IoT y Conectividad Industrial · IOT-111

Buses I2C, SPI, UART y 1-Wire en Raspberry Pi

Ampliar la Raspberry con expansores, convertidores y lectores por I2C, SPI, UART y 1-Wire.

Disponible Avanzado 7 módulos · 35 clases

Formato asíncrono Ingeniería / Industria, Desarrollo Raspberry Pi, Python

IOT HARDWARE

Lo que aprenderás

Habilitar los buses desde raspi-config y localizar dispositivos con i2cdetect.
Ampliar entradas y salidas con un expansor GPIO por I2C y atender sus interrupciones.
Generar tensión analógica con el convertidor MCP4725 y medirla con el ADS1115.
Leer tarjetas y llaveros con un lector RFID conectado por SPI.
Medir temperatura con varias sondas DS18B20 compartiendo un único bus 1-Wire.
Diagnosticar un bus que falla revisando direcciones, resistencias de pull-up y longitud de cable.
Integrar dispositivos serie por UART controlando velocidad, tramas y tiempos de espera.

Contenido del curso

7 módulos · 35 clases en vídeo · práctica guiada en cada módulo

Módulo 1 · Buses en la Raspberry Pi 5 clases

Panorama de I2C, SPI, UART y 1-Wire
Habilitar cada bus en raspi-config y en el árbol de dispositivos
Herramientas de diagnóstico: i2cdetect, i2cget y ls /dev
Alimentación, masas comunes y longitud de cable
Cuándo elegir cada bus

Módulo 2 · I2C: direccionamiento y expansión 5 clases

Señales SDA y SCL y resistencias de pull-up
Direcciones, conflictos y cambio de dirección por puentes
Expansor de entradas y salidas por I2C
Atender interrupciones del expansor
Varios dispositivos en el mismo bus

Módulo 3 · Convertidores analógicos 5 clases

Salida analógica con el MCP4725
Entrada analógica con el ADS1115: ganancia y modo diferencial
Resolución, ruido y promediado
Calibración con referencia conocida
Ejercicio: lazo de consigna y medida

Módulo 4 · SPI y lector RFID 5 clases

Señales MOSI, MISO, SCLK y chip select
Velocidad de reloj y modos SPI
Montaje del lector RFID
Leer identificador y escribir en el bloque de datos
Ejercicio: control de acceso con lista de tarjetas

Módulo 5 · 1-Wire y UART 5 clases

Bus 1-Wire y sondas DS18B20 en paralelo
Identificar cada sonda por su número de serie
Resolución y tiempo de conversión
UART: puerto serie, velocidad y tramas
Integrar un equipo comercial por puerto serie

Módulo 6 · Diagnóstico de buses 5 clases

El dispositivo no aparece: comprobaciones ordenadas
Observar la señal con osciloscopio o analizador lógico
Errores por alimentación insuficiente
Cables largos, capacidad parásita y velocidad
Aislamiento y protección en entorno industrial

Módulo 7 · Proyecto: nodo multisensor 5 clases

Especificación del nodo y elección de buses
Montaje conjunto de los periféricos
Código estructurado en clases por dispositivo
Publicación de las medidas por MQTT
Prueba prolongada y detección de fallos intermitentes

Requisitos

Python a nivel de clases, bibliotecas externas y manejo de excepciones.
Haber trabajado con GPIO en Raspberry Pi: entradas, salidas y PWM.
Módulos de los buses tratados o equivalentes y material de laboratorio para el montaje.
Multímetro y, si es posible, osciloscopio para observar las señales del bus.

Descripción

El conector de la Raspberry se queda corto en cuanto el proyecto crece: hacen falta más entradas de las que hay, una salida analógica que la placa no tiene, una medida con más resolución que la del convertidor interno o varias sondas de temperatura repartidas por la instalación. Todo eso se resuelve con buses, y ahí empiezan los fallos difíciles de localizar.

El curso recorre I2C, SPI, UART y 1-Wire con montajes reales: expansor de entradas y salidas, convertidor digital analógico MCP4725, convertidor analógico digital ADS1115, lector RFID y sondas DS18B20 en el mismo hilo. Cada bus se estudia con su direccionamiento, sus resistencias de terminación y sus límites de distancia, y se observan las señales cuando algo no responde.

El objetivo es poder elegir con criterio qué bus conviene a cada periférico y resolver un fallo sin ir cambiando componentes al azar. Es el nivel de hardware que permite construir nodos de campo completos, pasarelas de sensores y las prácticas de laboratorio con pantallas y lectores del itinerario.

¿Para quién es este curso?

Ingeniería que construye pasarelas de campo con sensores de distintos fabricantes.
Perfiles de desarrollo que integran hardware y necesitan depurar comunicaciones a bajo nivel.
Técnicos de laboratorio que montan bancos de ensayo con instrumentación conectada.