ESP32-S2-Kaluga-1 套件 v1.2

[English]

最新版本：ESP32-S2-Kaluga-1 套件 v1.3

ESP32-S2-Kaluga-1 v1.2 是一款来自乐鑫的开发套件，主要可用于以下目的：

• 展示 ESP32-S2 芯片的人机交互功能

• 为用户提供基于 ESP32-S2 的人机交互应用开发工具

ESP32-S2 的功能强大，应用场景非常丰富。对于初学者来说，可能的用例包括：

• 智能家居：从最简单的智能照明、智能门锁、智能插座，到更复杂的视频流设备、安防摄像头、OTT 设备和家用电器等

• 电池供电设备：Wi-Fi mesh 传感器网络、Wi-Fi 网络玩具、可穿戴设备、健康管理设备等

• 工业自动化设备：无线控制与机器人技术、智能照明、HVAC 控制设备等

• 零售和餐饮业：POS 机和服务机器人

ESP32-S2-Kaluga-1-Kit 概述（点击放大）

ESP32-S2-Kaluga-1 套件包括以下几个开发板：

• 主板：ESP32-S2-Kaluga-1

• 扩展板：

  • ESP-LyraT-8311A v1.2 - 音频播放器

  • ESP-LyraP-TouchA v1.1 - 触摸板

  • ESP-LyraP-LCD32 v1.1 - 3.2” LCD 屏

  • ESP-LyraP-CAM v1.0 - 摄像头

由于 ESP32-S2 的管脚复用，部分扩展板的兼容性有所限制，具体请见 扩展板的兼容性。

本文档主要介绍 ESP32-S2-Kaluga-1 主板 及其与扩展板的交互。更多有关具体扩展板的信息，请点击相应的链接。

本指南包括：

• 快速入门：提供 ESP32-S2-Kaluga-1 的简要概述及必须了解的硬件和软件信息。

• 硬件参考：提供 ESP32-S2-Kaluga-1 的详细硬件信息。

• 硬件修订历史：提供该开发板的“修订历史”、“已知问题”以及此开发板之前版本的用户指南链接。

• 相关文档：提供相关文档的链接。

快速入门

本节介绍如何开始使用 ESP32-S2-Kaluga-1，主要包括三大部分：首先，介绍一些关于 ESP32-S2-Kaluga-1 的基本信息；然后，在 应用程序开发 章节介绍如何进行硬件初始化；最后，介绍如何为 ESP32-S2-Kaluga-1 烧录固件。

概述

ESP32-S2-Kaluga-1 主板是整个套件的核心。该主板集成了 ESP32-S2-WROVER 模组，并配备连接至各个扩展板的连接器。ESP32-S2-Kaluga-1 是人机交互接口原型设计的关键工具。

ESP32-S2-Kaluga-1 主板配备了多个连接器，可用于连接相应扩展板：

• 扩展板连接器，用于连接 ESP-LyraT-8311A、ESP-LyraP-LCD32

• 摄像头连接器，用于连接 ESP-LyraP-CAM

• 触摸 FPC 连接器，用于连接 ESP-LyraP-TouchA

• LCD FPC 连接器（尚无可用官方配套扩展板）

• I2C FPC 连接器（尚无可用官方配套扩展板）

ESP32-S2-Kaluga-1（点击放大）

所有四个扩展板都经过特别设计，以支持以下功能：

• 触摸板控制

  • 带有 6 个触摸按钮

  • 支持最大 5 mm 亚克力板

  • 支持湿手操作

  • 支持防水功能。ESP32-S2 可以配置为在多个触摸板同时被水复盖时自动禁用所有触摸板功能，并在去除水滴后重新启用触摸板

• 音频播放

  • 连接扬声器，以播放音频

  • 配合触控板使用，可控制音频播放和调节音量

• LCD 显示屏

  • LCD 接口（8 位并行 RGB、8080 和 6800 接口）

• 摄像头图像采集

  • 支持 OV2640 和 OV3660 摄像头模块

  • 8-bit DVP 图像传感器接口（ESP32-S2 还支持 16 位 DVP 图像传感器，但需要你自行进行二次开发）

  • 支持高达 40 MHz 时钟频率

  • 优化 DMA 传输带宽，便于传输高分辨率图像

组件描述

ESP32-S2-Kaluga-1 - 正面（点击放大）

下表将从左边的 ESP32-S2 模组开始，以顺时针顺序介绍上图中的主要组件。

保留 表示该功能可用，但当前版本的套件并未启用该功能。

主要组件	描述
ESP32-S2-WROVER 模组	集成 ESP32-S2 芯片，可提供 Wi-Fi 连接、数据处理和灵活的数据存储功能。
4.3” LCD FPC 连接器	（保留）可使用 FPC 线连接 4.3” LCD 扩展板。
ESP Prog 连接器	（保留）用于连接乐鑫固件烧录设备 (ESP-Prog)。
JTAG 开关	切换到 ON 方向，启用 ESP32-S2 和 FT2232 之间的连接。此时，可通过 USB-UART/JTAG 端口进行 JTAG 调试，详见 JTAG 调试。
引出管脚排针 2	ESP32-S2-WROVER 模组的部分 GPIO 直接引出至该开发板（详见开发板上的标记）。
USB-to-UART/JTAG 桥接器	FT2232 适配器开发板，允许在 USB 端口使用 UART/JTAG 协议通信。
摄像头连接器	用于连接摄像头扩展板，比如 ESP-LyraP-CAM。
扩展板连接器	用于连接带有配套连接器的扩展板。
Reset 复位按钮	用于重启系统。
Boot 按钮	按下 Boot 键并保持，同时按一下 Reset 键，进入“固件下载”模式，通过串口下载固件。
USB-UART/JTAG 端口	PC 和 ESP32-S2 模组之间的通信接口（UART 或 JTAG）。
USB 电源端口	为开发板供电。
电池端口	2 针连接器，用于连接外部电池。
电源 LED 指示灯	当 USB 电源或外部电源供电电压正常，则 LED 亮起。
电源开关	打开可为系统供电。
RGB 跳线	如需使用 RGB LED，需在该位置增加一个跳线。
RGB LED 指示灯	可编程 RGB LED 指示灯，受控于 GPIO45。在使用前需要安装 RGB 跳线。
调压器	5 V 转 3.3 V 调压器。
I2C FPC 连接器	（保留）可通过 FPC 线连接其他 I2C 扩展板。
引出管脚排针 1	ESP32-S2-WROVER 模组的部分 GPIO 直接引出至该开发板（详见开发板上的标记）。
触摸 FPC 连接器	可通过 FPC 线连接 ESP-LyraP-TouchA 扩展板。
触摸开关	切换到 OFF 方向，配置 GPIO1 到 GPIO14 连接触摸传感器；切换到 ON 方向，配置 GPIO1 到 GPIO14 用于其他目的。
3.2” LCD FPC 连接器	可通过 FPC 线连接 3.2” LCD 扩展板，比如 ESP-LyraP-LCD32。

应用程序开发

ESP32-S2-Kaluga-1 上电前，请首先确认开发板完好无损。

硬件准备

• ESP32-S2-Kaluga-1

• 两根 USB 2.0 电缆（标准 A 转 Micro-B)

  • 电源选项

  • 用于 UART/JTAG 通信

• PC（Windows、Linux 或 macOS）

• 你选择的任何扩展板

硬件设置

1. 连接你选择的扩展板（更多信息，请见对应拓展板的用户指南）

2. 插入两根 USB 电缆

3. 打开 电源开关 时，电源 LED 指示灯 应点亮。

软件设置

请前往 快速入门，在 安装 一节查看如何快速设置开发环境。

你还可以点击 这里，获取有关 ESP32-S2-Kaluga-1 套件编程指南与应用示例的更多内容。

内容和包装

零售订单

每一个零售 ESP32-S2-Kaluga-1 开发套件均有独立包装，内含以下部分：

• 主板

  • ESP32-S2-Kaluga-1

• 扩展板：

  • ESP-LyraT-8311A

  • ESP-LyraP-CAM

  • ESP-LyraP-TouchA

  • ESP-LyraP-LCD32

• 连接器

  • 20 针 FPC 线（用于连接 ESP32-S2-Kaluga-1 主板至 ESP-LyraP-TouchA 扩展板）

• 紧固件

  • 安装螺栓 (x 8)

  • 螺丝 (x 4)

  • 螺母 (x 4)

零售购买，请前往 https://www.espressif.com/zh-hans/contact-us/get-samples。

批发订单

ESP32-S2-Kaluga-1 开发套件的批发包装为纸板箱。

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-Kaluga-1 的主要组件和连接方式如下图所示。

ESP32-S2-Kaluga-1 功能框图

电源选项

开发板可任一选用以下四种供电方式：

• Micro USB 端口供电（默认）

• 通过 2 针电池连接器使用外部电池供电

• 5V / GND 管脚供电

• 3V3 / GND 管脚供电

扩展板的兼容性

如需同时使用多块扩展板，请首先查看以下兼容性信息：

扩展板组合	复用接口或管脚	无法运行原因	解决方案
8311A v1.2 + CAM v1.0	I2S 控制、IO46	ESP32-S2 仅有 1 个 I2S 接口，但这两个开发板均需使用 ESP32-S2 的 I2S 接口进行通信（ESP-LyraT-8311A 使用标准模式；ESP-LyraP-CAM 使用 Camera 协议）。如两个扩展板同时复用 IO46，ESP-LyraP-CAM 的正常使用将受到干扰。	暂无解决方法。
TouchA v1.1 + LCD32 v1.1	IO11、IO6	ESP-LyraP-TouchA 因管脚 IO11 复用，导致无法触发触摸动作；ESP-LyraP-LCD32 因 BK (BLCT) 管脚连接至 IO6 管脚复用，因此也无法使用。	不要初始化 ESP-LyraP-TouchA 扩展板的 IO11 (NETWORK) 和 IO6 (PHOTO) 管脚。
8311A v1.2 + LCD32 v1.1	IO6	这两款扩展板可以同时使用，但由于 ESP32-S2-Kaluga-1 的 BK (BLCT) 管脚已连接至 IO6，因此，ESP-LyraT-8311A 的 BT_ADC 管脚和 6 个按钮均无法使用。	用户也可通过以下配置使用 ESP-LyraT-8311A 的 BT_ADC 管脚：移除 ESP-LyraP-LCD32 扩展板上的 R39，将 R41 换为 100 欧，并将 BLCT_L 开关打开。注意，此配置将导致用户无法通过软件控制显示屏的背光亮度。
TouchA v1.1 + 8311A v1.2	ESP-LyraT-8311A 的 BT_ADC 管脚	这两款扩展板可以同时使用。然而，当 ESP-LyraT-8311A 的 BT_ADC 管脚用于初始化扩展板的 6 个按钮时，ESP-LyraP-TouchA 无法成功触发。	如果计划使用 ESP-LyraT-8311A 的 BT_ADC 管脚，请不要初始化 ESP-LyraP-TouchA 扩展板的 IO6 管脚 (PHOTO)。
TouchA v1.1 + CAM v1.0	IO1、IO2、IO3	由于管脚复用无法同时使用。	不要初始化 ESP-LyraP-TouchA 的 IO1 (VOL_UP)、IO2 (PLAY) 和 IO3 (VOL_DOWN)。
TouchA v1.1 + LCD32 v1.1 + CAM v1.0	IO1、IO2、IO3、IO6、IO11	由于管脚复用无法同时使用。	解决方案 1：不要初始化 ESP-LyraP-TouchA 扩展板的 IO1 (VOL_UP)、IO2 (PLAY)、IO3 (VOL_DOWN)、IO6 (PHOTO) 和 IO11 (NETWORK)。 解决方案 2：用户也可通过以下配置正常初始化 IO6 (PHOTO)：移除 ESP-LyraP-LCD32 扩展板上的 R39，将 R41 换为 100 欧，并将 BLCT_L 开关打开。注意，此配置将导致用户无法通过软件控制显示屏的背光亮度。
TouchA v1.1 + LCD32 v1.1 + 8311A v1.2	IO6、IO11	IO11 管脚复用导致无法同时使用；IO6 管脚复用导致 ESP-LyraT-8311A 的 BT_ADC 管脚无法使用，因此无法初始化该扩展板的 6 个按钮。	解决方法 1：不要初始化 ESP-LyraP-TouchA 扩展板的 IO6 (PHOTO) 和 IO11 (NETWORK)。注意，此时 ESP-LyraT-8311A 的 6 个按钮依然无法使用。解决方法 2：移除 ESP-LyraP-LCD32 扩展板上的 R39，将 R41 换为 100 欧，并将 BLCT_L 开关打开。不要初始化 ESP-LyraP-TouchA 的 IO11 (NETWORK)。如果希望使用 ESP-LyraT-8311A 的 6 个按钮，则也不要初始化 IO6 (PHOTO)。

另外，所有扩展板和 JTAG 接口 共用管脚 IO39、IO40、IO41 和 IO42。因此，以下情况可能会干扰 JTAG 操作：

• 插上扩展板

• 调试正在使用扩展板的应用程序

已知问题

问题硬件	描述	主要原因	解决方法
ESP-LyraP-CAM v1.0、管脚 IO45、管脚 IO46	当 ESP-LyraP-CAM v1.0 连接至主板时，可能导致主板无法烧录固件。	开发板上电时，strapping 管脚 IO45 和 IO46 的上电时序错误，导致开发板无法正常启动。	主板烧录固件时，不应连接该扩展板。
ESP-LyraP-CAM v1.0、管脚 IO45、管脚 IO46	使用 Reset 复位按键重启开发板可能无法达到期望结果。	开发板上电时，strapping 管脚 IO45 和 IO46 的上电时序错误，导致开发板无法正常启动。	v1.2 暂无解决方法。该问题已经在 ESP32-S2-Kaluga-1 V1.3 中进行了修复。
ESP-LyraT-8311A v1.2、管脚 IO46	当 ESP-LyraT-8311A v1.2 连接至主板时，可能导致主板无法烧录固件。	开发板上电时，strapping 管脚 IO46 的上电时序错误，导致开发板无法正常启动。	主板烧录固件时，不应连接该扩展板。
ESP-LyraT-8311A v1.2、管脚 IO46	使用 Reset 复位按键重启开发板可能无法达到期望结果。	开发板上电时，strapping 管脚 IO46 的上电时序错误，导致开发板无法正常启动。	v1.2 暂无解决方法。该问题已经在 ESP32-S2-Kaluga-1 V1.3 中进行了修复。

硬件修订历史

尚无版本升级历史。

相关文档

• ESP32-S2 技术规格书 (PDF)

• ESP32-S2-WROVER 技术规格书 (PDF)

• 乐鑫产品选型工具

• JTAG 调试

• ESP32-S2-Kaluga-1 原理图 (PDF)

• ESP32-S2-Kaluga-1 PCB 布局图 (PDF)

• ESP32-S2-Kaluga-1 管脚映射 (Excel)

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。

提供有关此文档的反馈