Hay ESP32 metidos en todo tipo de proyectos, desde dispositivos IoT con IA hasta audio y visión artificial. El firmware ESP-SDR le suma uno más. Convierte el ESP32 en una radio definida por software (SDR) nativa, sin agregar hardware, según contó CNX Software el 4 de octubre.
El firmware es de código abierto y se salta los módems de Wi-Fi y Bluetooth, que tienen funciones fijas. En su lugar toma directo la cadena de señal del ADC interno y captura muestras I/Q crudas en banda base. Esas muestras viajan a un computador por USB o UART, donde se procesan y se ven como espectro o como cascada (waterfall). El resultado es un receptor SDR de bajo costo armado con chips ESP32 compatibles.
¿Qué chips soporta y qué rango cubre?
Estas son las características principales y el hardware compatible:
- Chips soportados. ESP32, ESP32-C3, ESP32-C5 (doble banda 2,4/5 GHz), ESP32-C6, ESP32-C61, ESP32-S2, ESP32-S3 y el ESP32-S31, este último en versión preliminar.
- Rango de sintonía. Nominalmente la banda ISM de 2,4 GHz (de 2,2 a 2,7 GHz en algunos chips) y 5 GHz (de 4,8 a 6,0 GHz en el ESP32-C5). El C61 sintoniza hasta 2,7 GHz y capta señales de LTE Banda 7 y 5G NR Banda n7.
- Tasa de muestreo y ancho de banda. Hasta 80 MSa/s, con un ancho de banda de entre 13 y 54 MHz según el chip.
- FFT en el chip. El firmware puede calcular la FFT en el propio ESP32 y enviar datos de espectro compactos en vez de las muestras I/Q crudas.
¿Cómo lograron sacar las muestras del radio?
Según los desarrolladores, los ingenieros de Espressif probablemente dejaron en el silicio una ruta de muestreo I/Q de depuración para las pruebas de oblea en fábrica. El equipo usó modelos de lenguaje para hacer ingeniería inversa de la función adctrig de la biblioteca librftest de Espressif, y así descubrió cómo configurar unos registros especiales de depuración.
El firmware ESP-SDR se salta el módem Wi-Fi.
Una vez activada esa ruta, el ESP32 escribe las muestras I/Q crudas directo en su SRAM interna. Después el firmware usa un búfer circular para sacarlas de la SRAM y mandarlas al computador por USB o UART.
Para ver las señales capturadas hace falta ESP-WebSDR, una herramienta que corre en el navegador, se conecta al ESP32 por USB y muestra el espectro y la cascada en tiempo real. Desde ahí también se puede grabar el firmware ESP-SDR directamente, con un navegador compatible como Chrome o Edge.
El cuello de botella está en la salida de datos
El ESP32 captura hasta 80 MSa/s, lo que equivale a unos 2,56 Gbps de datos. El problema es sacar todo eso del chip. Ni el USB ni el UART aguantan esa tasa completa, así que ESP-WebSDR toma capturas I/Q breves para armar el espectro y la cascada. Por eso puede perderse señales que lleguen entre una ventana de captura y la siguiente.
Para la transmisión continua, el equipo trabaja en SoapyESPSDR para el ESP32-S31. Esa versión enviará datos I/Q por Ethernet Gigabit a entre 8 y 16 MSa/s hacia programas como GNU Radio y Gqrx.
¿En qué se diferencia de otros proyectos SDR con ESP32?
CNX Software ya había cubierto varios proyectos de radio y SDR con ESP32, pero todos dependían de un receptor externo o de datos Wi-Fi ya procesados. Hace pocos días publicó cómo el firmware LakeShark convierte una LilyGO T-Display P4 en un escáner SDR de mano. Ahí el ESP32-P4 no tiene radio propia y usa un dongle RTL-SDR Blog V3 o V4 como etapa de RF.
El medio también reseñó el analizador Wi-Fi con ESP32-C5 de Chen Liang, que monitorea señales Wi-Fi en 2,4 y 5 GHz, y ESP-WIFI-CSI, que trabaja con información de estado del canal. nRFBOX V2 y ESP32-DIV recurren a un nRF24 externo para barrer los 2,4 GHz.
ESP-SDR, en cambio, usa la radio integrada del ESP32 y no necesita hardware SDR adicional. Eso permite hacer análisis de espectro básico en una placa ESP32 que puede costar menos de 5 dólares.
| Proyecto | Etapa de radio | Qué entrega |
|---|---|---|
| ESP-SDR | Radio integrada del ESP32 | Muestras I/Q crudas o FFT |
| LakeShark | Dongle RTL-SDR Blog V3 o V4 | Escáner SDR de mano |
| Analizador de Chen Liang | Wi-Fi del ESP32-C5 | Monitoreo Wi-Fi en 2,4 y 5 GHz |
| nRFBOX V2 y ESP32-DIV | nRF24 externo | Barrido de 2,4 GHz |
Quiénes están detrás
Los desarrolladores Florian Euchner y Zoltan Doczi, del proyecto ESPARGOS, encontraron esta función mientras trabajaban en ESPARGOS One, un arreglo de ocho antenas para detección por Wi-Fi. Con ESP-SDR ese equipo también puede funcionar como SDR de ocho canales y detectar y ubicar señales como Bluetooth LE y Zigbee en la banda de 2,4 GHz.
ESP-SDR y ESP-WebSDR se publican bajo licencia GPL-3.0. El código fuente está en GitHub y hay una demo de SDR en el navegador para probar con una placa de desarrollo ESP32 compatible. Los autores dejaron además una advertencia sobre el uso de IA en el repositorio de ESP-WebSDR.
"Partes de este código fueron generadas por IA. Aunque pusimos mucho esfuerzo manual en pyespargos y en el firmware de nuestros arreglos ESPARGOS One, no tenemos tiempo para revisar manualmente todo el código fuente de ESP-WebSDR."
