ESP32-S2-HMI-DevKit-1 V1.0

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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

ESP32-S2-HMI-DevKit-1（板载 ESP32-S2-WROVER 模组）

本指南包括如下内容：

入门指南：简要介绍了开发板和硬件、软件设置指南。
硬件参考：详细介绍了开发板的硬件。
相关文档：列出了相关文档的链接。

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
播放音乐：esp32-s2-hmi-devkit-1/examples/audio/music_player
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
使用板载传感器：esp32-s2-hmi-devkit-1/examples/sensors
使用智慧触摸板：esp32-s2-hmi-devkit-1/examples/smart-panel
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。