader inicial. Você não altera, e é por isso que um ESP32 é praticamente impossível de "brickar" de forma permanente.	128 KB a 576 KB
Flash externa	Onde mora o seu programa. Fica fora do núcleo do chip e conversa por SPI.	2 MB a 16 MB
PSRAM	RAM extra externa, opcional: buffer de câmera, tela gráfica, áudio, modelo de rede neural.	2 MB a 32 MB

O detalhe que pega todo mundo

A flash é externa ao núcleo: alguns pinos já estão ocupados conversando com ela o tempo todo. No ESP32 original são os GPIO 6 a 11. Ligue um LED ali e o chip trava, porque você está interferindo no barramento de onde o programa está sendo lido.

2 · Anatomia

Rádio: o bloco que muda tudo

É o que distingue o ESP32 da maioria dos microcontroladores. Nem toda série tem todos.

Tecnologia	Para quê
Wi-Fi 4 · 802.11 b/g/n	Conexão direta à internet pela rede local. Presente na maioria das séries.
Wi-Fi 6 · 802.11ax	Melhor desempenho em rede congestionada e menor consumo com Target Wake Time.
Bluetooth LE	Celular, sensores de baixo consumo, provisionamento de rede.
Bluetooth Clássico	Áudio (A2DP) e serial sem fio (SPP). Só no ESP32 e no S31.
IEEE 802.15.4	Base do Zigbee, do Thread e portanto do Matter.

O rádio não é de graça

Transmitir custa corrente, com picos acima de 300 mA, custa memória e custa tempo de processamento.

Guarde esse número. Ele volta no capítulo 7 explicando reinicializações que parecem bug de software.

2 · Anatomia

A matriz de roteamento é ouro

Em um microcontrolador tradicional, a UART2 só existe nos pinos que o fabricante escolheu.

No ESP32, a matriz de roteamento mapeia quase qualquer função para quase qualquer pino, por software.

Você desenha o traçado da placa da forma mais limpa
e depois adapta o firmware. Não o contrário.

A matriz tem limite

Sinais de alta velocidade — o SPI da flash, o USB, o cristal, algumas linhas de I²S e LCD — não passam por ela. Eles usam IO_MUX, um caminho direto disponível só em pinos específicos.

Roteie um SPI rápido por um pino qualquer: funciona, mas a frequência máxima cai.

2 · Anatomia

Num Arduino UNO, os vinte pinos são equivalentes.
Num ESP32, uma parte deles já tem dono.

E usar o pino errado não produz um erro de compilação. Produz uma placa que não liga, um firmware que trava, ou pior: um protótipo que funciona na bancada e falha em campo.

2 · Anatomia

Cinco grupos, cinco formas de quebrar

Grupo	Como falha	No ESP32-S3
Flash e PSRAM	Reinicia em laço ou trava no boot. Não é intermitente e não tem contorno em software.	GPIO 26–32
Strapping	Funciona ligado, mas o que você pendurou ali atrapalha o próximo reset. A placa parece morta.	GPIO 0, 45 e 46
Somente entrada	Silenciosamente. `pinMode(OUTPUT)` não reclama e o pino não muda de nível.	Nenhum nesta série
Gravação e depuração	Você não perde o projeto, perde a capacidade de trabalhar nele: cada gravação exige desconectar o sensor.	39–44
USB nativo	A porta USB de gravação some do computador. Recuperar exige BOOT + RESET manual.	GPIO 19 e 20

O erro que mais custa caro

Descobrir um pino com restrição depois que a placa já foi fabricada. Antes de fechar o roteamento, abra o datasheet da série e liste os pinos proibidos. Leva vinte minutos e evita uma revisão inteira de PCI.

2 · Anatomia

O mesmo pino, outra série, outro comportamento

Dos 45 GPIOs do ESP32-S3, 18 têm alguma condição. Sobram 27 totalmente livres — entre eles o GPIO12, que usaremos na prática.

No ESP32 clássico, esse mesmo GPIO12 seleciona a tensão da flash durante o reset.

Mesmo número. Comportamento completamente diferente.

Diagrama de pinagem do ESP32-DevKitC, com legenda indicando pinos de flash, strapping, somente entrada e depuração.

3

Capítulo três

Como o chip acorda

Da energia ao seu setup(). Quatro etapas que explicam os botões da placa e metade das mensagens de erro.

Sequência de partida FreeRTOS Partições e OTA

3 · Boot e execução

A sequência de partida

1

Energização e reset

O processador fica parado até as tensões estabilizarem. O pino CHIP_EN precisa estar em nível alto — nunca pode flutuar.

2

Bootloader da ROM

Código de fábrica lê os pinos de strapping e decide: iniciar pela flash, ou entrar em modo de gravação e esperar firmware pela serial.

3

Bootloader de segundo estágio

Este você gravou. Lê a tabela de partições, escolhe qual imagem executar, verifica assinatura se o Secure Boot estiver ativo e descriptografa se a flash estiver cifrada.

4

Sua aplicação

No ESP-IDF, app_main(). No Arduino, o core cria uma tarefa que chama setup() e depois loop().

Por isso existem BOOT e RESET

Segurar BOOT, pressionar e soltar RESET, soltar BOOT força o modo de gravação. É o truque manual quando a gravação falha com timeout.

3 · Boot e execução

O loop() que você conhece
é, por baixo, uma tarefa do FreeRTOS.

No ESP32 há um sistema operacional de tempo real dividindo o processador entre a sua tarefa, as do Wi-Fi, as do Bluetooth, o temporizador de sistema e o coletor de estatísticas. Seu código nunca está sozinho.

3 · Boot e execução

Dois efeitos que surpreendem quem vem do Arduino

delay() não trava o chip

Ele cede o processador para outras tarefas. É por isso que o Wi-Fi continua funcionando enquanto o seu código "espera".

Laço apertado reinicia o chip

Um while(true) sem delay() nem espera nunca cede o processador. O watchdog reinicia, reclamando que a tarefa não alimentou o cão de guarda. Não é bug: é o sistema protegendo as tarefas do rádio.

No monitor serial

E (12345) task_wdt: Task watchdog got triggered.
The following tasks did not reset the watchdog
in time:
 - loopTask (CPU 0)

Quase sempre significa laço apertado. A correção costuma ser um delay(1) ou um vTaskDelay() dentro do laço. Parece contraintuitivo colocar espera para o programa funcionar — em sistema com RTOS é exatamente o que se faz.

3 · Boot e execução

A flash não é um bloco só

Um layout típico tem o bootloader, a tabela de partições, uma área nvs para configurações — como a senha do Wi-Fi —, uma ou duas partições de aplicação e às vezes um sistema de arquivos.

Duas partições de aplicação existem para permitir OTA: o firmware novo é gravado na partição inativa e, só depois de validado, o chip passa a iniciar por ela. Se a imagem nova falhar, ele volta sozinho para a anterior.

A conta que todo mundo esquece

Um projeto com atualização remota precisa de mais que o dobro do espaço do firmware.

# nome,   tipo, subtipo,  offset,  tamanho
nvs,      data, nvs,      0x9000,  0x5000
otadata,  data, ota,      0xe000,  0x2000
ota_0,    app,  ota_0,   0x10000,  0x1E0000
ota_1,    app,  ota_1,  0x1F0000,  0x1E0000
spiffs,   data, spiffs, 0x3D0000,  0x30000

4

Capítulo quatro

A família completa: as 12 séries

Cada uma nasceu para resolver um problema diferente.

A nomenclatura As doze de uma vez Rádios lado a lado Maturidade

4 · As 12 séries

A letra já entrega a vocação

A nomenclatura da Espressif ajuda mais do que parece.

SSensing. Desempenho, muita RAM e USB nativo.

CCost. Custo reduzido, sempre em RISC-V.

H802.15.4. Malha sem Wi-Fi, para viver de pilha.

PPerformance. Processamento bruto, sem rádio nenhum.

4 · As 12 séries

As doze, de uma vez

ESP32

O clássico

O original de 2016. Bluetooth Clássico (raro na família), Ethernet e dois DACs.

Xtensa ×2 · 240 MHz
520 KB SRAM · 34 GPIO

ESP32-S2

USB e segurança

Um núcleo, sem Bluetooth, mas com USB OTG nativo e muitos GPIOs.

Xtensa ×1 · 240 MHz
320 KB SRAM · 43 GPIO

ESP32-S3

Cavalo de batalha

Dois núcleos, BLE 5, USB nativo e instruções vetoriais para IA. É a da nossa prática.

Xtensa ×2 · 240 MHz
512 KB SRAM · 45 GPIO

ESP32-C2

Mínimo viável

Também vendido como ESP8684. Feito para custo: sem I²S e sem acelerador AES.

RISC-V ×1 · 120 MHz
272 KB SRAM · 14 GPIO

ESP32-C3

Substituto do clássico

O primeiro RISC-V da casa. Escolha natural para trocar um ESP8266 antigo.

RISC-V ×1 · 160 MHz
400 KB SRAM · 22 GPIO

ESP32-C6

Matter e malha

Wi-Fi 6, BLE 6 e 802.15.4 no mesmo chip: Zigbee, Thread e Matter.

RISC-V + LP · 160 MHz
512 KB SRAM · 30 GPIO

ESP32-C5

Wi-Fi de duas faixas

O primeiro com Wi-Fi 6 em 2,4 GHz e 5 GHz. Para onde 2,4 está congestionado.

RISC-V + LP · 240 MHz
384 KB SRAM · 29 GPIO

ESP32-C61

Wi-Fi 6 econômico

Wi-Fi 6 com foco em custo, flash e PSRAM no encapsulamento. Sem 802.15.4.

RISC-V ×1 · 160 MHz
320 KB SRAM · 30 GPIO

ESP32-H2

Malha a bateria

Sem Wi-Fi de propósito. Sem o rádio mais faminto, o consumo despenca.

RISC-V ×1 · 96 MHz
320 KB SRAM · 19 GPIO

ESP32-H4

Malha, 2ª geração

Sucessor do H2, com BLE 5.4 e LE Audio. Documentação ainda preliminar.

RISC-V ×2 · 96 MHz
384 KB SRAM · 40 GPIO

ESP32-P4

Força bruta, sem rádio

MIPI para câmera e display, Ethernet. Para interface gráfica e processamento pesado.

RISC-V ×2 · 400 MHz
768 KB SRAM · 55 GPIO

ESP32-S31

Topo de linha

Wi-Fi 6, Bluetooth Clássico, 802.15.4, CAN FD e aceleração de IA. Ainda sem IDF estável.

RISC-V ×2 · 320 MHz
512 KB SRAM · 60 GPIO

4 · As 12 séries

Rádios lado a lado

Esta é a tabela que mais elimina opções, porque rádio não se acrescenta depois.

"master" indica série que ainda não entrou em versão estável do ESP-IDF.
Série	Wi-Fi	Bluetooth	802.15.4	Matter	Clock	SRAM	GPIO	ESP-IDF mínimo
ESP32	Wi-Fi 4	BLE + Clássico	Não	Não	240 MHz	520 KB	34	v3.x
ESP32-S2	Wi-Fi 4	Não	Não	Não	240 MHz	320 KB	43	v4.2
ESP32-S3	Wi-Fi 4	BLE 5.4	Não	Não	240 MHz	512 KB	45	v4.4
ESP32-S31	Wi-Fi 6	BLE + Clássico	Sim	Sim	320 MHz	512 KB	60	master
ESP32-C2	Wi-Fi 4	BLE 5.3	Não	Não	120 MHz	272 KB	14	v5.0
ESP32-C3	Wi-Fi 4	BLE 5.4	Não	Não	160 MHz	400 KB	22	v4.3
ESP32-C5	Wi-Fi 6 · 2,4 e 5 GHz	BLE 6.0	Sim	Sim	240 MHz	384 KB	29	v5.5.2
ESP32-C6	Wi-Fi 6	BLE 6.0	Sim	Sim	160 MHz	512 KB	30	v5.1
ESP32-C61	Wi-Fi 6	BLE 6.0	Não	Via Wi-Fi	160 MHz	320 KB	30	v5.5.2
ESP32-P4	Não	Não	Não	Não	400 MHz	768 KB	55	v5.3
ESP32-H2	Não	BLE 6.0	Sim	Sim	96 MHz	320 KB	19	v5.1
ESP32-H4	Não	BLE 5.4	Sim	Sim	96 MHz	384 KB	40	master

4 · As 12 séries

Lançado não é o mesmo que utilizável

S31 e H4, hoje

Só existem no branch de desenvolvimento do ESP-IDF. Sem suporte no core Arduino, e o H4 sequer tem encapsulamento divulgado.

Antes de escolher uma série recente

Verifique em qual versão do ESP-IDF ela entrou, se já tem módulo à venda e se existe placa de desenvolvimento acessível.

Placas no core arduino-esp32

Um bom termômetro da maturidade do ecossistema.
ESP32-S3	158 placas
ESP32	147 placas
ESP32-C3	29 placas
ESP32-S2	26 placas
ESP32-C6	21 placas
ESP32-C5	10 placas
ESP32-P4	7 placas
ESP32-H2	3 placas
C2 · C61	1 placa cada
S31 · H4	Nenhuma

5

Capítulo cinco

Segurança em hardware

O assunto em que as séries mais divergem — e por isso um bom critério de escolha.

Os blocos O que cada série tem eFuse

5 · Segurança em hardware

Esconder uma chave privada
do próprio firmware é
impossível sem apoio do silício.

E mesmo o que dá para fazer em software sai caro: criptografia em hardware é dezenas de vezes mais rápida e mais econômica que na CPU.

5 · Segurança em hardware

Os blocos e o que cada um resolve

Bloco	Para que serve
AES	Cifra o tráfego depois que uma conexão TLS é estabelecida.
SHA	Resumo. Base de assinaturas, integridade e HMAC.
RSA / MPI	Números grandes. É o que acelera o handshake TLS.
ECC	Curvas elípticas: mesma segurança do RSA com chaves muito menores.
ECDSA	Assinatura sobre curvas elípticas. O Matter exige para atestado de dispositivo.
HMAC	Autenticação de mensagem com chave secreta.

Bloco	Para que serve
Digital Signature	Assina com chave RSA guardada em eFuse, sem o firmware jamais vê-la.
Key Manager	Provisiona e usa chaves sem que fiquem legíveis, nem para quem extrair a imagem.
RNG	Aleatoriedade de verdade. Sem ele, toda a criptografia fica previsível.
Cripto de flash	Impede que alguém leia o firmware soldando um gravador na memória.
Secure Boot	O chip se recusa a executar firmware não assinado pela sua chave.
Proteção DPA	Defesa contra ataque que deduz a chave medindo o consumo de energia.

5 · Segurança em hardware

O que cada série tem

Série	AES	ECC	ECDSA	Key Mgr.	Secure Boot
ESP32	128/192/256	Não	Não	Não	V1 (legado)
ESP32-S2	128/192/256 + GCM	Não	Não	Não	V2 · RSA-3072
ESP32-S3	128/256	Não	Não	Não	V2 · RSA-3072
ESP32-S31	128/256 + GCM	P-192/256/384	Sim	Sim	V2 · RSA-3072
ESP32-C2	Não	P-192/256	Não	Não	V2 · ECDSA
ESP32-C3	128/256	Não	Não	Não	V2 · RSA-3072
ESP32-C5	128/256	P-192/256/384	Sim	Sim	V2 · RSA/ECDSA
ESP32-C6	128/256	P-192/256	Não	Não	V2 · RSA/ECDSA
ESP32-C61	Não	P-192/256	Sim	Não	V2 · ECDSA
ESP32-P4	128/256 + GCM	P-192/256/384	Sim	Sim	V2 · RSA/ECDSA
ESP32-H2	128/256	P-192/256	Sim	Não	V2 · RSA/ECDSA
ESP32-H4	128/256	P-192/256/384	Sim	Não	Pendente

Nem toda série tem AES. C2 e C61 não têm: a cifra roda na CPU.

ECC é o divisor claro. ESP32, S2, S3 e C3 não têm curvas elípticas em hardware.

Key Manager é raro. Só S31, C5 e P4.

5 · Segurança em hardware

eFuse: bits que queimam
uma única vez e nunca mais voltam.

É assim que se grava a chave do Secure Boot e da criptografia de flash. Uma vez ativado o Secure Boot, aquela placa só executa firmware assinado por você. Para sempre. Em bancada, é uma ótima forma de inutilizar uma placa por engano — ative apenas quando souber exatamente o que está fazendo.

6

Capítulo seis

ESP32, ESP8266,
Arduino e STM32

Quatro mundos diferentes, e por que "qual é o melhor" não tem resposta.

Representantes concretos Onde cada um ganha Regra prática

6 · Comparando plataformas

Comparar exige representantes concretos

"Arduino" é uma marca e um ambiente; "STM32" é uma família que vai de centavos a 480 MHz.

Valores típicos para ordem de grandeza. Confira sempre o datasheet da peça exata.
	Arduino UNO R3	ESP8266	ESP32-S3	STM32F103
Núcleo	AVR 8 bits	Xtensa L106	Xtensa LX7 ×2	Cortex-M3
Clock	16 MHz	80–160 MHz	240 MHz	72 MHz
SRAM	2 KB	~50 KB úteis	512 KB	20 KB
Flash	32 KB	Externa, 1–4 MB	Externa, 4–16 MB	64–128 KB
Wi-Fi	Não	Sim	Sim	Não
Bluetooth	Não	Não	BLE 5	Não
Tensão de E/S	5 V	3,3 V	3,3 V	3,3 V (alguns 5 V)
ADC	10 bits, linear	1 canal, 10 bits	12 bits, calibrar	12 bits, bom
GPIO úteis	20	~9	45	37
Dormindo	~35 µA	~20 µA	~7 µA	~2 µA

6 · Comparando plataformas

Onde cada um ganha

Arduino UNO

Simplicidade e previsibilidade. Sem SO, sem pilha de rede: o que você escreve é o que executa, na ordem que escreveu. Trabalha em 5 V.

Perde feio em memória — 2 KB acabam rápido — e não tem conectividade nenhuma.

ESP8266

Preço puro. Ainda é o jeito mais barato de colocar algo simples no Wi-Fi, com uma base gigante de tutoriais.

Para projeto novo, o C3 custa quase o mesmo e é melhor em tudo.

ESP32

Conectividade por real gasto. Centenas de KB de RAM, dois núcleos, Wi-Fi, Bluetooth e cripto em hardware pelo preço de um micro simples.

Perde em tempo real rígido e na qualidade do conversor analógico.

STM32

Controle fino e diversidade. De 8 pinos a centenas, com variantes de consumo, desempenho e segurança. Padrão industrial.

Perde na curva de aprendizado, e não tem rádio salvo nas séries WB e WL.

6 · Comparando plataformas

Regra prática para decidir

Precisa falar com a internet ou com um celular?	ESP32, quase sempre
É controle de tempo real crítico — motor, inversor, malha rápida?	STM32
É para ensinar eletrônica ou um protótipo simples em 5 V?	Arduino
É produto comercial com certificação e vida longa?	Avalie os dois juntos

"Programar em Arduino" não é o mesmo que "usar um Arduino"

O ambiente Arduino é só uma camada de software. Você pode programar um ESP32 ou um STM32 pela IDE do Arduino — e é exatamente o que faremos daqui a pouco. Placa e linguagem são escolhas independentes.

7

Capítulo sete

Pontos fortes e limitações reais

O que ninguém conta no vídeo de unboxing.

Onde ele é muito bom Onde ele decepciona

7 · Fortes e limitações

Onde o ESP32 é muito bom

Conectividade sem dor

MQTT com TLS, servidor HTTP ou conexão BLE são tarefas de dezenas de linhas, sobre pilhas maduras.

Recursos por real gasto

Nenhuma outra plataforma entrega tanta memória, clock e rádio nessa faixa de preço.

Segurança de verdade

Boot seguro, criptografia de flash e aceleradores estão até nas séries baratas — em outras famílias isso é linha premium.

Flexibilidade de pinos

A matriz de roteamento simplifica o traçado da placa: você adapta o firmware ao layout, não o contrário.

Atualização remota

OTA com partição dupla e reversão automática vem pronto no framework.

Documentação aberta

Datasheets, manuais, erratas e o código-fonte do framework são públicos e versionados.

7 · Fortes e limitações

Onde ele decepciona

O conversor analógico é fraco

Não-linearidade perceptível, ruído e variação entre unidades. Pior: em várias séries o ADC2 fica indisponível com o Wi-Fi ligado. Medida analógica séria pede ADC externo por I²C ou SPI.

O rádio consome muito

Picos acima de 300 mA. Regulador subdimensionado ou bateria com resistência interna alta provoca reinicializações que parecem bug de software — e não são.

Tempo real é aproximado

O rádio tem tarefas de alta prioridade. Isso introduz variação de microssegundos a milissegundos no seu laço. Há soluções — fixar tarefa em um núcleo, usar o RMT —, mas todas exigem planejamento.

Só 3,3 V

Os pinos não toleram 5 V. Sensor ou display antigo exige conversor de nível; ligar direto degrada ou destrói a entrada.

Documentação viva demais

Erratas, diferenças entre revisões de silício e comportamentos que mudam entre versões do IDF. Ler a errata do seu chip antes de fechar o projeto é hábito recomendado.

Consumo em repouso não é mágico

Os 7 µA de deep sleep valem para o chip nu. Numa DevKit, o regulador, o LED de energia e o conversor USB-serial consomem muito mais que o próprio ESP32.

7 · Fortes e limitações

Parece software travando.
É alimentação.

Alimentar a placa pela USB do notebook e pendurar nela um motor, uma fita de LED ou um display grande. Na hora em que o Wi-Fi transmite, a corrente ultrapassa o que a porta fornece, a tensão cai e o chip reinicia. Use fonte externa adequada para as cargas.

8

Capítulo oito

Como escolher a série do seu projeto

Cinco perguntas, na ordem que elimina mais opções primeiro.

As cinco perguntas Atalhos por perfil ESP-IDF ou Arduino

8 · Escolhendo a série

Comece pelo que é impossível contornar depois

1

Como ele se comunica?

Rádio não se acrescenta depois. Esta pergunta sozinha elimina a maior parte da família.

2

De onde vem a energia?

Vivendo de bateria, o consumo em repouso manda em tudo. C5, C6, P4 e S31 têm processador de baixo consumo; H2 e H4 economizam por não carregarem Wi-Fi.

3

O que vai ligado nele?

Conte os pinos e desconte os com restrição. Display grande ou câmera pedem S3 ou P4.

4

Que exigência de segurança existe?

Para protótipo, qualquer série. Para produto: atestado Matter pede ECDSA em hardware; chave que o firmware nunca pode ler pede Key Manager.

5

Quando precisa estar pronto?

A pergunta esquecida. Série recém-anunciada pode não ter IDF estável, core Arduino, módulo à venda nem placa acessível. Com prazo, prefira séries com pelo menos um ano de estrada.

8 · Escolhendo a série · Pergunta 1

O rádio elimina primeiro

Necessidade	Séries que atendem
Wi-Fi + Bluetooth LE	ESP32 · S3 · C3 · C6 · C5 · C61 · S31
Bluetooth Clássico (áudio, SPP)	ESP32 · S31
Zigbee / Thread / Matter em malha	C6 · C5 · H2 · H4 · S31
Wi-Fi 5 GHz	C5
Ethernet cabeada	ESP32 · P4
Sem rádio, só processamento	P4

8 · Escolhendo a série

Atalhos por perfil de projeto

Se o seu projeto é…	Comece por	Por quê
Primeiro projeto, aprendendo	ESP32-S3	Muita RAM, USB nativo para depurar e o maior ecossistema de exemplos
Sensor Wi-Fi simples e barato	ESP32-C3	Faz o essencial pelo menor preço, com boa maturidade
Automação residencial / Matter	ESP32-C6	Único caminho maduro com Wi-Fi 6 e 802.15.4 juntos
Sensor a pilha, sem Wi-Fi	ESP32-H2	Sem o rádio mais custoso, a autonomia muda de patamar
Tela, câmera ou interface gráfica	ESP32-P4 ou S3	MIPI e RAM suficiente para buffer de vídeo
Áudio por Bluetooth Clássico	ESP32	Praticamente a única série com BR/EDR
Visão computacional na borda	ESP32-S3	Instruções vetoriais e PSRAM para o buffer da câmera
Produto em altíssimo volume	ESP32-C2	O menor custo da família, se os requisitos couberem nele

8 · Escolhendo a série

ESP-IDF ou Arduino?

As duas são oficiais e mantidas pela Espressif. A diferença é o nível de controle.

	Core Arduino	ESP-IDF
Curva de entrada	Baixa, familiar	Íngreme: menuconfig, CMake, componentes
Controle do hardware	Parcial	Total
Recursos novos	Chegam depois	Imediato
Bibliotecas de sensores	Enorme	Menor, mais técnica
Consumo de memória	Maior	Ajustável
Indicado para	Aprender, prototipar	Produto, otimização

Não é escolha definitiva

Dá para usar o core Arduino como componente dentro de um projeto ESP-IDF. Um caminho comum é começar no Arduino para validar a ideia e migrar quando aparecer a necessidade de afinar consumo, segurança ou tempo de boot.

Ferramenta de apoio

O ESPDocs faz exatamente estas perguntas e devolve uma recomendação justificada, compara até quatro séries lado a lado, com pinagem interativa e ficha de segurança.

espdocs.cienciaembarcada.com.br

9

Capítulo nove · Mão na massa

Prática: lendo um DHT11 com o ESP32-S3

Do jumper ao terminal mostrando temperatura e umidade.

Montagem O protocolo Código Configuração da placa Quando não funciona

9 · Prática

Quatro ligações

O terceiro pino do DHT11, contando da esquerda, não é usado.
Ligação	Cor	Função
VCC do DHT11 → 3V3	Vermelho	Alimentação do sensor
DATA do DHT11 → GPIO12	Amarelo	Linha de dados bidirecional
GND do DHT11 → GND	Preto	Referência de terra
10 kΩ entre DATA e 3V3	Resistor	Mantém a linha alta em repouso

A placa tem duas portas USB

Na borda inferior, marcadas UART e USB. A diferença entre elas importa e está no passo 4.

Esquema de ligação do DHT11 ao ESP32-S3-DevKitC: fio vermelho do VCC ao 3V3, fio amarelo do DATA ao GPIO12, fio preto do GND ao GND, e um resistor de 10 kΩ entre a linha de dados e o 3V3.

9 · Prática

Por que o resistor de pull-up é necessário

A linha de dados do DHT11 é bidirecional: ora o ESP32 fala, ora o sensor responde.

Para isso funcionar sem que os dois disputem a linha, ambos apenas "puxam para baixo" quando querem enviar um zero, e soltam a linha quando querem enviar um um.

Só que uma linha solta não tem nível definido: ela flutua e capta ruído.

O que o 10 kΩ faz

Mantém a linha em nível alto em repouso, com força suficiente para definir o nível, mas fraca o bastante para que qualquer um dos dois consiga puxá-la para baixo.

Módulo em plaquinha

Módulos DHT11 já montados trazem esse resistor embutido. O componente azul sozinho, não.

9 · Prática

Como o sensor conversa, num fio só

Um zero e um um se distinguem só pela duração do nível alto. É por isso que a leitura falha sem o pull-up: a linha não sobe rápido o bastante e os tempos saem errados.

9 · Prática · Passos 1 e 2

Preparando a IDE

1

Suporte ao ESP32

Em Arquivo → Preferências, adicione em "URLs adicionais para gerenciadores de placas":

https://espressif.github.io/arduino-esp32/
package_esp32_index.json

Depois em Ferramentas → Placa → Gerenciador de placas, procure por esp32 e instale o pacote da Espressif Systems. São alguns minutos de download.

2

Biblioteca do sensor

Em Ferramentas → Gerenciar bibliotecas, procure por DHT sensor library, da Adafruit, e instale.

Aceite as dependências

A IDE vai perguntar se quer instalar as dependências. Aceite: ela precisa da Adafruit Unified Sensor junto.

9 · Prática · Passo 3

O programa

#include <DHT.h>

#define PINO_DHT  12       // fio amarelo
#define TIPO_DHT  DHT11

DHT dht(PINO_DHT, TIPO_DHT);

void setup() {
  Serial.begin(115200);
  delay(1000);              // tempo para a USB enumerar
  dht.begin();
  Serial.println("Leitor DHT11 - ESP32-S3");
}

void loop() {
  float umidade     = dht.readHumidity();
  float temperatura = dht.readTemperature();

  if (isnan(umidade) || isnan(temperatura)) {
    Serial.println("Falha na leitura do sensor");
  } else {
    Serial.printf("Temperatura: %.1f C | Umidade: %.1f %%\n",
                  temperatura, umidade);
  }

  delay(2000);              // DHT11 nao aceita leitura mais rapida
}

O delay(2000) não é enfeite

O DHT11 leva cerca de um segundo para fazer uma medição e responde com erro se for consultado antes disso.

isnan()

A biblioteca devolve not a number quando a leitura falha. Verificar isso é o que separa um valor real de lixo impresso no terminal.

9 · Prática · Passo 4

O passo onde todo mundo tropeça

Selecione a placa ESP32S3 Dev Module. Agora, o detalhe importante: o DevKitC tem duas portas USB.

Porta UART

Passa por um conversor USB-serial e funciona como em qualquer Arduino.

USB CDC On Boot

Disabled

Porta USB

É o USB nativo do próprio ESP32-S3.

USB CDC On Boot

Enabled

Errar isso deixa o monitor serial mudo mesmo com o programa rodando perfeitamente.

9 · Prática · Passo 5

Grave e observe

Selecione a porta em Ferramentas → Porta, clique em carregar e abra o monitor serial em 115200 baud.

Leitor DHT11 - ESP32-S3
Temperatura: 26.0 C | Umidade: 61.0 %
Temperatura: 26.0 C | Umidade: 61.0 %
Temperatura: 26.1 C | Umidade: 62.0 %

Agora faça o teste

Segure o sensor entre os dedos e sopre nele: a umidade sobe rápido e a temperatura acompanha devagar.

Essa diferença de velocidade é real: o elemento de umidade responde muito mais rápido que o termistor.

9 · Prática

Quando não funciona

Sintoma	Causa provável e solução
Monitor serial vazio	Cabo na porta USB nativa sem USB CDC On Boot habilitado. Confira também a velocidade em 115200.
"Falha na leitura" sempre	Fio de dados no pino errado, VCC não conectado, ou pull-up ausente ou mal encaixado na protoboard.
Leitura falha às vezes	Jumper com mau contato, fio de dados muito longo, ou `delay` menor que 2 segundos.
A porta não aparece	Cabo só de carga — troque por um de dados — ou driver do conversor USB-serial faltando.
Erro ao gravar, timeout	Placa não entrou em modo de gravação: segure BOOT, pressione e solte RESET, solte BOOT e tente de novo.
Temperatura sempre inteira	Não é defeito. O DHT11 tem resolução de 1 °C. O DHT22 dá 0,1 °C.
Valores absurdos e constantes	Sensor invertido na alimentação. Confira VCC e GND antes de energizar de novo.

9 · Prática

O capítulo 2 acontecendo na prática

No ESP32-S3, o GPIO12 é um pino comum: não participa do boot, não conversa com a flash e não é usado para depuração.

No ESP32 original, o GPIO12 é pino de strapping: ele seleciona a tensão da flash, e um nível alto durante o reset impede a placa de iniciar.

Se você montasse isso num ESP32 clássico

O resistor de pull-up de 10 kΩ que o DHT11 exige seguraria o GPIO12 em nível alto exatamente durante o reset.

A placa simplesmente não iniciaria — e o sintoma não apontaria para o sensor em momento algum.

9 · Prática

Desafios

Se sobrar tempo agora, ou para praticar durante a semana.

Acenda o LED RGB da placa em vermelho quando a temperatura passar de 28 °C e em azul abaixo disso.
Calcule e imprima a média das últimas dez leituras, para suavizar o ruído.
Troque o delay por controle de tempo com millis(), de modo que o programa continue respondendo enquanto espera.

Detecte e conte quantas vezes a umidade subiu mais de 5 % entre leituras consecutivas.
Publique a leitura numa página web servida pelo próprio ESP32, acessível por qualquer aparelho na mesma rede.

10

Capítulo dez

Por onde continuar

O que levar deste módulo e onde consultar quando a apostila não bastar.

Fechamento

O que você leva daqui

O que existe dentro de um ESP32 e por que ele não é um Arduino com Wi-Fi.
Como navegar as doze séries sem se perder na nomenclatura.
Um método objetivo para escolher a série de um projeto novo.

As limitações reais da plataforma, antes de esbarrar nelas.
Um sensor real lendo temperatura e umidade na sua bancada.

Fechamento

Onde consultar

Referência primária

Datasheet da série: características elétricas, pinagem e limites.
Technical Reference Manual: registradores e periféricos em detalhe.
Errata: o que a revisão de silício que você tem faz de errado.
docs.espressif.com: documentação do ESP-IDF, versionada.

Atalhos do dia a dia

ESPDocs — seletor de série, comparação lado a lado e pinagem interativa, em português.
arduino-esp32 — exemplos oficiais do core, o melhor ponto de partida para bibliotecas.
esp32.com — fórum oficial, onde os engenheiros da Espressif respondem.

Um conselho para levar

Quando algo não funcionar, desconfie do hardware antes do código. Alimentação, pino com restrição e cabo sem dados explicam a maior parte dos "bugs" desta plataforma.

Liga Acadêmica de Sistemas Embarcados
Centro de Informática · UFPE

Módulo 1 · Encerramento

Obrigado.Perguntas?

A apostila completa deste módulo, com o glossário, os capítulos que não couberam no tempo e o arquivo do Fritzing, está em index.html, na mesma pasta.

Lucas Rayan Guerra contato@lucasrguerra.dev.br
linkedin.com/in/lucasrguerra
espdocs.cienciaembarcada.com.br

Conhecendo afamília ESP32

O que vamos fazer hoje

Antes de começar

Você precisa saber

Na sua bancada

O que é o ESP32

Onze anos em uma tabela

Quatro palavras que não são sinônimos

Por que essa distinção custa dinheiro

Anatomia: o que existe dentro do chip

O ESP32-S3 por dentro

Processador: Xtensa ou RISC-V

Um ou dois núcleos

O coprocessador de baixo consumo

Memória: quatro tipos, quatro papéis

Rádio: o bloco que muda tudo

A matriz de roteamento é ouro

Cinco grupos, cinco formas de quebrar

O mesmo pino, outra série, outro comportamento

Como o chip acorda

A sequência de partida

Energização e reset

Bootloader da ROM

Bootloader de segundo estágio

Sua aplicação

Dois efeitos que surpreendem quem vem do Arduino

A flash não é um bloco só

A família completa: as 12 séries

A letra já entrega a vocação

As doze, de uma vez

Rádios lado a lado

Lançado não é o mesmo que utilizável

Segurança em hardware

Os blocos e o que cada um resolve

O que cada série tem

ESP32, ESP8266,Arduino e STM32

Comparar exige representantes concretos

Onde cada um ganha

Regra prática para decidir

Pontos fortes e limitações reais

Onde o ESP32 é muito bom

Onde ele decepciona

Como escolher a série do seu projeto

Comece pelo que é impossível contornar depois

Como ele se comunica?

De onde vem a energia?

O que vai ligado nele?

Que exigência de segurança existe?

Quando precisa estar pronto?

O rádio elimina primeiro

Atalhos por perfil de projeto

ESP-IDF ou Arduino?

Prática: lendo um DHT11 com o ESP32-S3

Quatro ligações

Por que o resistor de pull-up é necessário

Como o sensor conversa, num fio só

Preparando a IDE

Suporte ao ESP32

Biblioteca do sensor

O programa

O passo onde todo mundo tropeça

Grave e observe

Quando não funciona

O capítulo 2 acontecendo na prática

Desafios

Por onde continuar

O que você leva daqui

Onde consultar

Referência primária

Atalhos do dia a dia

Obrigado.Perguntas?

ESP32, ESP8266,
Arduino e STM32