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XIAO ESP32C5 ESP-Mesh Audio

ESP-WIFI-MESH​

La siguiente es la introducción oficial de ESP-WIFI-MESH por Espressif Systems:

ESP-WIFI-MESH es una red de comunicación inalámbrica con nodos organizados en una topología de malla utilizando la función simultánea AP-STA en los SoCs de Espressif. Proporciona una red que se forma y se cura automáticamente, con facilidad de implementación. La topología de red de ESP-WIFI-MESH puede escalar hasta 1000 nodos en áreas grandes, sin requerir ningún soporte específico de infraestructura Wi-Fi. ESP-WIFI-MESH también se puede usar para cubrir puntos ciegos de Wi-Fi en escenarios de implementación doméstica donde la señal Wi-Fi no puede alcanzarse.

Presenta las siguientes características:

  1. Configuración Fácil y Segura : Se admite la configuración de red mediante aplicación móvil + Bluetooth LE, permitiendo la adición rápida de nuevos nodos y la entrega segura de configuraciones.
  2. Auto-formación y Auto-curación : Los nodos se conectarán/reconectarán automáticamente, y la red puede formarse automáticamente y auto-curarse cuando un nodo falla.
  3. No se Requieren Gateways Adicionales : No se requieren gateways o infraestructura adicionales. La red Mesh puede escalar hasta miles de nodos, haciéndola adecuada para implementaciones a gran escala.
  4. Conectividad IP : Todos los nodos admiten comunicación IP, permitiendo tanto la interconexión entre ellos como el acceso a redes externas (a través de NAT o puente del nodo raíz).
  5. Seguro por Diseño : Basado en Wi-Fi estándar, las comunicaciones entre nodos pueden adoptar cifrado WPA2 para garantizar la transmisión segura de datos.
  6. Aplicaciones : Es aplicable a varios escenarios como iluminación inteligente, hogares inteligentes, control de automatización y redes en lugares a gran escala (por ejemplo, estacionamientos, fábricas, espacios compartidos).

Para información más detallada, consulte el enlace oficial de Espressif Systems :

ESP-Mesh_Audio​

A continuación, usaremos un XIAO ESP32-C5, un router que soporte la banda de frecuencia de 5 GHz, y una computadora para simular la transmisión de audio en banda de 5 GHz en un escenario de nodo Mesh.
Aquí, tu computadora actúa como un nodo hijo Mesh, enviando datos a través de un router de 5 GHz; el C5 actúa como un nodo raíz Mesh, recibiendo datos.

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tip

Si no tienes un router que soporte la banda de frecuencia de 5 GHz en casa, puedes habilitar el hotspot de tu teléfono móvil, configurarlo a la banda de frecuencia de 5 GHz, y asegurarte de que tu computadora esté conectada a este hotspot.

Crear un Proyecto Arduino​

Copia el siguiente código, y modifica el ssid y password al nombre y contraseña del router de banda de frecuencia de 5 GHz que estés usando.

#include <WiFi.h>
#include <WiFiUdp.h>

const char* ssid = "Your_5G_Router_SSID";
const char* password = "Your_Router_Password";
#define UDP_PORT 4444

WiFiUDP udp;
uint8_t packetBuffer[1024]; // Buffer for storing received UDP packets

void setup() {
  Serial.begin(115200);

  // Connect to WiFi
  WiFi.mode(WIFI_STA);
  WiFi.begin(ssid, password);

  Serial.print("Connecting to 5GHz WiFi");
  while (WiFi.status() != WL_CONNECTED) {
    delay(500);
    Serial.print(".");
  }
  Serial.println("\nConnected!");
  Serial.print("IP Address: ");
  Serial.println(WiFi.localIP());

  // Start UDP listening
  udp.begin(UDP_PORT);
  Serial.printf("Listening on UDP port %d\n", UDP_PORT);
}

void loop() {
  int packetSize = udp.parsePacket();
  if (packetSize) {
    // Read received data
    int len = udp.read(packetBuffer, 1024);

    // Statistics and print: size of received packet, and signal strength (RSSI)
    // Signal strength is crucial for 5GHz audio transmission
    Serial.printf("[RECV] %d bytes from %s, RSSI: %d dBm\n", 
                  len, udp.remoteIP().toString().c_str(), WiFi.RSSI());

    // If you have an I2S speaker, you can call i2s_write here for playback
  }
}

Obtener la Dirección IP​

Sube el código al XIAO ESP32-C5, abre el Monitor Serie, y la dirección IP conectada se imprimirá si se conecta exitosamente al router WiFi de 5 GHz.

Crear un Script Python​

Antes de usar el script Python, necesitas instalar primero el entorno Python 3. Puedes buscar los tutoriales de instalación correspondientes en línea para más detalles.

Crea un archivo llamado send_audio.py en cualquier carpeta en Windows, y copia el siguiente código Python en él.。

Llena la dirección IP impresa por el Monitor Serie del Arduino IDE en la variable TARGET_IP en el código.

import socket
import time
import random

# Set the target IP (View the IP printed out by the serial port of C5)
TARGET_IP = "192.168.x.x" # <--- Modify here!!!
TARGET_PORT = 4444

# Simulated Audio Parameters
# 16kHz sampling, 16-bit, mono -> 32000 bytes per second
# Send one packet every 20ms -> Each packet is 640 bytes
PACKET_SIZE = 640 
INTERVAL = 0.02 # 20ms

sock = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_DGRAM)
print(f"Start sending simulated audio to {TARGET_IP}:{TARGET_PORT}...")

sequence = 0

try:
    while True:
        # Generate simulated data (add serial numbers to facilitate packet loss detection)
        # The first 4 bytes are the serial numbers, followed by random noise
        payload = sequence.to_bytes(4, byteorder='big') + random.randbytes(PACKET_SIZE - 4)

        sock.sendto(payload, (TARGET_IP, TARGET_PORT))
        print(f"Sent packet #{sequence}, size: {len(payload)}")

        sequence += 1
        time.sleep(INTERVAL) # Control the transmission frequency

except KeyboardInterrupt:
    print("Stopped.")
    sock.close()

Ejecutar el Archivo Script​

Haz clic derecho en la carpeta donde está almacenado send_audio.py y abre la terminal en esta carpeta.
Ingresa python send_audio.py para ejecutar el script. Después de una conexión exitosa, enviará datos de audio al XIAO ESP32-C5 cada 20 ms.

La ventana del monitor del Arduino IDE devolverá la dirección IP y datos de bytes de tu computadora, así como la intensidad de señal del WiFi de 5 GHz conectado.

¡Felicidades! En este punto, has aprendido cómo transmitir audio sobre la banda WiFi de 5 GHz, ¡y más innovaciones están esperando que las realices!

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