:orphan: ESP32-MeshKit-Sense 硬件设计指南 ================================ :link_to_translation:`en:[English]` 1. 产品概述 -------------------------------- ESP32-MeshKit-Sense 是一款以乐鑫 ESP32 模组为核心的开发板，集成了温湿度传感器、环境亮度传感器等外设，并且可外接屏幕，主要用于检测模组在正常工作或睡眠状态下，连接各个外设时的电流情况。 关于 ESP32 详细信息，请参考文档\ `《ESP32 技术手册》 `_ 。 .. figure:: ../../_static/hw-reference/lowpower_evb/blockdiagram.png :align: center 2. 电路设计说明 -------------------------------- 2.1 系统框图 ~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~ ESP32 的系统框图如图所示。 .. figure:: ../../_static/hw-reference/lowpower_evb/EBPCB.png :align: center 2.2 PCB 布局 ~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~ PCB 布局如下图所示。 .. figure:: ../../_static/hw-reference/lowpower_evb/ESP32_BATTERY_EB.png :align: center +-----------------+------------------------------------------------------------------------------+ | PCB 部件 | 说明 | +=================+==============================================================================+ | EXT5V | USB 输入的 5V | +-----------------+------------------------------------------------------------------------------+ | CH5V | 充电管理芯片的输入 | +-----------------+------------------------------------------------------------------------------+ | CHVBA | 充电管理芯片的输出 | +-----------------+------------------------------------------------------------------------------+ | VBA | 接至电源的正极 | +-----------------+------------------------------------------------------------------------------+ | SUFVCC | 当开关处于“ON”档位时，与电源输入接通，当开关处于“OFF”档位时，与 电源输入断 | +-----------------+------------------------------------------------------------------------------+ | DCVCC | 电源管理芯片 DC-DC 的输入 | +-----------------+------------------------------------------------------------------------------+ | 3.3V | 电源管理芯片的输出, 即总路 3.3V | +-----------------+------------------------------------------------------------------------------+ | 3.3V\_PER | 为所有外设供电的 3.3V\_Perip | +-----------------+------------------------------------------------------------------------------+ | 3.3V\_ESP | 为 ESP32 模组模块供电的 3.3V\_ESP | +-----------------+------------------------------------------------------------------------------+ | 3.3V\_SEN | 为三款传感器供电的 3.3V-Perip\_Sensor | +-----------------+------------------------------------------------------------------------------+ | 3.3V\_SCR | 为外接屏幕供电的 3.3V-Perip\_Screen | +-----------------+------------------------------------------------------------------------------+ | Charge | 电池充电指示灯，D5 为红灯，表示正在充电;D6 为绿灯，表示充电完成 | +-----------------+------------------------------------------------------------------------------+ | Sensor | 电源指示灯，表示 3.3V-Perip\_Sensor 已接通 | +-----------------+------------------------------------------------------------------------------+ | Screen | 电源指示灯，表示 3.3V-Perip\_Screen 已接通 | +-----------------+------------------------------------------------------------------------------+ | WiFi / IO15 | 信号指示灯，表示 Wi-Fi 正常工作 | +-----------------+------------------------------------------------------------------------------+ | Network / IO4 | 信号指示灯，表示与服务器连接正常 | +-----------------+------------------------------------------------------------------------------+ 3. 硬件模块 -------------------------------- 本章主要介绍各个功能模块（接口）的硬件实现，以及对这些模块的描述。 3.1 电源管理 ~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~ 3.1.1 USB/BAT 供电管理模块 ########################################## 开发板支持电池供电，电源管理芯片 AP5056 可对电池进行充电。AP5056 是一款单片锂离子电池恒流/恒压线性电源管理芯片。高达 1A 的可编程充电电流，预设充电电压为 4.2V。 而当 USB 供电与电池供电同时存在时，系统的选择会如图 4 所示: VBUS 为高，Q4 处于截止状态，VBAT（电池电源）自动与系统电源切断，USB 成为了系统的供电之选。 USB/电池供电管理模块电路图如下图所示。 .. figure:: ../../_static/hw-reference/lowpower_evb/BATTERY-POWER.png :align: center 3.1.2 外设电源管理模块 ########################################## 首先，源自 USB 或 BAT 的输入需要通过电源管理芯片生成电路所需的 3.3V。开发板采用了 ETA3425，其输出电压为 3.3V，最大输出电流为 600 mA。 外设电池电路如下图所示。 .. figure:: ../../_static/hw-reference/lowpower_evb/peripheral.png :align: center 总路 VDD33 有两路分支： - 专为 ESP32 模组模块供电的ESP32\_VDD33 - 专为所有外设供电的 VDD33\_PeriP 二者的连接与否都可以通过排针及跳线帽进行控制，ESP32\_VDD33 原理图如下图所示。 .. figure:: ../../_static/hw-reference/lowpower_evb/VDD33.png :align: center 其中，VDD33-PeriP 也有两路分支:一路是专为外接屏供电的 VDD33\_PeriP\_Screen，另一路是专为三款传感器供电的 VDD33\_PeriP\_Sensor，二者的连接与否都可以通过模组 GPIO+MOS 管进行控制。 VDD33\_PeriP 原理图如下图所示。 .. figure:: ../../_static/hw-reference/lowpower_evb/PeriP.png :align: center 3.2 Boot & UART 功能 ~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~ 开发板采用一款插座 PROG Header，可通过排线连接至另一款 ESP-PROG 开发板上，然后再将 ESP-PROG 开发板中的 Micro USB 接口与 PC 机相连，即可利用 PC 机对此开发板进行下载及调试。 Boot & UART 电路原理图如下图所示。 .. figure:: ../../_static/hw-reference/lowpower_evb/UART.png :align: center 3.3 睡眠唤醒模块 ~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~ 开发板采用了一个实体按键，IO34 是一个 RTC 域中的管脚。当芯片处于睡眠时，可以利用此按键的操作来实现 芯片的唤醒。 睡眠唤醒模块电路原理图如下图所示。 .. figure:: ../../_static/hw-reference/lowpower_evb/wakeup.png :align: center 3.4 外接屏幕 ~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~ 开发板采用一款可以外接屏幕的连接插座，利用排线可以将不同屏幕接至开发板上，以实现 ESP32 模组对屏幕的操作。 外接屏幕电路原理图如下图所示。 .. figure:: ../../_static/hw-reference/lowpower_evb/screen.png :align: center 3.5 传感器 ~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~ 3.5.1 湿温度传感器 ########################################## HTS221 是一种超小型相对湿度和温度传感器。开发板采用 3.3V 供电，以及 I2C 的接口方式。 温湿度传感器电路原理图如下图所示。 .. figure:: ../../_static/hw-reference/lowpower_evb/THsensor.png :align: center 3.5.2 环境光传感器 ########################################## BH1750FVI 是一款数字的环境光传感器。开发板采用 3.3V 供电，以及 I2C 的接口方式。 环境光传感器电路原理图如下图所示。 .. figure:: ../../_static/hw-reference/lowpower_evb/ambientlightsensor.png :align: center 3.5.3 环境亮度传感器 ########################################## APDS-9960 是一款集成 ALS、红外 LED 和接近检测器的光学模块和环境亮度感测的环境亮度传感器。开发板 采用 3.3V 供电，以及 I2C 的接口方式。需说明的是，此款传感器当前设计中默认为不上件的状态。 环境光传感器电路原理图如下图所示。 .. figure:: ../../_static/hw-reference/lowpower_evb/proximity.png :align: center