# ESP32-LyraT V4.3 硬件参考

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本文档介绍 ESP32-LyraT V4.3 音频开发板的功能说明与配置选项。如需了解 LyraT 的功能与基本用法，请参阅 ESP32-LyraT V4.3 入门指南。若您使用的开发板版本不同，请查看 其他 LyraT 开发板版本 一节。

## 概述

ESP32-LyraT 开发板面向搭载 ESP32 双核芯片的音频应用领域，如 Wi-Fi 或蓝牙音箱、基于语音的遥控器、具备音频功能的智能家居设备等。

下方框图展示了 ESP32-LyraT 的主要组件。

ESP32-LyraT V4.3 电气框图

## 功能说明

以下列表与图示介绍了 ESP32-LyraT 开发板的主要组件、接口与控制方式。

ESP32-WROVER-E 模组

  ESP32-WROVER-E 模组采用 ESP32 芯片，可实现 Wi-Fi/蓝牙连接和数据处理，同时集成 4 MB 外部 SPI flash 和 8 MB PSRAM，可实现灵活的数据存储。

绿色 LED

  由 ESP32-WROVER-E 模组 控制的通用 LED，可通过专用 API 指示音频应用的特定运行状态。

功能 DIP 开关

  用于配置 GPIO12 至 GPIO15 引脚的功能，这些引脚在多个器件之间复用，主要在 JTAG 排针 与 MicroSD 卡 之间共享。默认情况下，所有开关处于 OFF 位置时启用 MicroSD 卡。若要启用 JTAG 排针，应将位置 3、4、5 和 6 的开关拨至 ON。若未使用 JTAG 且 MicroSD 卡 以一线模式运行，则 GPIO12 和 GPIO13 可分配给其他功能。详情请参阅 ESP32-LyraT V4.3 原理图。

JTAG 排针

  提供 ESP32-WROVER-E 模组 JTAG 接口的访问。可用于调试、应用程序上传，以及实现其他功能，例如 应用层跟踪。引脚定义请参阅 JTAG 排针 / JP7。在使用 JTAG 信号连接排针之前，应启用 功能 DIP 开关。请注意，JTAG 运行时无法使用 MicroSD 卡，应断开 MicroSD 卡，因为部分 JTAG 信号由两个器件共享。

UART 排针

  串口：提供 ESP32-WROVER-E 模组 与 USB-UART 桥接芯片 之间串行 TX/RX 信号的访问。

I2C 排针

  提供 I2C 接口的访问。ESP32-WROVER-E 模组 与 音频编解码芯片 均连接至该接口。引脚定义请参阅 I2C 排针 / JP5。

MicroSD 卡槽

  开发板支持 SPI/1-bit/4-bit 模式的 MicroSD 卡，可在 MicroSD 卡中存储或播放音频文件。请注意，MicroSD 卡 运行时无法使用 JTAG，应通过设置 功能 DIP 开关 断开 JTAG，因为部分信号由两个器件共享。

I2S 排针

  提供 I2S 接口的访问。ESP32-WROVER-E 模组 与 音频编解码芯片 均连接至该接口。引脚定义请参阅 I2S 排针 / JP4。

左侧麦克风

  板载麦克风，连接至 音频编解码芯片 的 IN1。

AUX 输入

  辅助输入插座，连接至 音频编解码芯片 的 IN2（左声道与右声道）。请使用 3.5 mm 立体声插头连接此插座。

耳机输出

  输出插座，可连接 3.5 mm 立体声耳机。

  备注

  该插槽可接入移动电话耳机，只与 OMPT 标准耳机兼容，与 CTIA 耳机不兼容。更多耳机标准信息请访问维基百科 Phone connector (audio) 词条。

ESP32-LyraT V4.3 开发板布局

右侧麦克风

  板载麦克风，连接至 音频编解码芯片 的 IN1。

左侧扬声器输出

  音频输出插槽，可连接扬声器。建议使用 4 欧姆 3 瓦特扬声器。引脚间距为 2.00 mm / 0.08”。

右侧扬声器输出

  音频输出插槽，可连接扬声器。建议使用 4 欧姆 3 瓦特扬声器。引脚间距为 2.00 mm / 0.08”。

PA 芯片

  功率放大器，用于放大 音频编解码芯片 输出的立体声音频信号，以驱动两个扬声器。

启动/复位按键

  启动按键：长按 Boot 键，然后按下 Reset 键进入烧写模式，此时可通过串行端口上传固件。复位按键：仅按下此按键可重置系统。

触摸按键

  四个触摸按键，标有 Play、Sel、Vol+ 和 Vol-。它们连接至 ESP32-WROVER-E 模组，用于通过专用 API 开发并测试音频应用的用户界面。

音频编解码芯片

  音频编解码芯片 ES8388 是一款低功耗立体声编解码器，内置耳机放大器。它由双通道 ADC、双通道 DAC、麦克风放大器、耳机放大器、数字音效处理器、模拟混音和增益控制功能组成。该芯片通过 I2S 和 I2C 总线与 ESP32-WROVER-E 模组 连接，可在硬件中独立完成音频处理，无需依赖音频应用软件。

自动上传

  在此排针上安装三个跳线，可启用向 ESP32 自动加载应用程序。三个排针上需同时安装全部跳线。上传完成后请移除所有跳线。

功能按键

  两个按键，标有 Rec 和 Mode。它们连接至 ESP32-WROVER-E 模组，用于通过专用 API 开发并测试音频应用的用户界面。

USB-UART 桥接芯片

  单芯片 USB-UART 桥接器，最高传输速率可达 1 Mbps。

USB-UART 接口

  作为 PC 与 ESP32 模组之间的通信接口。

USB 供电接口

  为开发板供电。

待机/充电指示灯

  绿色 待机 指示灯亮起时，表示 Micro USB 接口 已接入电源；红色 充电 指示灯亮起时，表示连接至 电池接口 的电池正在充电。

电池接口

  两针插座，用于连接单节锂离子电池。

  备注

  请确认电池插头极性与插座旁丝印标注的极性一致。

电池充电芯片

  AP5056 恒流恒压线性充电器，用于单节锂离子电池。通过 Micro USB 接口 为连接至 电池接口 的电池充电。

电源指示灯

  红色 LED，表示 电源开关 已开启。

  备注

  电源开关 不影响/不断开锂离子电池的充电。

电源开关

  电源开/关旋钮：向左拨动则开发板电源开启，向右拨动则电源关闭。

### 硬件配置选项

可通过 功能 DIP 开关 调整 ESP32-LyraT 开发板的若干硬件配置。

#### 启用一线模式 MicroSD 卡

DIP SW | Position
--- | ---
1 | OFF
2 | OFF
3 | OFF
4 | OFF
5 | OFF
6 | OFF
7 | OFF 1
8 | n/a

1. 将 DIP SW 7 拨至 ON 可启用 AUX 输入 检测。请注意，系统上电时 AUX 输入 信号引脚不应插入，否则 ESP32 可能无法正常启动。

在此模式下：

- JTAG 功能不可用

- Vol- 触摸按键可通过 API 使用

#### 启用四线模式 MicroSD 卡

DIP SW | Position
--- | ---
1 | ON
2 | ON
3 | OFF
4 | OFF
5 | OFF
6 | OFF
7 | OFF
8 | n/a

在此模式下：

- JTAG 功能不可用

- Vol- 触摸按键不可通过 API 使用

- 无法通过 API 进行 AUX 输入 检测

#### 启用 JTAG

DIP SW | Position
--- | ---
1 | OFF
2 | OFF
3 | ON
4 | ON
5 | ON
6 | ON
7 | ON
8 | n/a

在此模式下：

- MicroSD 卡 功能不可用，请从卡槽中取出 MicroSD 卡

- Vol- 触摸按键不可通过 API 使用

- 无法通过 API 进行 AUX 输入 检测

#### 使用自动上传

可通过以下两种方式使 ESP32 进入上传模式：

- 手动方式：同时按下 Boot 和 RST 键，先松开 RST，再松开 Boot 键。

- 自动方式：由上传软件执行。软件使用串行接口的 DTR 和 RTS 信号控制 ESP32 的 EN、IO0 和 IO2 引脚状态。在 JP23、JP24 和 JP25 三个排针上安装跳线即可启用此功能。详情请参阅 ESP32-LyraT V4.3 原理图。上传完成后请移除所有跳线。

### ESP32 引脚分配

ESP32 模组的若干引脚已分配给板载硬件。其中部分引脚（如 GPIO0 或 GPIO2）具有多种功能。具体详情请参阅下表或 ESP32-LyraT V4.3 原理图。

GPIO Pin | Type | Function Definition
--- | --- | ---
SENSOR_VP | I | Audio Rec (PB)
SENSOR_VN | I | Audio Mode (PB)
IO32 | I/O | Audio Set (TP)
IO33 | I/O | Audio Play (TP)
IO27 | I/O | Audio Vol+ (TP)
IO13 | I/O | JTAG MTCK, MicroSD D3, Audio Vol- (TP)
IO14 | I/O | JTAG MTMS, MicroSD CLK
IO12 | I/O | JTAG MTDI, MicroSD D2, Aux signal detect
IO15 | I/O | JTAG MTDO, MicroSD CMD
IO2 | I/O | Automatic Upload, MicroSD D0
IO4 | I/O | MicroSD D1
IO34 | I | MicroSD insert detect
IO0 | I/O | Automatic Upload, I2S MCLK
IO5 | I/O | I2S SCLK
IO25 | I/O | I2S LRCK
IO26 | I/O | I2S DSDIN
IO35 | I | I2S ASDOUT
IO19 | I/O | Headphone jack insert detect
IO22 | I/O | Green LED indicator
IO21 | I/O | PA Enable output
IO18 | I/O | I2C SDA
IO23 | I/O | I2C SCL

- (TP) - touch pad

- (PB) - push button

### 扩展排针引脚

开发板提供若干排针，用于连接外部组件、检查特定信号总线状态或调试 ESP32 运行。请注意，部分信号存在复用，详情请参阅 ESP32 引脚分配 一节。

#### UART 排针 / JP2

| Header Pin
--- | ---
1 | 3.3V
2 | TX
3 | RX
4 | GND

#### I2S 排针 / JP4

| I2C Header Pin | ESP32 Pin
--- | --- | ---
1 | MCLK | GPI0
2 | SCLK | GPIO5
1 | LRCK | GPIO25
2 | DSDIN | GPIO26
3 | ASDOUT | GPIO35
3 | GND | GND

#### I2C 排针 / JP5

| I2C Header Pin | ESP32 Pin
--- | --- | ---
1 | SCL | GPIO23
2 | SDA | GPIO18
3 | GND | GND

#### JTAG 排针 / JP7

| ESP32 Pin | JTAG Signal
--- | --- | ---
1 | MTDO / GPIO15 | TDO
2 | MTCK / GPIO13 | TCK
3 | MTDI / GPIO12 | TDI
4 | MTMS / GPIO14 | TMS

备注

启用 MicroSD 卡 时无法使用 JTAG。

### 电源分配说明

开发板具有较为完善的电源分配系统，为所有关键组件提供独立电源。这有助于降低数字组件对音频信号的噪声干扰，并改善各组件的整体性能。

#### 电源分离

主电源为 5V，由 USB 提供。次级电源为 3.7V，由可选电池提供。USB 电源通过专用线缆供电，与用于应用程序上传的 USB 线缆分开。为进一步降低 USB 噪声，也可使用电池代替 USB 供电。

ESP32 LyraT V4.3 - 电源分离

#### 三个独立 LDO

ESP32 模组

为 ESP32 提供足够电流，开发板采用 LD1117S33CTR LDO，最大输出电流可达 800 mA。

ESP32 LyraT V4.3 - ESP32 模组专用 LDO

MicroSD 卡 与 音频编解码芯片

MicroSD 卡与音频编解码芯片各配备一个独立 LDO。两个电路采用相似设计，在 LDO 输入端和输出端均包含电感与双重去耦电容。

ESP32 LyraT V4.3 - MicroSD 卡专用 LDO

#### PA 独立供电

音频放大单元采用两枚 NS4150，驱动外部扬声器时需要较大功率，最大输出功率为 3 W。电源由电池或 USB 直接供给两枚 PA。开发板在 PA 电源前端加入 LC 电路，其中 L 采用 1.5 A 磁珠，C 采用 10 uF 铝电解电容，以有效滤除电源串扰。

ESP32 LyraT V4.3 - PA 电源

### 音频输出选择

开发板采用两枚单声道 D 类放大器 IC，型号 NS4150，最大输出功率 3 W，工作电压 3.0 V 至 5.25 V。

音频输入源为 ES8388 数模转换器（DAC）输出。音频输出支持两个外接扬声器。

可选音频输出为耳机，其信号来自与放大器 IC 相同的 DAC。

在扬声器和耳机之间切换时，开发板提供数字输入信号以检测耳机插孔是否插入，并提供数字输出信号以启用或禁用放大器 IC。换言之，扬声器与耳机的选择由软件控制，而非采用会在插入耳机时断开扬声器的机械触点。

## 其他 LyraT 开发板版本

- ESP32-LyraT V4.2 入门指南

- ESP32-LyraT V4 入门指南

## 相关文档

- ESP32-LyraT V4.3 原理图 (PDF)

- ESP32-LyraT V4.3 入门指南

- ESP32 技术规格书 (PDF)

- ESP32-WROVER-E 技术规格书 (PDF)

- JTAG 调试

## 免责声明和版权公告

请参阅 免责声明和版权公告。

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