ESP32-MeshKit-Sense
产品概述
ESP32-MeshKit-Sense 是一款以乐鑫 ESP32 模组为核心的开发板，集成了温湿度传感器、环境亮度传感器等外设，并且可外接屏幕，主要用于检测模组在正常工作或睡眠状态下，连接各个外设时的电流情况。
关于 ESP32 详细信息，请参考文档 《ESP32 技术规格书》。
ESP32-MeshKit-Sense
电路设计说明
系统框图
ESP32 的系统框图如下图所示。
ESP32 系统框图
PCB 布局
PCB 布局如下图所示。
PCB 布局
PCB 部件功能说明如下表所示：
PCB 部件 |
说明 |
|---|---|
EXT5V |
USB 输入的 5 V |
CH5V |
充电管理芯片的输入 |
CHVBA |
充电管理芯片的输出 |
VBA |
接至电源的正极 |
SUFVCC |
当开关处于“ON”档位时，与电源输入接通，当开关处于“OFF”档位时，与电源输入断开 |
DCVCC |
电源管理芯片 DC-DC 的输入 |
3.3V |
电源管理芯片的输出, 即总路 3.3 V |
3.3V_PER |
为所有外设供电的 3.3V_Perip |
3.3V_ESP |
为 ESP32 模组模块供电的 3.3V_ESP |
3.3V_SEN |
为三款传感器供电的 3.3V-Perip_Sensor |
3.3V_SCR |
为外接屏幕供电的 3.3V-Perip_Screen |
Charge |
电池充电指示灯，D5 为红灯，表示正在充电；D6 为绿灯，表示充电完成 |
Sensor |
电源指示灯，表示 3.3V-Perip_Sensor 已接通 |
Screen |
电源指示灯，表示 3.3V-Perip_Screen 已接通 |
WiFi / IO15 |
信号指示灯，表示 Wi-Fi 正常工作 |
Network / IO4 |
信号指示灯，表示与服务器连接正常 |
硬件模块
本章主要介绍各个功能模块（接口）的硬件实现，以及对这些模块的描述。
电源管理
USB/BAT 供电管理模块
开发板支持电池供电，电源管理芯片 AP5056 可对电池进行充电。AP5056 是一款单片锂离子电池恒流/恒压线性电源管理芯片。高达 1 A 的可编程充电电流，预设充电电压为 4.2 V。
而当 USB 供电与电池供电同时存在时，系统的选择会如下图所示: VBUS 为高，Q4 处于截止状态，VBAT（电池电源）自动与系统电源切断，USB 成为了系统的供电之选。
USB/电池供电管理模块电路图如下图所示。
USB/电池供电管理模块
外设电源管理模块
首先，源自 USB 或 BAT 的输入需要通过电源管理芯片生成电路所需的 3.3 V。开发板采用了 ETA3425，其输出电压为 3.3 V，最大输出电流为 600 mA。
外设电池电路如下图所示。
外设电池电路
总路 VDD33 有两路分支：
专为 ESP32 模组模块供电的 ESP32_VDD33
专为所有外设供电的 VDD33_PeriP
二者的连接与否都可以通过排针及跳线帽进行控制，ESP32_VDD33 原理图如下图所示。
ESP32_VDD33 原理图
其中，VDD33-PeriP 也有两路分支：
专为外接屏供电的 VDD33_PeriP_Screen
专为三款传感器供电的 VDD33_PeriP_Sensor
二者的连接与否都可以通过模组 GPIO+MOS 管进行控制。VDD33_PeriP 原理图如下图所示。
VDD33_PeriP 原理图
Boot & UART 功能
开发板采用一款插座 PROG Header，可通过排线连接至另一款 ESP-PROG 开发板上，然后再将 ESP-PROG 开发板中的 micro USB 接口与 PC 机相连，即可利用 PC 机对此开发板进行下载及调试。
Boot & UART 电路原理图如下图所示。
Boot & UART 电路原理图
睡眠唤醒模块
开发板采用了一个实体按键，IO34 是一个 RTC 域中的管脚。当芯片处于睡眠时，可以利用此按键的操作来实现芯片的唤醒。
睡眠唤醒模块电路原理图如下图所示。
睡眠唤醒模块电路原理图
外接屏幕
开发板采用一款可以外接屏幕的连接插座，利用排线可以将不同屏幕接至开发板上，以实现 ESP32 模组对屏幕的操作。
外接屏幕电路原理图如下图所示。
外接屏幕电路原理图
传感器
湿温度传感器
HTS221 是一种超小型相对湿度和温度传感器。开发板采用 3.3 V 供电，以及 I2C 的接口方式。
温湿度传感器电路原理图如下图所示。
温湿度传感器电路原理图
环境光传感器
BH1750FVI 是一款数字的环境光传感器。开发板采用 3.3 V 供电，以及 I2C 的接口方式。
环境光传感器电路原理图如下图所示。
环境光传感器电路原理图
环境亮度传感器
APDS-9960 是一款集成 ALS、红外 LED 和接近检测器的光学模块和环境亮度感测的环境亮度传感器。开发板 采用 3.3 V 供电，以及 I2C 的接口方式。需说明的是，此款传感器当前设计中默认为不上件的状态。
环境亮度传感器电路原理图如下图所示。
环境亮度传感器电路原理图