Artigos Acadêmicos sobre ESP32
Tecnologias Fundamentais
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Artigo 1 - Sistema de Comunicação Sem Fio com Alto Fluxo de Dados usando uma Interface Baseada em ESP32
O artigo apresenta um sistema de comunicação rápida entre dois ESP32 usando o protocolo ESP-NOW, onde um dos ESP32 atua como sensor e o outro como interface ligada ao PC via USB. Eles testaram o fluxo de dados usando sensores como o MPU6050 e simularam o controle de um braço de drone, enviando dados do sensor para o PC e recebendo comandos de volta para ajustar a posição. O sistema conseguiu controle preciso sem precisar de algoritmos complexos.
Figura 7: Diagrama de blocos mostrando a arquitetura do sistema
de comunicação sem fio baseado em ESP32
Fonte: https://ieeexplore-ieee-org.ez54.periodicos.capes.gov.br/document/10811225. Acesso em: 29 abr. 2025.
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Artigo 2 - Otimizando a Eficiência Energética em Dispositivos IoT Alimentados por Bateria por meio de Otimização de Hardware e Escalonamento de Tensão.
O estudo analisa o consumo de energia do módulo ESP32-WROOM em diferentes frequências de clock e tensões, focando em interfaces como UART, I2C, SPI, I2S e Wi-Fi. Foi identificado que aumentar a frequência eleva o consumo em todas as interfaces, com destaque para I2S e Wi-Fi. Apesar da tensão influenciar, o clock tem impacto maior. O trabalho traz orientações práticas para otimizar o consumo e aumentar a vida útil de baterias em dispositivos IoT.
Figura 8: Diagrama de blocos do módulo ESP32-WROOM
com destaque para os componentes de energia
Fonte: https://etasr.com/index.php/ETASR/article/view/9640. Acesso em: 29 abr. 2025.
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Artigo 3 - Medição de Tempo Preciso no Wi-Fi: Princípios, Aplicações e Tendências Futuras – Uma Revisão
O artigo revisa a tecnologia Wi-Fi FTM, que permite medições de distância precisas entre dispositivos e pontos de acesso, destacando-se por baixo custo e boa precisão. Ele aborda seu funcionamento, métodos baseados em aprendizado de máquina, aplicações reais, desafios como interferência e privacidade, e aponta caminhos para seu uso em larga escala em IoT e serviços de localização indoor.
Figura 9: Ilustração do protocolo FTM (Fine Timing Measurement)
e sua aplicação em medições de distância
Fonte: https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S156625352500065X. Acesso em: 29 abr. 2025.
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Artigo 4 - Tecnologia de Localização por Bluetooth: Princípios, Aplicações e Tendências Futuras.
O artigo apresenta um panorama sobre a tecnologia de localização por Bluetooth, destacando suas vantagens em relação a outras tecnologias de localização indoor, como baixo custo, fácil implementação, baixo consumo de energia e boa precisão. São abordados os princípios de funcionamento, tipos de medições usadas e métodos de localização. O texto também analisa aplicações práticas e soluções comerciais já existentes, além de apontar desafios ainda abertos, como interferência entre canais, multipercurso e diversidade de dispositivos, indicando tendências futuras para o avanço da tecnologia.
Aplicações Práticas
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Artigo 1 - Desenvolvimento de um Estetoscópio Digital para Aprimorar Diagnósticos Respiratórios em Tempo Real.
Este trabalho apresenta um protótipo de estetoscópio digital que utiliza ESP32 e o microfone MAX9814 para capturar sons respiratórios com alta fidelidade e transmiti-los via Wi-Fi para análise remota. Testes iniciais indicam seu potencial para diagnósticos em tempo real e monitoramento remoto na telemedicina.
Figura 10: Hardware Completo da Pesquisa
Fonte: https://ijeee.iust.ac.ir/article-1-3646-en.pdf. Acesso em: 29 abr. 2025.
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Artigo 2 - Arquitetura de sistema de sensores vestíveis baseados em IoT para classificação de atividades humanas.
Este artigo apresenta um sistema de reconhecimento de atividades humanas (HAR) baseado em IoT, utilizando ESP32 e sensoriamento Wi-Fi, que atinge 98,6% de precisão em seis atividades humanas. O sistema utiliza técnicas de pré-processamento, redução de dimensionalidade e classificação com DTW e KNN, oferecendo uma solução mais acessível e fácil de implementar em comparação com sistemas HAR caros baseados em Intel 5300.
Figura 11: Variação das informações de estado de canal com a atividade humana.
Fonte: https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S2665917425000650?pes=vor&utm_source=scopus&getft_integrator=scopus. Acesso em: 29 abr. 2025.
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Artigo 3 - Projeto e Implementação de Edge Computing Baseada em ESP32 para Detecção de Objetos.
Este artigo explora o uso do microcontrolador ESP32 em computação de borda, com foco no design de um servidor de borda para melhorar o desempenho ao integrar computação de borda e nuvem. O sistema, que inclui um modelo de deep learning para reconhecimento de objetos, reduz o uso de largura de banda e latência, aliviando a carga no servidor de nuvem. Os resultados demonstram os benefícios do processamento local na borda para aumentar a eficiência e reduzir a dependência da nuvem.
Figura 12: ESP32-CAM module: 1.8-inch LCD (esquerda), onboard camera (direita).
Fonte: https://www.mdpi.com/1424-8220/25/6/1656. Acesso em: 29 abr. 2025.
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Artigo 4 - Projeto e Implementação de um Sistema Distribuído de IoT para Monitoramento de Gases Emitidos por Veículos que Utilizam Biocombustíveis.
Este estudo propõe o design de uma rede de sensores de baixo custo para monitorar as emissões de combustão e fornecer dados confiáveis para comparação entre veículos. O sistema utiliza uma placa de desenvolvimento IoT (ESP32) que se comunica com sensores via protocolo ESP-NOW para coletar dados de gases e transmiti-los sem fio para um servidor.
Figura 13: Esquema de comunicação do projeto
Fonte: https://www.mdpi.com/2071-1050/17/3/1153. Acesso em: 29 abr. 2025.
Referências
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[2] D'AMATO, Alessio; SIMEONE, Alessandro. "Fine Time Measurement for the Internet of Things: A Practical Approach Using ESP32." arXiv preprint, 2024. Disponível em: https://arxiv.org/abs/2401.16517. Acesso em: 27 abr. 2025.
[3] KAWAMURA, Shinya; HAYAKAWA, Toshio. "Adaptive Antenna System by ESP32-PICO-D4 and Its Application to Web Radio System." arXiv preprint, 2017. Disponível em: https://arxiv.org/abs/1712.06288. Acesso em: 27 abr. 2025.
[4] ÖZTÜRK, Cihan Serkan. "The Working Principles of ESP32 and Analytical Comparison of Using Low-Cost Microcontroller Modules in Embedded Systems Design." International Journal of Engineering Research and Technology (IJERT), 2021. Disponível em: https://www.researchgate.net/publication/352801089. Acesso em: 27 abr. 2025.
[5] PAREKH, Nihar Rameshbhai; PATEL, Kaushik Kumar; TRIVEDI, Ilesh M. "Design and Implementation of ESP32-Based Edge Computing for Smart Agriculture." Sensors, v. 24, n. 5, p. 1532, 2024. Disponível em: https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC11945263/. Acesso em: 27 abr. 2025.
[6] DEJAN, Milinković; et al. "Using the ESP32 Microcontroller for Data Processing." International Scientific Conference on Information Technology and Data Related Research, 2019. Disponível em: https://www.researchgate.net/publication/334572715. Acesso em: 27 abr. 2025.
[7] KUMAR, P. Venu Madhav; NAGARAJU, Chinta. "ESP32 IoT Development: A Comprehensive Guide to AWS Cloud and Mobile Integration." International Journal of Recent Research Aspects in Information Technology, v. 7, n. 2, p. 58-63, 2020. Disponível em: https://iaeme.com/MasterAdmin/Journal_uploads/IJRCAIT/VOLUME_7_ISSUE_2/IJRCAIT_07_02_121.pdf. Acesso em: 27 abr. 2025.
[8] SALAM, Abdul; LIU, Yong. "Directional Antenna Systems for Long-Range Through-Wall Human Activity Recognition." arXiv preprint, 2024. Disponível em: https://arxiv.org/abs/2401.01388. Acesso em: 27 abr. 2025.