ESP32-S2-HMI-DevKit-1 V1.0
本指南将帮助您快速上手 ESP32-S2-HMI-DevKit-1,并提供该款开发板的详细信息。
ESP32-S2-HMI-DevKit-1 面向 GUI 应用场景设计,可实现智能家居交互面板,带显示屏的音箱、闹钟等人机交互界面的智能控制。该开发板具有丰富的板载传感器和拓展接口,方便用户快速进行二次开发,实现多样的功能。
该开发板的主要功能如下:
内置模组: ESP32-S2-WROVER 模组,内置 4 MB flash 和 2 MB PSRAM
显示: 使用 16 位 8080 并口的 4.3 寸 TFT-LCD,分辨率为 480×800,配有 256 级硬件 DC 背光调节电路,并配备电容式触摸面板,使用 I2C 接口进行通讯
音频: 音频放大器、板载模拟麦克风、扬声器接口
存储: microSD 卡接口
传感器: 三轴加速计和三轴陀螺仪的惯性传感器、环境光传感器、温湿度传感器
扩展: SPI 接口、TWAI(兼容 CAN 2.0)接口、I2C接口、UART/Prog 接口
LED: 可编程 RGB LED 和 IR LED
按键: Wake Up 键和 Reset 键
USB: 1 x USB-C OTG (DFU/CDC) 接口、1 x USB-C 调试接口
电源: 5 V 和 3.3 V 电源接口
可选电池: 1950 mAh 单芯锂离子电池,配有充电 IC
本指南包括如下内容:
入门指南
本小节将简要介绍 ESP32-S2-HMI-DevKit-1,说明如何在 ESP32-S2-HMI-DevKit-1 上烧录固件及相关准备工作。
组件介绍
该开发板是基于 ESP32-S2 的 HMI 开发板,其板载资源如下图所示。
以下按照顺时针的顺序依次介绍开发板上的主要组件(开发板接口将在 接口 小节单独介绍)。
主要组件 |
介绍 |
---|---|
ESP32-S2-WROVER 模组 |
ESP32-S2-WROVER 集成 ESP32-S2,是通用型 Wi-Fi MCU 模组,功能强大。该模组采用 PCB 板载天线,配置了 4 MB SPI flash 和 2 MB SPI PSRAM。 |
温湿度传感器 |
温湿度传感器,用于检测环境温度与湿度,通过 I2C 总线读取。 |
RGB LED |
可寻址 RGB 发光二极管 (WS2812),由 GPIO21 驱动。需要通过 IO 扩展器在 RGB LED 与 IR LED 间切换。 |
环境光传感器 |
环境光传感器,用于检测环境光强度,通过 I2C 总线读取。 |
Wake Up Button (下载键) |
下载按键。按住 Boot 键的同时按一下 Reset 键进入“固件下载”模式,通过串口下载固件。该按键同时也可被配置用于从 Deep Sleep 模式唤醒设备。 |
Reset Button(Reset 键) |
复位按键。 |
IR LED |
红外发射二极管,由 GPIO21 驱动。需要通过 IO 扩展器在 RGB LED 与 IR LED 间切换。 |
电源 IC |
用于为电池充电。 |
MEMS |
3 轴加速计和 3 轴陀螺仪。 |
1950 mAh 锂电池 |
可选 1,950 mAh 可充电锂电池。 |
IO 扩展器(IO 扩展器) |
通过 I2C 总线扩展 GPIO。 |
MIC |
板载模拟麦克风。 |
音频 PA |
音频放大器。 |
4.3” 800 × 480 LCD |
使用 16 位 8080 并口的 4.3 寸 TFT-LCD,分辨率为 480×800,配有 256 级硬件 DC 背光调节电路,并与一个 I2C 电容式触摸板相连。 |
开始开发应用
通电前,请确保开发板完好无损。
必备硬件
1 x 装有 Windows、macOS 或 Linux 系统的 PC(推荐使用 Linux 操作系统)
1 x ESP32-S2-HMI-DevKit-1
1 x USB-C 数据线(如果想同时评估 MCU 的 USB 功能,推荐准备 2 根 USB-C 数据线)
1 x 扬声器 (8 Ohm, 2 W)
1 x microSD 卡(部分示例可能需要大容量存储)
备注
请确保使用适当的 USB 数据线。部分数据线仅可用于充电,无法用于数据传输和编程。
硬件设置
为了方便您对所有例程进行快速评估,请按照以下步骤设置开发板:
将 microSD 卡插入卡槽。请确保您的重要资料已经备份,若分区不为 FAT 格式,该 microSD 可能会被格式化。
如果需要评估音频播放功能,请将开发板下方 USB 口附近的扬声器焊盘连接至附赠的扬声器,或者连接至其它相近规格的扬声器 (8 Ohm, 2 W)。
软件设置
首先,请确保您已经正确完成 IDF 环境配置。为确保这一点,请在终端中输入 idf.py --version
,如果输出结果类似于 ESP-IDF v4.2-dev-2084-g98d5b5dfd
,则代表安装成功。详细的安装和配置说明请参考 快速入门文档。
配置完成后,请切换到仓库所在的目录。所有的示例代码都被放置在 examples 目录下。您可以运行 idf.py build
对工程进行编译。
工程选项
我们为 ESP32-S2-HMI-DevKit-1 开发板提供了丰富示例,如下所示:
在屏幕上打印 “Hello world!”:esp32-s2-hmi-devkit-1/examples/get-started/hello_world
使 WS2812 LED 灯闪烁并在屏幕上显示颜色:esp32-s2-hmi-devkit-1/examples/get-started/led_blink
启动交互界面以配置 Wi-Fi 凭证: esp32-s2-hmi-devkit-1/examples/get-started/provision
利用 ADC 从模拟 MIC 获取音频:esp32-s2-hmi-devkit-1/examples/audio/audio_record
使特定区域进入 Deep-sleep 模式:esp32-s2-hmi-devkit-1/examples/power
使用 Freetype 渲染字体:esp32-s2-hmi-devkit-1/examples/freetype
查看 SD 卡上的文件:esp32-s2-hmi-devkit-1/examples/storage/sdcard_fatfs
USB flash disk:esp32-s2-hmi-devkit-1/examples/storage/usb_msc
您可以在各示例目录下,输入 idf.py menuconfig
配置工程选项。
在 menuconfig 中,请确保正确配置以下选项:
(Top) > HMI Board Config > HMI board
:开发板版本选择,默认请选择ESP32-S2-HMI-DevKit-V2
;(Top) > HMI Board Config > Audio HAL
:音频输出接口选择,使用 PWM 或 DAC;(Top) > HMI Board Config > LCD Drivers
:LCD 显示 IC 型号选择,ESP32-S2-HMI-DevKit-1 使用的显示 IC 为 RM68120;(Top) > Component config > ESP32S2-specific
中,请进入Support for external, SPI-connected RAM
选项:在
SPI RAM config > Set RAM clock speed
中,将 PSRAM 的时钟设置为80 MHz clock speed
;
(Top) -> Component config -> FreeRTOS
:Tick rate (Hz)
设置为 1000。
在每个示例下,我们都提供了名为 sdkconfig.defaults
的默认配置文件,已将上述选项配置完成。
ESP-IDF 版本依赖
esp32-s2-hmi-devkit-1/examples/storage/usb_msc
需要在 IDF v4.3 下进行编译,其它示例程序可以在 IDF v4.2 及以后版本进行编译。
内含组件和包装
零售订单
每一个零售 ESP32-S2-HMI-DevKit-1 开发套件均有独立包装。
内含以下部分:
开发板 - ESP32-S2-HMI-Devit-1
线缆 - SH1.25 至 2.54mm 连接线 x 7
零售订单请前往 https://www.espressif.com/zh-hans/company/contact/buy-a-sample。
批量订单
如批量购买,开发板将以大纸板箱包装。
批量订单请前往 https://www.espressif.com/zh-hans/contact-us/sales-questions。
硬件参考
功能框图
ESP32-S2-HMI-DevKit-1 的主要组件和连接方式如下图所示。
电源选项
为了降低电源功耗、提高电源效率并支持电池供电,ESP32-S2-HMI-DevKit-1 的电源花分成了 5 V 电源域和 3.3 V 电源域,其中部分电源可以通过软件控制,另一部分在硬件设计中始终开启。
开发板出厂时烧录的固件已经关闭所有可控电源域的电源,并将所有 IC 配置为低功耗模式,以降低电流消耗。
更多信息请参阅 电源。
接口
该开发板提供了多个扩展接口方便用户进行二次开发,以下按照顺时针顺序依次介绍开发板上的接口,请参考 ESP32-S2-HMI-DevKit-1 板载资源。
连接器 |
介绍 |
---|---|
扬声器接口 |
用于连接扬声器。 |
4.3” LCD FPC 连接器 |
(保留)可使用 FPC 线连接配套的 4.3” LCD 扩展板。 |
USB DFU/CDC |
1 个 USB-C OTG (DFU/CDC) 端口,1 个 USB-C 调试端口。 |
3.3 V |
3.3 V 电源接口。 |
5 V |
5 V 电源接口。 |
I2C |
带 5 V/3.3 V 电源的 I2C 连接器。 |
TWAI(兼容 CAN 2.0)接口 |
使用双线车载串口 (Two-wire Automotive Interface, TWAI®) 协议的连接器。 |
SPI |
在不使用 SD 卡时可以使用该连接器连接 SPI 总线的设备。 |
Prog/UART |
可以通过该串口接口观察日志输出与固件烧录。 |
microSD 连接器 |
可以插入 microSD 卡以扩展设备存储空间。 |
电源端口 |
用于连接电池。 |
下图展示了该开发板的背面,供您参考。
相关文档
ESP32-S2 技术规格书 (PDF)
ESP32-S2-WROVER 技术规格书 (PDF)
ESP32-S2-HMI-DevKit-1 尺寸图源文件 (DXF) - 可使用 Autodesk Viewer 查看
有关本开发板的更多设计文档,请联系我们的商务部门 sales@espressif.com。