Plataforma de enseñanza a distancia de microcontroladores e internet de las cosas
Barra lateral del artículo
Contenido principal del artículo
Resumen
Debido al creciente desarrollo tecnológico de los sistemas embebidos y el internet de las cosas (IoT), los dispositivos basados en microcontroladores se aplican cada vez más en diversas áreas del conocimiento. En este contexto, las plataformas y productos educativos online se consideran laboratorios virtuales remotos, ya que los estudiantes pueden acceder a los dispositivos físicos en cualquier lugar siempre que dispongan de un sistema informático conectado a internet. En este sentido, este trabajo describe el diseño y desarrollo de una plataforma con cuatro productos educativos online para la enseñanza de microcontroladores y IoT. Estos productos educativos están basados en software de código abierto, lo que permite su distribución gratuita en línea y se puede acceder a ellos desde un servidor en la nube. El enfoque de código abierto y multiplataforma (Linux, Windows® y Mac OSX) permite una mayor interacción y accesibilidad del usuario. Los productos educativos en línea hacen posible la programación del firmware de ESP32 de forma remota a través de OTA (over the air) y de sistemas embebidos Linux basados en Raspberry Pi (Rpi). Además, los productos educativos en línea permiten manipular los pines a través de la interfaz gráfica de los microcontroladores ESP32 y ESP8266, así como del Rpi. Como resultado, se prueba la plataforma en línea propuesta, ejecutada en un servidor en la nube, y se validaron los cuatro productos educativos de aprendizaje a distancia y la aplicación real de microcontroladores e IoT se encuentran operativos tal como fueron diseñados.
Detalles del artículo
Esta obra está bajo una licencia internacional Creative Commons Atribución-NoComercial-CompartirIgual 4.0.
La Universidad Politécnica Salesiana de Ecuador conserva los derechos patrimoniales (copyright) de las obras publicadas y favorecerá la reutilización de las mismas. Las obras se publican en la edición electrónica de la revista bajo una licencia Creative Commons Reconocimiento / No Comercial-Sin Obra Derivada 4.0 Ecuador: se pueden copiar, usar, difundir, transmitir y exponer públicamente.
El autor/es abajo firmante transfiere parcialmente los derechos de propiedad (copyright) del presente trabajo a la Universidad Politécnica Salesiana del Ecuador, para las ediciones impresas.
Se declara además haber respetado los principios éticos de investigación y estar libre de cualquier conflicto de intereses.
El autor/es certifican que este trabajo no ha sido publicado, ni está en vías de consideración para su publicación en ninguna otra revista u obra editorial.
El autor/es se responsabilizan de su contenido y de haber contribuido a la concepción, diseño y realización del trabajo, análisis e interpretación de datos, y de haber participado en la redacción del texto y sus revisiones, así como en la aprobación de la versión que finalmente se remite en adjunto.
Referencias
C. Y. Yeh, Y. M. Cheng, and S. J. Lou, “An internet of things (IoT) maker curriculum for primary school students: Develop and evaluate,” International Journal of Information and Education Technology, vol. 10, no. 12, pp. 889–896, 2020. [Online]. Available: https://doi.org/10.18178/ijiet.2020.10.12.1475
P. Jacko, M. Bereš, I. Kovacova, J. Molnár, T. Vince, J. Dziak, B. Fecko, S. Gans, and D. Kovac, “Remote IoT Education Laboratory for Microcontrollers Based on the STM32 Chips,” Sensors, vol. 22, no. 4, 2022. [Online]. Available: https://doi.org/10.3390/s22041440
D. Sarpong, G. Ofosu, D. Botchie, and F. Clear, “Do-it-yourself (DiY) science: The proliferation, relevance and concerns,” Technological Forecasting and Social Change, vol. 158, no. May, 2020. [Online]. Available: https://doi.org/10.1016/j.techfore.2020.120127
D. De Roeck, K. Slegers, J. Criel, M. Godon, L. Claeys, K. Kilpi, and A. Jacobs, “I would DiYSE for it! A manifesto for do-it-yourself internet-of-things creation,” NordiCHI 2012: Making Sense Through Design - Proceedings of the 7th Nordic Conference on Human-Computer Interaction, pp. 170–179, 2012. [Online]. Available: https://doi.org/10.1145/2399016.2399044
J. L. Victor, S. C. Jucá, R. I. Pereira, P. C. Carvalho, and L. M. Fernández-Ramírez, “IoT monitoring systems applied to photovoltaic generation: The relevance for increasing decentralized plants,” Renewable Energy and Power Quality Journal, vol. 17, no. September, pp. 536–545, 2019. [Online]. Available: https://doi.org/10.24084/repqj17.368
R. I. Pereira, M. M. Camboim, A. W. Villarim, C. P. Souza, S. C. Jucá, and P. C. Carvalho, “On harvesting residual thermal energy from photovoltaic module back surface,” AEU - International Journal of Electronics and Communications, vol. 111, p. 152878, 2019. [Online]. Available: https://doi.org/10.1016/j.aeue.2019.152878
A. Morris and N. Lessio, “Deriving Privacy and Security Considerations for CORE,” Internet of Things and Cloud-based Services Conference, vol. 1, no. 1, pp. 2–11, 2018. [Online]. Available: https://doi.org/10.1145/3267357.3267363
D. Mijailovic, A. Dordevic, M. Stefanovic, D. Vidojevic, A. Gazizulina, and D. Projovic, “A Cloud-Based with Microcontroller Platforms System Designed to Educate Students within Digitalization and the Industry 4.0 Paradigm,” Sustainability, vol. 13, no. 22, 2021. [Online]. Available: https://doi.org/10.3390/su132212396
RaspberryPi Foundation, “Raspberrypi.” [Online]. Available: https://bit.ly/3tXNSUY
Red Hat, “Red Hat Enterprise Linux: Manual de referencia.” [Online]. Available: https://bit.ly/3xSVdpV
Red Hat-, “Red Hat SSH.” [Online]. Available: https://bit.ly/3NpD2OI
Wiringpi, “Wiring Pi.” [Online]. Available: https://bit.ly/39QkERe
GCC, “GCC online documentation.” [Online]. Available: https://bit.ly/3Oi0UFb
CURL, “Command line tool and library for transferring data with URLs.” [Online]. Available: https://curl.se/
ESP, “ESP32 Series Datasheet,” Espressif Systems, pp. 1–65, 2021. [Online]. Available: https://bit.ly/2E6qqIt
ESP8266EX, “ESP8266EX Datasheet,” Espressif Systems, p. 31, 2020. [Online]. Available: https://bit.ly/2E6qqIt
M. Technology, “USB Microcontrollers with nanoWatt Technology,” Technology, 2006. [Online]. Available: https://bit.ly/3OEOKpk
A. Kevin, “That ’ Internet of Things ’ Thing,” RFiD Journal, p. 4986, 2010. [Online]. Available: https://bit.ly/3OdZmvI
E. Inga, J. Inga, and A. Ortega, “Novel approach sizing and routing of wireless sensor networks for applications in smart cities,” Sensors, vol. 21, no. 14, pp. 1–17, 2021. [Online]. Available: https://doi.org/10.3390/s21144692
A. Peralta, E. Inga, and R. Hincapié, “Optimal Scalability of FiWi Networks Based on Multistage Stochastic Programming and Policies,” Journal of Optical Communications and Networking, vol. 9, no. 12, p. 1172, 2017. [Online]. Available: https://bit.ly/3zZJicE
H. Tabrizchi and M. Kuchaki Rafsanjani, A survey on security challenges in cloud computing: issues, threats, and solutions. Springer US, 2020, vol. 76, no. 12. [Online]. Available: https://doi.org/10.1007/s11227-020-03213-1
E. Inga, M. Campaña, R. Hincapié, and O. Moscoso-zea, “Optimal Deployment of FiWi Networks Using Heuristic Method for Integration Microgrids with Smart Metering,” Sensors, vol. 18, no. 8, pp. 1–21, 2018. [Online]. Available: https://doi.org/10.3390/s18082724
Firebase, “Firebase.” [Online]. Available: https://bit.ly/3blnhLa
S. E. Ooi, R. Beuran, and Y. Tan, “Secure iot development: A maker’s perspective,” 2021 IEEE International Conference on Omni-Layer Intelligent Systems, COINS 2021, 2021. [Online]. Available: https://doi.org/10.1109/COINS51742.2021.9524205
Github, “SanUSB / EspCloudUpdate.” [Online]. Available: https://bit.ly/3Nj8azh
J. I. Vega Luna, F. J. Sánchez-Rangel, G. Salgado-Guzmán, J. F. Cosme-Aceves, V. N. Tapia-Vargas, and M. A. Lagos-Acosta, “Red de monitorización para automatizar el sistema de enfriamiento de un centro de datos,” Ingenius, Revista de Ciencia y Tecnología, no. 24, pp. 87–96, 2020. [Online]. Available: https://doi.org/10.17163/ings.n24.2020.09
S. Jucá and R. Pereira, “Aplicações práticas de sistemas embarcados Linux utilizando Raspberry Pi,” PoD Editoria, 2018. [Online]. Available: https://bit.ly/3negu8Q
Github, “SanUSB / IOTUS.” [Online]. Available: https://bit.ly/3zWHxgx
S. C. Jucá, P. C. Carvalho, and F. T. Brito, “A low cost concept for data acquisition systems applied to decentralized renewable energy plants,” Sensors, vol. 11, no. 1, pp. 743–756, 2011. [Online]. Available: https://doi.org/10.3390/s110100743
I. M. Dupont, P. C. Carvalho, S. C. Jucá, and J. S. Neto, “Novel methodology for detecting non-ideal operating conditions for grid-connected photovoltaic plants using Internet of Things architecture,” Energy Conversion and Management, vol. 200, no. September, p. 112078, 2019. [Online]. Available: https://doi.org/10.1016/j.enconman.2019.112078
R. Pereira, I. Dupont, P. Carvalho, and S. Jucá, “IoT embedded linux system based on Raspberry Pi applied to real-time cloud monitoring of a decentralized photovoltaic plant,” Measurement Journal, vol. 114, pp. 286–297, 2018. [Online]. Available: https://doi.org/10.1016/j.measurement.2017.09.033
R. Pereira, S. Jucá, and P. Carvalho, “IoT embedded systems network and sensors signal conditioning applied to decentralized photovoltaic plants,” Measurement, vol. 142, pp. 195–212, 2019. [Online]. Available: https://doi.org/10.1016/j.measurement.2019.04.085