ESP-Prog 下载与调试板介绍

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1. 概述

ESP-Prog 是一款乐鑫推出的开发调试工具，具有自动下载固件、串口通信、JTAG 在线调试等功能。自动下载固件和串口通信功能适用于 ESP8266 和 ESP32 平台，JTAG 在线调试功能适用于 ESP32 平台。

ESP-Prog 使用简单方便，仅用一根 USB 线即可实现与电脑的连接，电脑端可识别出下载功能和 JTAG 功能对应的两个端口。

ESP-Prog 可使用排线与用户板连接，连接器可选 2.54 mm 和 1.27 mm 两种间距的封装，具有防呆设计。用户板上需按对应顺序放置 Program (6-Pin) 和 JTAG (10-Pin) 的连接器。

考虑到不同用户板的电源电压可能不同，ESP-Prog 的两个接口均可通过 Pin Header 选择 5V 或者 3.3V 供电，具备较强的电源兼容性。

2. 系统框图

ESP-Prog 的整体功能框图：

../_images/block.png

3. 硬件介绍

下图总体介绍 ESP-Prog 板子上各功能的位置。

../_images/modules.png

3.1. PCB 布局和尺寸

下面是 ESP-Prog 的 PCB 设计图，介绍了板子尺寸和接口的丝印标注。ESP-Prog 硬件原理图，PCB 文件，BOM 等文件参考 乐鑫官网硬件参考设计。

  • Top side

../_images/top.jpg

  • Bottom side

../_images/bottom.jpg

3.2. 功能介绍

3.2.1. USB Bridge 的工作模式

ESP-Prog 采用 FTDI 公司的 FT2232HL 为 USB Bridge Controller芯片，可通过配置将 USB 2.0接口转换为支持多种工业标准的串行和并行接口。ESP-Prog 使用 FT2232HL默认的双异步串行接口模式，用户只需在电脑上安装相应的 FT2232HL驱动程序 即可使用。

备注

电脑端识别出两个端口，端口序号大的是 Program 接口，序号小的是JTAG 接口。

3.2.2. 通讯接口

ESP-Prog 上与 ESP32 产品板连接的部分，既有 Program 接口，又有 JTAG 接口。用户板上的接口顺序需要按照 ESP-Prog 上的规定设计。

  • Program 接口 Program 接口有 6 个管脚，包括了 UART 接口 (TXD, RXD)、启动模式选择管脚 (ESP_IO0) 和复位管脚 (ESP_EN)。用户板上 Program 接口管脚设计应如下图。

../_images/program_pin.png

  • JTAG 接口 用户板上的 JTAG 接口顺序应如下图设计。

../_images/JTAG_pin.png

  • 防呆设计 ESP-Prog 接口使用牛角座连接器（DC3-6P/DC3-10P），具有防反接功能。建议用户板上使用此类型的连接器。如 FTSH-105-01-S-DV-* 或 DC3-*P。

备注

排线具有方向性，请使用官方提供的排线。

3.2.3. 自动下载功能

ESP-Prog 具有自动下载功能。连接 Program 接口到用户板之后，下载程序会控制复位管脚和启动模式选择管脚的状态，执行下载命令后可实现设备自动下载和运行，无需用户手动重启和选择下载模式。 ESP-Prog 上的两个按键能实现手动复位设备和控制设备的启动模式。 自动下载电路的原理图如下。

../_images/Auto_program.png

3.2.4. 延时电路

延时电路包括了 Bus Buffer、反相器、MOS 管、一阶 RC 电路等器件。延时电路的作用实现 ESP32 芯片在上电或复位过程中，先完成自身的上电启动或复位，再与 JTAG 的信号接通，确保其上电或复位过程不被 JTAG 影响。

../_images/delay_cricuit.png

3.2.5. LED 状态指示

  • 当系统的 3.3 V 电源通电时，红色 LED 灯亮起；

  • 当下载板向 ESP32 发送数据时，绿色 LED 灯亮起；

  • 当下载板接收来自 ESP32 的数据时，蓝色 LED 灯亮起。

../_images/prog_led.jpg

3.2.6. 跳针功能描述

Program 和 JTAG 接口中的参考电源可以通过跳线帽来选择，如下图所示。

  • 接口电源选择跳针 中间的 Pin header 是每个接口的电源输入管脚。其与 5V连接，接口的电源输出为 5V。其与 3.3V 连接，接口电源输出为 3.3V。

  • IO0 On/Off 跳针 IO0 是 ESP8266 和 ESP32 的 Boot 模式选择管脚，芯片上电后 IO0 做正常GPIO 使用。为了使 ESP-Prog 自动下载电路不影响客户板上 IO0 的正常使用，用户可手动控制 IO0 的通断。

../_images/prog_power_sel.jpg

4. 使用步骤

  1. 通过 USB 线连接 ESP-Prog 调试板和电脑端的 USB 口。

  2. 在电脑端安装 FT2232HL 芯片驱动。电脑端识别到两个端口，表明驱动已安装成功。

  3. 用 Pin header 选择 Program/JTAG 接口上的电源输出电压。

  4. 用灰排线连接调试板和 ESP 产品板。

  5. 使用官方软件工具或脚本，即可实现 ESP32 产品板的自动下载和 JTAG 调试功能。

5. 资料链接

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