Qué es ESP32, características, modelos y usos en proyectos IoT

Inicio » Windows » Qué es ESP32, características, modelos y usos en proyectos IoT

Si te mueves en el mundo de la electrónica, la domótica o el IoT, el ESP32 se convierte casi en un viejo conocido, aunque muchas veces no tengamos del todo claro qué es exactamente, qué incluye por dentro o qué diferencias hay entre tantos modelos y placas distintas. A simple vista parece solo otra placa más con pines y un conector USB, pero por dentro es un sistema en un chip muy potente y versátil.

El corazón de todo este ecosistema es la familia de chips ESP32 diseñada por Espressif Systems, que ha ido creciendo con variantes como ESP32-S2, ESP32-S3, ESP32-C3 o ESP32-C6, además de módulos como WROOM, WROVER o placas de desarrollo tipo DevKit. Esto hace que elegir el modelo adecuado pueda ser un pequeño lío, así que vamos a desgranar con calma qué es el ESP32, cómo está construido, qué ofrece a nivel técnico y qué versión encaja mejor con cada tipo de proyecto.

Qué es exactamente el ESP32

ESP32 es el nombre comercial de una familia de chips SoC (System on a Chip) de bajo coste y bajo consumo con WiFi y Bluetooth integrados, pensados sobre todo para aplicaciones de Internet de las Cosas, domótica, sensores conectados y proyectos de automatización. Estos chips han sido desarrollados por la empresa china Espressif Systems y fabricados por TSMC utilizando un proceso de 40 nm.

Dentro de la familia ESP32 existen diferentes variantes de procesador y arquitectura: los primeros modelos se basan en núcleos Tensilica Xtensa LX6 de 32 bits (uno o dos núcleos), más tarde aparecieron versiones con Xtensa LX7 de nueva generación y, en la rama C (como ESP32-C3 o ESP32-C6), se apuesta por un único núcleo RISC-V. Esta variedad permite ajustar el equilibrio entre potencia, consumo energético y coste según el tipo de aplicación.

Una de las claves del éxito del ESP32 es que integra en un solo chip la parte de radiofrecuencia (conmutadores de antena, balun de RF, amplificador de potencia, LNA de bajo ruido, filtros…) junto con la gestión de energía, CPU, memoria y periféricos. Esto simplifica muchísimo el diseño de hardware y abarata las placas de desarrollo, algo que ha impulsado su adopción en la comunidad maker y en productos comerciales.

Frente a su predecesor, el ESP8266, el ESP32 supone un salto notable: añade Bluetooth (clásico y BLE según modelo), más memoria, más periféricos, mejor soporte de seguridad y, en general, una plataforma más moderna para proyectos que necesitan conectividad robusta y cierta capacidad de procesamiento.

Características técnicas del chip ESP32 «clásico»

Cuando se habla del ESP32 a secas normalmente se hace referencia al SoC original basado en Tensilica Xtensa LX6, que es el que montan módulos muy populares como ESP32-WROOM o ESP32-WROVER y la mayoría de placas DevKit. Este chip integra CPU, memoria, conectividad inalámbrica y múltiples periféricos en una sola pastilla de silicio.

A nivel de procesador, el ESP32 incorpora una CPU Xtensa LX6 de 32 bits que puede venir en versión de un solo núcleo o de doble núcleo. La frecuencia de trabajo típica es de 160 MHz o 240 MHz y puede alcanzar un rendimiento de hasta 600 DMIPS, lo que da margen de sobra para ejecutar lógica de control, comunicaciones de red, pequeñas pilas de protocolo e incluso tareas de audio o procesamiento ligero.

Junto a esta CPU principal, el ESP32 cuenta con un coprocesador ULP (Ultra Low Power) que permite ejecutar tareas sencillas (como leer sensores o comprobar si se ha superado un umbral) consumiendo muy poca energía. Este coprocesador resulta clave en aplicaciones alimentadas por batería que necesitan permanecer la mayor parte del tiempo en reposo.

En cuanto a memoria interna, el ESP32 dispone de 520 KiB de SRAM para datos y código en tiempo de ejecución, además de memoria ROM donde se almacena, entre otras cosas, el bootloader. En muchos diseños se complementa con memoria flash externa (típicamente 4 MB, 8 MB o más) donde se guarda el firmware, el sistema de archivos y otros recursos, y en algunos módulos se añade PSRAM externa para ampliar la memoria disponible.

Memorias integradas y almacenamiento

La configuración de memoria del ESP32 combina distintos tipos pensando en equilibrar coste, prestaciones y flexibilidad. No todo está dentro del chip, pero sí lo suficiente como para simplificar mucho los diseños.

De serie, el SoC ESP32 integra alrededor de 520 KiB de SRAM que se emplean como memoria de trabajo para variables, pilas de tareas y buffers de comunicación. La ROM, por su parte, ronda los 448 KiB, donde se alojan rutinas internas y el cargador de arranque que facilita la programación del chip vía serie o USB (según la placa).

Además de estas memorias internas, los módulos y placas con ESP32 incluyen memoria flash externa, que suele oscilar entre 4 MB y 16 MB, aunque los soportes del chip permiten llegar a capacidades mayores. En esa flash se almacenan las particiones de firmware, el sistema de archivos (SPIFFS, LittleFS…) y, en su caso, datos de configuración o recursos como páginas web embebidas.

En algunos módulos avanzados, como los basados en ESP32-WROVER, se incorpora PSRAM externa (generalmente hasta 8 MB, y en las variantes S2/S3 incluso más) que se mapea como RAM adicional. Esta memoria extra es especialmente útil para aplicaciones con cámara, tratamiento de imágenes, pantallas de alta resolución o proyectos complejos en MicroPython.

Conectividad inalámbrica: WiFi y Bluetooth

Uno de los grandes atractivos del ESP32 es que trae la conectividad inalámbrica integrada de serie, sin necesidad de módulos adicionales. Esto reduce el coste total y evita tener que pelearse con chips de radio independientes.

En la parte WiFi, el ESP32 soporta los estándares 802.11 b/g/n en la banda de 2,4 GHz, con velocidades suficientes para la mayoría de aplicaciones IoT, servidores web embebidos, streaming de vídeo básico (como en ESP32-CAM) o intercambio de datos con la nube. Puede funcionar como cliente (station), punto de acceso (AP) o en modo mixto.

En cuanto a Bluetooth, las primeras generaciones de ESP32 integran Bluetooth v4.2 BR/EDR y BLE, compartiendo la misma radio con el WiFi; puedes leer más sobre la coexistencia de Bluetooth y cómo afecta. Esto permite tanto conexiones clásicas (por ejemplo, emular un puerto serie) como enlaces BLE de bajo consumo para balizas, configuración desde el móvil o comunicación con wearables.

En las variantes más modernas la cosa va subiendo de nivel: ESP32-C3 y ESP32-S3 dan el salto a Bluetooth 5.0 + BLE con mejoras en alcance y eficiencia, mientras que ESP32-C6 añade compatibilidad con WiFi 6 y tecnologías orientadas al hogar conectado, como Thread, abriendo la puerta a ecosistemas más modernos.

Periféricos e interfaces de entrada/salida

El ESP32 no se limita a ser un chip de comunicaciones, también es un microcontrolador muy completo en cuanto a periféricos, lo que permite conectar directamente una enorme variedad de sensores, actuadores y módulos externos.

En la familia clásica encontramos hasta 34 GPIO programables, cuyo número efectivo disponible depende del módulo y de cómo estén internamente conectados a la flash, cristal, etc. Esos pines se pueden configurar como entradas, salidas digitales, PWM, entradas analógicas, interfaces de comunicación y mucho más.

Para señales analógicas, el ESP32 cuenta con un ADC SAR de 12 bits con hasta 18 canales, suficiente para leer potenciómetros, sensores de tensión, fotocélulas u otros dispositivos analógicos. Además, integra dos DAC de 8 bits que permiten generar salidas analógicas básicas, por ejemplo para audio sencillo o niveles de referencia.

Otro bloque interesante son los sensores táctiles capacitivos integrados: hasta 10 GPIO con capacidad touch en el ESP32 original, y hasta 14 en variantes como ESP32-S2 y S3. Estos pines permiten crear botones táctiles y sliders sin componentes adicionales, muy útiles en proyectos de domótica o interfaces de usuario minimalistas.

En el terreno de las comunicaciones por bus, el ESP32 viene muy bien armado: dispone de hasta 4 interfaces SPI, 2 I²S para audio digital, 2 buses I²C, 3 UART hardware, controladores SD/SDIO tanto host como esclavo, e incluso interfaz MAC Ethernet con DMA dedicado y soporte de protocolo IEEE 1588 PTP en el modelo clásico. También incluye bus CAN 2.0 (TWAI), controladores de infrarrojos (TX/RX con varios canales), contadores de pulsos con decodificación en cuadratura, motores PWM y controlador LED PWM con hasta 16 canales.

Seguridad y gestión de energía

En aplicaciones IoT reales no basta con tener WiFi y Bluetooth, hace falta proteger los datos y el firmware. Por eso el ESP32 incorpora un conjunto bastante completo de funciones de seguridad aceleradas por hardware.

El chip soporta todos los mecanismos de seguridad definidos en IEEE 802.11, incluyendo WPA, WPA2 y, según la variante, WPA3 y WAPI para redes WiFi empresariales o de alta seguridad. Esto se complementa con un motor criptográfico capaz de acelerar algoritmos como AES, SHA-2, RSA, criptografía de curva elíptica (ECC) y un generador de números aleatorios (RNG) de hardware.

A nivel de protección del propio dispositivo, el ESP32 puede habilitar arranque seguro (Secure Boot), que verifica la firma del firmware antes de ejecutarlo, y cifrado de la memoria flash, de forma que el contenido almacenado no sea legible físicamente. También dispone de una región OTP de 1024 bits (One-Time Programmable), de los cuales hasta 768 bits pueden usarse para claves del usuario.

En cuanto al consumo energético, el ESP32 está pensado para moverse bien en escenarios de bajo consumo. Dispone de regulador interno de baja caída, dominios de alimentación separados para la parte RTC y diferentes modos de sueño, incluido deep sleep con corrientes del orden de 5-10 µA (según modelo).

El chip puede despertarse desde modos de bajo consumo mediante varios disparadores: interrupciones en GPIO, temporizadores, comparaciones de ADC o eventos en los sensores táctiles capacitivos. Esto es ideal para nodos de sensores a batería que solo se activan cuando ocurre algo relevante o cada cierto intervalo.

Módulo ESP32 vs placa ESP32: diferencias clave

Cuando se habla de ESP32 en tiendas y tutoriales es fácil liarse entre chip, módulo y placa de desarrollo, porque muchas veces se usa el mismo nombre para todo. Conviene distinguir bien cada nivel.

El SoC ESP32 es el chip de silicio como tal, la pieza minúscula que contiene CPU, memoria, radio, etc. Sobre este chip se montan los módulos y, a su vez, esos módulos se sueldan en otras placas.

Un módulo ESP32 (por ejemplo, ESP32-WROOM o ESP32-WROVER) es una pequeña PCB blindada que integra el chip ESP32, la memoria flash, a veces PSRAM, la antena (normalmente de tipo F invertida impresa en la propia placa) y los componentes RF críticos. Está pensado para ser soldado directamente sobre otra placa o PCBs de montaje superficial y facilitar el diseño de productos comerciales.

Una placa ESP32 de desarrollo (DevKit, NodeMCU ESP32, ESP32-CAM board, etc.) es ese módulo montado en una placa mayor y lista para usar, con conector USB, regulador de tensión, pines accesibles mediante cabeceras, pulsadores de reset/boot y, en algunos casos, extras como conectores de cámara o lector microSD. Son las que se utilizan habitualmente en prototipos y en el mundo maker.

Para empezar a trabajar casi siempre interesa ir a por una placa de desarrollo con ESP32, porque es “enchufar al USB y listo”. Los módulos pelados tienen sentido cuando diseñas tu propia placa o quieres miniaturizar un producto final.

Principales modelos de ESP32 y en qué se diferencian

La familia ESP32 ha crecido tanto que ahora mismo hay varios modelos pensados para necesidades distintas. No todos llevan el mismo procesador, ni el mismo nivel de conectividad, ni el mismo consumo.

El ESP32 original (a menudo montado en módulos WROOM) arranca la saga en torno a 2016, con núcleo doble Xtensa LX6, WiFi b/g/n, Bluetooth v4.2 + BLE, hasta 240 MHz de reloj, 520 KB de SRAM interna y soporte para hasta 16 MB de flash externa y 8 MB de RAM externa. Es el chip “todoterreno” por excelencia, con muy buena relación potencia/precio.

ESP32-S2 aparece alrededor de 2020 con un único núcleo Xtensa LX7, manteniendo WiFi b/g/n pero prescindiendo de Bluetooth para reducir consumo y complejidad. Mejora en algunos aspectos de seguridad y periféricos, ofrece hasta 1 GB de memoria externa direccionable e incluye más GPIO y sensores táctiles. Muchos modelos S2 integran USB nativo directamente en el chip.

ESP32-C3 apuesta por arquitectura RISC-V de un solo núcleo, con WiFi b/g/n y Bluetooth 5.0 + BLE, potencia algo más contenida que el ESP32 clásico dual core, pero con un consumo muy optimizado y una SRAM de hasta 400-520 KB. Está muy pensado para nodos IoT de bajo consumo y funcionamiento a batería.

ESP32-S3 combina lo mejor de varios mundos: doble núcleo Xtensa LX7, WiFi b/g/n, Bluetooth 5.0 + BLE, buen rendimiento para proyectos con cámara, pantallas o audio, soporte de IA ligera y más memoria disponible (tanto interna como externa). Es uno de los modelos más recomendados para proyectos exigentes que necesitan cierta potencia de procesamiento.

ESP32-C6 y la llegada de WiFi 6

Dentro de las variantes más modernas destaca el ESP32-C6, que introduce compatibilidad con WiFi 6 en el ecosistema de Espressif. Esto abre la puerta a redes más eficientes, con mejor gestión de muchos dispositivos conectados simultáneamente, algo muy interesante en domótica y edificios inteligentes.

El ESP32-C6 mantiene el enfoque en bajo consumo y comunicaciones modernas, combinando WiFi 6 con Bluetooth Low Energy y soporte para tecnologías enfocadas al hogar conectado como Thread en determinados escenarios. Esta mezcla lo hace especialmente atractivo si quieres que tu diseño dure años y hable bien con ecosistemas Matter y similares.

En resumidas cuentas, el C6 está pensado para proyectos IoT “de futuro” donde se espere aprovechar las ventajas de WiFi 6, pero sin renunciar al enfoque económico y a la filosofía todo-en-uno que caracteriza a la familia ESP32.

ESP32 WROOM, WROVER y otros módulos populares

Cuando miras catálogos o tiendas, los nombres que más se repiten en la parte de módulos son ESP32-WROOM y ESP32-WROVER, cada uno con su nicho de uso.

ESP32-WROOM es el módulo estándar y más extendido, pensado para la mayoría de aplicaciones. Suele incluir 4 MB de flash (aunque hay variantes con 8 MB o más), antena integrada tipo F invertida en la propia PCB y toda la circuitería RF necesaria. No incluye PSRAM, por lo que es ideal en proyectos que no requieran cantidades grandes de memoria.

ESP32-WROVER añade PSRAM externa además de la flash, lo que multiplica las posibilidades en aplicaciones que manejan imágenes, buffers de audio, pantallas con framebuffer o scripts interpretados pesados. Es un poco más caro, pero evita quedarte corto de RAM en proyectos intensivos.

Las placas DevKit, NodeMCU ESP32, ESP32-CAM, etc., montan uno u otro módulo según el enfoque de la propia placa. Por ejemplo, muchas DevKit económicas montan WROOM, mientras que diseños para cámara o pantallas grandes suelen ir hacia variantes con PSRAM.

A la hora de elegir entre WROOM y WROVER es cuestión de preguntarse si realmente necesitas la PSRAM. Si no vas a tratar imágenes, usar cámaras ni cargar aplicaciones muy pesadas, el módulo WROOM más sencillo suele ser suficiente y más barato.

ESP32-CAM y otros modelos orientados a cámara y multimedia

Entre las placas más famosas basadas en ESP32 está la ESP32-CAM, diseñada específicamente para proyectos con cámara. Esta placa combina un módulo ESP32 con conector para cámara (suele usarse la OV2640 en muchos kits), lector de tarjetas microSD y algunos GPIO disponibles.

Su gran ventaja es que permite montar sistemas de videovigilancia, timbres inteligentes o cámaras WiFi caseras por muy poco dinero, aprovechando la capacidad del ESP32 para hacer streaming por WiFi y comprimir imágenes a resolución modesta.

Sin embargo, la ESP32-CAM también tiene sus limitaciones: dispone de menos pines GPIO libres (muchos se usan para la cámara y la SD), la programación puede requerir adaptadores FTDI o trucos de conexión, y el consumo de energía es mayor que el de otras placas más sencillas.

Para proyectos con requerimientos de visión más avanzados o con interfaces gráficas pesadas, muchas veces compensa mirar a placas basadas en ESP32-S3 con PSRAM, ya que gestionan mejor cámaras de mayor resolución y pantallas, y ofrecen más margen de memoria y de potencia de cálculo.

ESP32 DevKit y el enfoque en el prototipado

Una de las formas más habituales de encontrar el ESP32 es montado en placas de desarrollo tipo DevKit, donde el módulo viene acompañado de un conector USB, regulador de voltaje, pulsadores y pines accesibles.

El ESP32 DevKit V1 o V4 es un buen ejemplo de esta filosofía: es una placa con alrededor de 30 pines, de los cuales buena parte son GPIO multifunción que se pueden usar como entradas/salidas digitales, canales ADC, interfaces SPI/I2C/UART, líneas PWM, etc.

En concreto, una placa DevKit típica ofrece unos 19 canales ADC, 3 interfaces SPI, 3 UART, 2 buses I2C, 16 salidas PWM, 2 DAC y 2 interfaces I2S, además de los pines touch. Todo ello lo hace ideal para conectar sensores, relés, controladores de motores, tiras de LEDs, displays y prácticamente cualquier módulo habitual en electrónica.

Este tipo de placas se utiliza muchísimo en prototipos y proyectos de aprendizaje, precisamente porque simplifican la alimentación y la programación (un simple cable USB) y exponen casi todos los recursos del chip sin necesidad de diseñar una PCB propia desde cero.

Entornos de desarrollo para programar el ESP32

Una de las fortalezas del ecosistema ESP32 es la cantidad de entornos de desarrollo disponibles, desde los más profesionales hasta los más amigables para principiantes.

ESP-IDF (Espressif IoT Development Framework) es el entorno oficial de Espressif, pensado para trabajar en C/C++ con control detallado del hardware, del sistema operativo en tiempo real (FreeRTOS) y de todos los servicios de red y seguridad. Es el que utilizan muchos desarrolladores profesionales y ofrece un control muy fino a costa de una curva de aprendizaje algo más pronunciada.

El IDE de Arduino sigue siendo la puerta de entrada más popular para quienes se inician en el ESP32. Gracias al core de Arduino para ESP32, se puede programar usando el mismo estilo de código que en placas Arduino clásicas, con un sinfín de librerías disponibles para WiFi, Bluetooth, MQTT, sensores, pantallas, etc. Es mucho más directo para empezar a hacer cosas sin profundizar demasiado en los entresijos del chip.

MicroPython es otra alternativa muy apreciada, ya que permite programar el ESP32 en Python, con un intérprete que corre directamente sobre el microcontrolador. Esto es ideal para prototipado rápido, proyectos educativos o cuando se quiere modificar el comportamiento de un dispositivo sin recompilar firmware cada vez.

También existen otras opciones como LuaNode o incluso JavaScript a través de proyectos específicos, aunque son menos habituales que Arduino, ESP-IDF y MicroPython, que son los tres pilares principales del ecosistema.

Instalar y usar el ESP32 en el IDE de Arduino

Para muchos usuarios la primera toma de contacto con el ESP32 es programarlo desde el IDE de Arduino, porque ya lo conocen de otras placas y la forma de trabajo es muy parecida.

El proceso habitual pasa por añadir el soporte de placas ESP32 al IDE mediante el Gestor de tarjetas. Para ello, se añade la URL de Espressif en las Preferencias (en el apartado de URLs adicionales de tarjetas), se abre el Gestor de tarjetas, se busca “ESP32” y se instala el paquete correspondiente, eligiendo normalmente la versión estable más reciente.

Una vez instalado el soporte, en el menú Herramientas > Placa aparecerá la familia “ESP32 Arduino”, donde se pueden seleccionar modelos como “ESP32 Dev Module”, que es la opción genérica para la mayoría de placas basadas en el módulo WROOM. A partir de ahí, se puede compilar y subir código igual que con cualquier Arduino.

En algunos casos es necesario instalar o actualizar los drivers del chip USB-Serie de la placa (CP2102, CH340, etc.) para que el puerto aparezca correctamente en el sistema operativo. Esto se hace desde el Administrador de dispositivos en Windows o desde las herramientas de sistema en otros sistemas, dejando que el propio sistema busque los controladores adecuados.

Una prueba típica para comprobar que todo está bien configurado es subir el ejemplo “Blink”, ajustando el pin del LED integrado (a menudo el GPIO 2 en muchas DevKit). Si el firmware se sube sin errores y el LED empieza a parpadear, podemos dar por buena la instalación y seguir con ejemplos más complejos.

Usos habituales del ESP32 en proyectos reales

Gracias a su mezcla de potencia, conectividad y precio contenido, el ESP32 se ha vuelto omnipresente en un montón de aplicaciones tanto a nivel hobby como en productos comerciales.

En el terreno del IoT es ideal para nodos de sensores conectados a la nube, que recogen datos de temperatura, humedad, consumo eléctrico, calidad del aire o cualquier otra magnitud y los envían a un servidor usando HTTP, MQTT u otros protocolos ligeros.

En domótica se utiliza para controlar luces, persianas, calefacción, sistemas de riego, cerraduras inteligentes y muchos otros elementos. El hecho de disponer de WiFi y, en muchos modelos, BLE, permite integrarlo tanto con routers domésticos como con smartphones, asistentes de voz o pasarelas específicas.

También es muy habitual verlo en proyectos de robótica y automatización, donde se encarga de leer sensores, controlar motores, servos o relés, y gestionar la comunicación con una app móvil o una interfaz web. La disponibilidad de PWM, buses de comunicación y buena potencia de cálculo facilita mucho estas tareas.

Por último, el ESP32 ha ganado terreno en aplicaciones multimedia ligeras: pequeñas consolas retro, reproductores de audio con streaming, paneles de información con pantallas gráficas, cámaras IP sencillas basadas en ESP32-CAM y un largo etcétera de gadgets conectados que antes requerían hardware mucho más caro.

En conjunto, la familia ESP32 ofrece una plataforma muy completa que combina microcontrolador, conectividad WiFi/Bluetooth, periféricos avanzados, opciones de seguridad y múltiples modelos adaptados a distintos escenarios, desde sensores a batería con muy bajo consumo hasta proyectos con cámara, pantallas e incluso algoritmos de IA ligera, lo que la convierte en una de las opciones más versátiles y rentables para adentrarse seriamente en el mundo del Internet de las Cosas.