Placa de desenvolvimento prática ESP32-C3 com display IPS com touch + diversos sensores e exemplos de uso. Em comparação com as placas de desenvolvimento tradicionais, as placas de desenvolvimento práticas estão mais próximas da aparência de produtos reais. Eles não podem ser usados apenas como placas de desenvolvimento de função completa, mas também como produtos reais para uso no trabalho e na vida diária. A placa de desenvolvimento inclui quase todas as funções alcançáveis do ESP32-C3, maximizando o desempenho do ESP32-C3. Possui uma tela colorida (2 polegadas), funções completas de entrada de áudio (microfone) e saída (alto-falante). Combinado com seu sensor Unidade de medição inercial integrado, sensor magnético, sensor de temperatura e umidade, bem como Wi-Fi e Bluetooth, ele pode ser usado para criar aplicativos IoT mais práticos e interessantes.
A placa de desenvolvimento é compacta em tamanho (69*41*12mm) e não apenas integra muitos sensores internamente, mas também deixa duas interfaces de expansão para conectar mais módulos de sensores e atuadores externos. O invólucro adota um design sem parafusos, permitindo que seja aberto e instalado manualmente sem a necessidade de chaves de fenda ou outras ferramentas, tornando mais fácil para os usuários aprenderem hardware e conhecimento estrutural.
Bem-vindo ao uso da placa de desenvolvimento Practical ESP32-C3! Este tutorial é a documentação que acompanha a placa de desenvolvimento, com uma estrutura clara e progressiva. Depois de concluí-lo, você pode usar facilmente o ESP32-C3 para projetos práticos.
Existem muitas maneiras de desenvolver com o ESP32, como Arduino, MicroPython, ESP-IDF, etc. Este manual explica o uso do método de desenvolvimento ESP-IDF oficial da Espressif, exigindo que os desenvolvedores tenham uma certa base na linguagem C ou C++. Além disso, o SDK do ESP-IDF usa o sistema operacional freeRTOS, portanto, os desenvolvedores precisam de experiência com o uso do sistema operacional freeRTOS. Se você não tem experiência em C e freeRTOS, mas ainda deseja aprender o ESP32 por meio deste tutorial, consulte os materiais de aprendizado relevantes para resolver quaisquer problemas básicos relacionados ao C e ao freeRTOS.
Visão geral A placa de desenvolvimento
- É baseado no chip de controle principal ESP32-C3, com capacidade FLASH externa de 8 MB e capacidade SRAM interna de 400 kB.
- Em termos de exibição, ele integra uma tela LCD colorida IPS de alta definição de 2.0 polegadas, que pode ser usada para várias aplicações de exibição. Ele também possui uma tela sensível ao toque capacitiva para aplicações controladas com os dedos.
- Em termos de áudio, integra o chip codec de áudio ES8311, com entrada de microfone para som e alto-falante para reprodução de som.
- Ele também integra um sensor de atitude 6D, um sensor magnetômetro para exibição de atitude, bússola, etc., bem como um sensor de temperatura e umidade para exibir temperatura e umidade.
- Existem duas interfaces externas, uma interface I2C e uma interface multifuncional. A interface I2C pode conectar sensores externos que suportam comunicação I2C.
- A interface multifuncional fornece 2 pinos GPIO do ESP32, que podem ser usados como pinos GPIO normais, configurados como portas seriais, portas I2C ou CAN.
- A placa de desenvolvimento integra um chip USB para TTL, permitindo fonte de alimentação, download e observação de dados por meio de uma interface TYPE-C com apenas uma linha de dados.
- Ele também possui um botão de reinicialização e um botão definido pelo usuário.
- Com as funções Wi-Fi e Bluetooth do ESP32-C3, a placa de desenvolvimento pode ser usada para muitas aplicações interessantes.
Parâmetros de hardware
| Chip de controle principal | ESP32-C3 | Processador single-core RISC-V de baixa potência, frequência principal de 160MHz, SRAM 400kB, Wi-Fi de 2,4GHz (802.11 b/g/n) Bluetooth 5 (LE) |
| chip flash flash | MX25L6433FM2I-08G | Capacidade de 8 MB |
| Tela de exibição | ST7789 | 2,0 polegadas, ângulo de visão completo do IPS, definição 240*320, relação de SPI |
| Tela sensível ao toque | FT6336 | Toque capacitivo, interface I2C |
| Sensor de gestos | QMI8658C | Acelerômetro de três eixos, giroscópio de treze eixos, interface I2C. |
| Sensor magnético | QMC5883L | Geomagnético de três eixos, interface 12C |
| Sensor de temperatura e umidade | GXHTC3 | Precisão: Umidade ±3 %RH Temperatura ±0.3 & Interface I2c |
| Chip de codec de áudio | ES8311 | ADC+DAC, interface de áudio I2S, interface de controle I2C |
| Chip amplificador de potência de áudio | NS4150B | Amplificador de áudio Classe D de canal único de 3W |
| Microfone | ZTS6216 | Saída simulada |
| Orador | DB1811AB50 | 1811 alto-falante de cavidade de som, 1W |
| Chip USB para porta serial | CH343P | Taxa de transmissão de até 6 Mbps |
| Interface tipo C | Usado para fonte de alimentação, download de programas, depuração de programas. | |
| Interface GH1.25 | Interface de sensor expansível, pode fornecer energia de 5V e 3,3V para sensores externos, USB, GPIO, CAN, UART. | |
| Chave | Um botão de reinicialização, um botão definido pelo usuário |
Diagrama de anotação de recursos da placa de desenvolvimento
Dimensões do produto
tualmente, existem 5 modelos na série de chips ESP32-C3, conforme mostrado na figura a seguir. A figura foi retirada do manual oficial. O modelo do chip de controle principal da nossa placa de desenvolvimento é o primeiro da lista acima: ESP32-C3. A diferença de outros modelos é que não há FLASH integrado dentro do chip, ele precisa ser externo. Os outros três modelos têm 4 MB de flash embutido e a capacidade do chip FLASH externo em nossa placa de desenvolvimento é de 8 MB.
Esquema ESP32 Placa de desenvolvimento prática ESP32-C3
O diagrama acima são os esquemas do chip de armazenamento ESP32-C3 e NOR FLASH, que é equivalente ao sistema mínimo do ESP32-C3. Os nomes dos rótulos de rede dos pinos ESP32-C3 são nomeados usando números GPIO + funções periféricas, de modo que, observando o nome, você pode saber a finalidade do pino e seu número GPIO. Essa convenção de nomenclatura é muito amigável para programação.
O diagrama acima mostra o circuito de interface de expansão externa. Existem duas interfaces de expansão na placa de desenvolvimento, uma é uma interface I2C e a outra é uma interface personalizada multifuncional. Eles usam terminais GH de 5 pinos, que podem produzir 3,3 V e 5 V para alimentar sensores externos.
A interface I2C compartilha uma única interface I2C com todos os sensores e telas sensíveis ao toque capacitivas acima, portanto, só pode ser usada para I2C, não a reutilize para outras funções.
A outra interface multiuso leva ao GPIO18 e 19, esses dois pinos são, por padrão, a interface USB do ESP32, que pode ser usada para baixar programas por meio dessa interface como a segunda interface de download de programas da placa de desenvolvimento. Ele também pode ser usado como um GPIO geral ou reutilizado como uma porta serial, porta I2C, porta CAN, etc.
O diagrama acima é o circuito de interface para a tela LCD e a tela sensível ao toque. A tela LCD usa comunicação SPI, enquanto a tela sensível ao toque usa comunicação I2C. A tela LCD suporta controle de programa de ligar/desligar a luz de fundo e ajuste de brilho PWM.
O diagrama acima é um circuito de áudio. O chip de áudio utilizado é o ES8311, que está conectado ao ESP32-C3 via interface I2S. O ES8311 também está conectado a um microfone e um alto-falante. O microfone é conectado à interface de microfone analógico do ES8311 e um áudio amplifier chip NS4158B também é conectado entre o alto-falante e o ES8311.
O diagrama acima mostra um circuito USB para serial, conectado à porta serial 0 do ESP32, que pode obter funções automáticas de download de programas e depuração de terminal serial. O chip USB para serial usado é o CH343P, que requer a instalação do driver.
O diagrama acima mostra um circuito de botões com dois botões no total: um é o botão de reinicialização e o outro é o botão do usuário. O botão de reinicialização é usado para reiniciar o microcontrolador. O botão do usuário pode ser usado para implementar funções personalizadas. Se não houver circuito de download automático para o programa anterior, ao baixar o programa, você precisa pressionar e segurar o botão BOOT primeiro e, em seguida, pressionar o botão RESET para iniciar o download. Como BOOT e RESET já são controlados pelo circuito de download automático, o botão BOOT aqui se torna um botão de usuário e pode ser usado para funções de entrada personalizadas.
O diagrama acima mostra três sensores na placa de desenvolvimento, incluindo um sensor de temperatura e umidade, um sensor de atitude 6D e um sensor magnético. Todos esses três sensores se comunicam com o ESP32-C3 usando a mesma interface I2C. Além disso, a tela sensível ao toque mencionada também usa a mesma interface I2C desses sensores.
Lista de material ESP32 Placa de desenvolvimento prática ESP32-C3
| Componente | Valor | Descrição | Quantidade |
|---|---|---|---|
| Resistor | |||
| R1, R1, R6, R6, R22, R22, R23, R23 | 100kΩ | R0402 – Resistor SMD | 8 |
| R2, R2, R7, R7, R15, R15, R16, R16, R18, R18, R21, R21, R24, R24, R35, R35 | 10kΩ | R0402 – Resistor SMD | 16 |
| R3, R3 | 0R | R0402 – Resistor SMD | 2 |
| R4, R4, R5, R5 | 4.7kΩ | R0402 – Resistor SMD | 4 |
| R8, R8 | 499Ω | R0402 – Resistor SMD | 2 |
| R13, R13, R14, R14 | 5.1kΩ | R0402 – Resistor SMD | 4 |
| R17, R17, R25, R25, R26, R26, R27, R27, R28, R28, R29, R29, R30, R30, R31, R31, R32, R32, R33, R33 | 0Ω | R0402 – Resistor SMD | 20 |
| R19, R19 | 10Ω | R0402 – Resistor SMD | 2 |
| R20, R20 | 1kΩ | R0402 – Resistor SMD | 2 |
| R34, R34 | 220Ω | R0402 – Resistor SMD | 2 |
| Capacitores | |||
| C1, C1, C25, C25, C26, C26, C56, C56 | 10uF | C0402 – Capacitor SMD | 8 |
| C2, C2, C5, C5, C9, C9, C10, C10, C11, C11, C12, C12, C13, C13, C14, C14, C15, C15, C16, C16, C17, C17, C22, C22, C23, C23, C24, C24, C27, C27, C28, C28, C29, C29, C32, C32, C32, C33, C33, C34, C34, C35, C35, C55, C55, C57, C57, C59, C59 | 100nF | C0402 – Capacitor SMD | 48 |
| C3, C3, C6, C6 | NC | C0402 – Capacitor SMD | 4 |
| C4, C4, C37, C37, C40, C40, C41, C41, C42, C42, C43, C43, C44, C44, C45, C45, C46, C46, C51, C51, C52, C52 | 1uF | C0402 – Capacitor SMD | 22 |
| C7, C7, C8, C8 | 13pF | C0402 – Capacitor SMD | 4 |
| C18, C18, C19, C19, C20, C20, C21, C21 | NFM18PC104R1C3D | SMD-3P, 0.8×1.6mm capacitor Feed Through | 8 |
| C30, C30, C31, C31, C36, C36, C38, C38, C39, C39, C47, C47, C49, C49 | 22pF | C0402 – Capacitor SMD | 14 |
| C48, C48, C53, C53 | 22uF | C0805 – Capacitor SMD | 4 |
| C50, C50, C54, C54 | 1nF | C0402 – Capacitor SMD | 4 |
| C60 | 220nF | C0402 – Capacitor SMD | 1 |
| C60 | 220nF | C0402 – Capacitor SMD | 1 |
| C61 | 4.7uF | C0402 – Capacitor SMD | 1 |
| C61 | 4.7uF | C0402 – Capacitor SMD | 1 |
| Semicondutores | |||
| D1, D1, D2, D2, D3, D3, D4, D4, D5, D5, D6, D6, D7, D7 | RCLAMP0521T-ES | ESD bidirecional de 5 V DFN1006-2L e proteção contra surtos (TVS/ESD) | 14 |
| Q1,Q1 | LMBT3904DW1T1G | SAT-363 NPN Bipolar Transistor | 2 |
| Q2,Q2 | SI2301CDS-T1-GE3-ES | MOSFET SOT-23 do P-canal | 2 |
| MIC1, MIC1 | ZTS6216 | Omnidirecional -38dB 100Ω 65dB SMD-4P, microfone MEMS de 1,9 x 2,8 mm | 2 |
| U2, U2 | MX25L6433FM2I-08G | SOP-8-200mil NEM FLASH | 2 |
| U3 | ESP32-C3 | 400KB 22 3V ~ 3.6V RISC-V 160MHz QFN-32-EP (5×5) Microcontrolador | 1 |
| U3 | ESP32-C3 | 400KB 22 3V ~ 3.6V RISC-V 160MHz QFN-32-EP (5×5) Microcontrolador | 1 |
| U4, U4 | CH343P | Conversor USB QFN-16-EP (3×3) | 2 |
| U5, U5 | ME6217C33M5G | 800mA fixou a gota 3.3V positiva linear do regulador de tensão SOT-23-5 (LDO) | 2 |
| U6,U6 | GXHTC3 | Sensor de temperatura e umidade DFN-6-EP (2×2) | 2 |
| U7, U7 | ES8311 | WQFN-20-EP (3×3) CODEC de áudio mono de baixa potência | 2 |
| U8, U8 | NS4150B | Amplificador de áudio classe D de 3Wx1@4 Ω MSOP-8 | 2 |
| U9 | QMI8658C | Acelerômetro LGA-14 | 1 |
| U9 | QMI8658C | Acelerômetro LGA-14 | 1 |
| Sub-10 | QMC5883L | LGA-16 (3×3) Sensor magnético 3D | 1 |
| Sub-10 | QMC5883L | LGA-16 (3×3) Sensor magnético 3D | 1 |
| Diversos | |||
| F1, F1 | BSMD0603L-100 | F0603 – Fusível resetável 6V 1A 0603 | 2 |
| D1, D1, D2, D2 | HC-GH-5PWT | 1x5P 5P 1,25 mm Conector SMD de fixação horizontal | 4 |
| D3, D3 | AFC34-S06FIA-00 | 6P Conexão de dupla face com contatos superior e inferior Acessório horizontal 0,5 mm SMD, FFC de ângulo reto, conector FPC (plano flexível) | 2 |
| D4, D4 | AFC34-S10FIA-00 | 10P Conexão de dupla face com conexão superior e inferior Acessório horizontal 0,5 mm SMD, FFC de ângulo reto, conector FPC (plano flexível) | 2 |
| D5,D5 | X9821WRS-02-9TSN | 1x2P 1,25 mm Conector de ângulo reto SMD de fixação horizontal | 2 |
| L1, L1 | 2nH | L0402 – Indutor SMD | 2 |
| L2, L2 | 24nH | L0402-RD – Indutor SMD | 2 |
| L4, L4 | UPZ1608U221-2R2TF | 220Ω@100MHz 0603 ferrite | 2 |
| SW1, SW1, SW2, SW2 | TS-1073A-A2B3-D4 | Botão retangular chave de toque SPST | 4 |
| U1, U1 | ANT3216LL00R2400A | Antena de chip 5.05dBi linear 160MHz 2.45GHz 1206 | 2 |
| USB1, USB1 | TIPOC-304-ACP16 | Conector USB 3A 16P Fêmea Tipo-C SMD | 2 |
| X1,X1 | 40MHz | Cristal SMD3225-4P de 40MHz | 2 |
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- Folha de dados em PDF ES8311
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- Folha de dados em PDF MX25L6433FM2I-08G
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- Datasheet em PDF SI2301
- Datasheet em PDF LMBT3904dw1t1
- Folha de dados em PDF ANT3216LL00R2400A
Fonte: https://oshwlab.com/lckfb-team/lcsc-practical-esp32-c3-dev-board
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