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【立创·实战派ESP32-S3】文档教程 ​

第 1 章 开发板介绍 ​

1.1 总体介绍 ​

  • 开发板主控芯片为 ESP32-S3，采用乐鑫 ESP32-S3-WROOM-1-N16R8 模组，FLASH 容量为 16MB，PSRAM 容量为 8MB。
  • 显示方面，集成了摄像头和液晶屏。摄像头型号 GC0308，30 万像素。液晶屏为 2.0 寸 IPS 高清彩色液晶屏，可以用作各种显示应用。电容式触摸屏，可以实现手指控制应用。
  • 音频方面，集成了音频芯片 ES7210 和 ES8311，双路麦克风输入，硬件回声消除，1W 扬声器喇叭播放声音。
  • 传感器方面，集成了 6D 姿态传感器 QMI8658，可用于检测开发板姿态。
  • 外拓接口两个，一个是 I2C 接口，一个是多功能接口。I2C 接口，可以连接外部支持 I2C 通信的传感器器件。多功能接口，引出了 2 个 ESP32 的 GPIO 引脚，这两个引脚，可以当作两个普通 GPIO 口使用，也可以配置为串口、I2C 口，CAN 口、PWM 口等使用。
  • 集成 TF 卡接口，使用 1-SD 模式连接。
  • 开发板集成 USB-HUB 芯片，连接了 ESP32 的串口和 USB 口，通过 TYPE-C 接口，一条数据线就可以完成供电、下载和观察数据，以及 USB 设备通信应用。
  • 开发板集成双电源，MCU 电路和音频电路独立供电。
  • 有一个复位按键和一个用户自定义按键。
  • ESP32S3 具有一定的 AI 功能，可以实现语音识别和图像识别，结合 ESP32-S3 的 wifi 和蓝牙功能，开发板就可以做很多有趣的应用了。

1.2 电路介绍 ​

开发板使用模组 ESP32-S3-WROOM-1-N16R8，下图是模组的原理图。模组内已经集成了 ESP32-S3 芯片，FLASH 芯片，以及外围电路和天线，所以我们这里画图就比较简单了。

引脚的网络标号名称，采用 GPIO 序号 + 外设功能的方式，这样写的好处就是看名字就可以知道引脚的用途，以及它的 GPIO 序号，这样的命名方式对编程非常的友好。

IO46 引脚，在下载模式，必须是低电平，否则无法下载程序。这里给 IO46 引脚连接了一个下拉电阻，保证在引脚状态不受控制时保持低电平状态。大家在设计电路的时候也需要注意，如果使用 IO46 接其它的芯片，这个芯片和 IO46 连接的引脚，要么是上电默认高阻态，要么是上电保持低电平。

模组使用的是八线 PSRAM 芯片，IO35 36 37 引脚已经被 PSRAM 引脚使用，这里不能使用了，只能空着。

下图是 USB-HUB 电路，CH334F 是 4 口 USB 集线器芯片，有 4 个 USB2.0 下行接口，这里我们只用 2 个下行接口。开发板上 TYPE-C 口连接芯片的上行接口，也就是图中的 USB_D+ 和 USB_D-。下行接口 D4 连接 USB 转串口芯片，下行接口 D3 连接 ESP32 的 USB-OTG 接口。

HUB 芯片不需要安装驱动，可以在 WIN10 和 Linux 系统上自动识别。

下图是 USB 转串口电路，连接到 ESP32 的串口 0，可以实现自动程序下载和串口终端调试功能。USB 转串口芯片使用 CH340K，需要安装驱动使用。

CH340K 驱动下载地址：https://www.wch.cn/downloads/CH341SER_EXE.html

下图是按键电路，一共两个按键，一个是复位按键，一个是用户按键。复位按键，重启单片机。用户按键，可以实现自定义功能。如果没有前面的程序自动下载电路，程序下载的时候，需要先按 BOOT 按键不松开，然后按 RESET 开始下载。因为 BOOT 和 RESET 已经被自动下载电路控制，所以这里的 BOOT 按键其实就是个用户按键了，可以用作自定义输入功能。

下图是液晶屏和触摸屏接口电路。液晶屏使用 SPI 通信方式，触摸屏使用 I2C 通信方式。液晶屏支持程序控制背光打开、关闭和 PWM 亮度调节。

下图是摄像头接口，采用 BTB 连接器，摄像头使用 GC0308。GC0308 采用单电源 2.8V 供电即可。

音频电路分为 ADC 输入(MIC)和 DAC 输出(喇叭)。

下图是音频 ADC 电路，音频芯片型号 ES7210，它本身支持 4 路 MIC 输入，这里我们用了 3 路，2 路连接 MIC，1 路连接 DAC 输出，用作回声消除。

下图是音频 DAC 电路，芯片型号是 ES8310。ES8310 本身支持 ADC 和 DAC，这里我们没有用它的 MIC 输入，只用了它的音频输出功能。它的输出去了两个地方，一个是去了 ES7210 的 MIC3 输入，另外一路去了音频功放输出。

下图是音频功放输出电路，芯片型号为 NS4150B。PA_EN 引脚默认拉低，关闭喇叭输出。

下图是双路电源电路，音频电路使用 AU_3V3 供电，其它电路使用 3V3 供电。

下图是姿态传感器电路，开发板配合姿态传感器，可以做很多智能化项目，比如感知开发板被手拿起，以及开发板是立起来还是平躺、以及是否在静放还是运动过程中等等。

下图是 IO 扩展芯片的电路，这个扩展芯片是 I2C 接口，可以扩展 8 路 IO，这里我们只用了 3 个。LCD_CS 控制液晶屏，PA_EN 控制音频功放开关，DVP_PWDN 控制摄像头开关。所以，只要你的应用需要使用液晶屏，或者音频输出、或者摄像头，就必须先要把 IO 扩展驱动起来。

下图是 TF 卡接口电路，TF 采用 1-SD 模式与 ESP32 通信，只需要用到 CMD、CLK 和 DAT0 引脚。虽然其它的数据引脚没有用到通信，但是还需要给它们放上 ESD 芯片，防止插拔 TF 卡时损坏 TF 卡。另外，DAT3 引脚要接上拉电阻，因为 DAT3 高电平时，TF 卡工作在 SD 模式，DAT3 低电平时，TF 卡工作在 SPI 模式，这里我们需要它工作在 SD 模式。

下图是外部扩展接口电路。开发板上有两个扩展接口，一个是 I2C 接口，一个是多功能自定义接口。它们采用 5P 的 GH 端子，可以输出 3.3V 和 5V，给外部的传感器供电。

I2C 接口，与上面的姿态传感器、电容触摸屏、音频芯片共用一个 I2C 接口，所以这里只能用作 I2C，不要复用其它功能使用。

另外一个多用接口，引出了 GPIO10 和 11，可以用作普通 GPIO 使用，或者复用为串口、I2C 口、CAN 口、PWM 口等使用。