ESP-POCKET2开发板

个人链接:

• 🎈 GitHub个人主页（本次设计的软件部分在这里）
• 🍤 Gitee个人主页（同步更新GitHub里的内容）
• 📺 b站个人主页（本次设计的视频在这里）
• 🎫 在线BOM（朋友开发，和ibom一样，但是是在线的，并且手机也可以浏览）

本文中除去直接贴出来的器件链接，其它基本都可以很轻易在TB和立创商城搜到买到，文末有BOM。有问题来群里轰炸我

• ①群-735791683🧨

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知道大家不喜欢看长篇大论，本文只是着重介绍了一下功能，比如软件功能就不再这里赘述了，可以去GitHub取源码康康（软件的md文档也会抽时间慢慢完善，内容包含涉及到的所有硬件的驱动部分、移植的LVGL框架等等，目前综合的源码只有ESP-IDF，arduino只有各个器件的例程）

概述

她长这样

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OK，如果她成功的引起了你的注意，那么就继续往下看叭

写在前面

• 文档鸽🕊️了有好长一段时间了，由于最近忙的抽不开身，索性今天熬夜给他写完了
• 屏幕的板子还会继续优化，加入音频编解码等等功能(现在屏幕板只有屏幕，使用没有任何问题，就是没有额外的组件)，大约十月后会开源音频相关的软硬件
• 软件部分过段时间扔到GitHub开源，应该会再写一篇markdown整理一下，综合软硬件的演示视频
• 该设计从初期查阅资料到完成共半年时间。初衷是希望做一个比较全能且称手的开发板用以自己平的学习，并且将我学习的过程完整的展示出来，帮助大家缩短入门时间，降低门槛
• 个人精力不足过程中难免有小错误，请大家积极批评指正与提问，这样我就可以持续完善改进这个文档
• 本项目也将参加2023星火计划，请大家不要吝啬手里的点赞收藏哈！制作不易，非常不易……

设计简述

• 我为什么要做他:

初衷是希望用她系统的学习esp32s3。做他之前我没有接触过esp32s3，也完全不会lvgl，简单的接触过espidf。在完成这个设计之后，不仅完成了软件方面的学习任务，完全熟悉lvgl的编程思路和目录结构，会写cmake，以及如何把arduino库移植到idf，如何写自己的组件等等，还提高了硬件设计能力与整体项目的设计能力，收获颇丰。硬件断断续续花了三个月完成，软件部分从不会到熟练运用花了两个月，希望大家使用这块板子之后都可以和我一样收获满满

• 他有什么亮点:

一些很美妙的小功能，比如电源管理模块可以提供全面的电源信息，包括且不限于各路可调的电压电流，多路ADC电压电流读取，电量库仑计，USB限流，可调的电池充电电压，全方位电池保护，长按开关机等。USB的host与device模式可以随意切换，host模式A口具有独立可控的供电。一颗TI的DRV2605 ERM(偏心转子)&LRA(线性谐振)振动电机驱动芯片，具有多个内置振动效果库，包含上百种效果，轻易就可以实现手机般的人机交互振动触觉。全功能全GPIO引出，可以轻易地衔接自定义模组模块，高自由度，功能全面，免去测试学习时的痛苦。全套资料，软硬件全开源，公开自己的学习过程

• 使用它你将经历与收获什么:

你将一步步入门LVGL的使用(控件设置，学习其文件结构，UI设计，官方界面设计软件源码移植，图像处理等)；esp32s3的使用(硬件功能，模组特性，WiFi&蓝牙等)；espidf的使用(freertos任务，cmake编写，编写自己的组件，移植arduino库成为组件，c/c++的联合编写) 还有很多，画一个模组就能学会做出一个东西，接上电池随身带在身上玩，想想都兴奋啊……

设计概述

设计框图

组件介绍

• 主板正面
  
• 主板背面
  

标号	类型	组件	描述
1	MCU	ESP32S3模组	推荐使用ESP32-S3-WROOM-01(N16R8)，因为它自带天线，在没有外壳之前不至于老是牵个天线在外面调
2	PMIC	AXP202模组	直接使用模块以减少焊接时发生的问题(我主页已经开源过这个了)
3	LED	侧贴LED	连接电源芯片的IO0引脚，可在程序中控制电源芯片使其开关，可作为系统状态提示灯
4	LED	侧贴LED	连接电源芯片的CHGLED引脚，可在程序中控制电源芯片使其由充电检测功能自动控制开关、闪烁(默认)或者手动控制其开关、闪烁
5	按键	侧贴按键	连接电源芯片的PWRON引脚，可通过长按控制开关机，短按、长按触发中断等等(开关机按键时长等等都可在程序中设置)
6	连接器	TYPE-C 16P	USB-POWER输入接口，连接电源芯片的ACIN引脚，用以向设备提供足够的电源，额定输入为5V2A
7	连接器	间距:1.25mm 1x2P 卧贴连接座	连接电源芯片的BACKUP引脚，该插座用以连接备用RTC电池。电源芯片支持对其进行充电(RTC电池充电电压电流等等都可在程序中设置)
8	连接器	TYPE-C 16P	USB-DEVICE输入接口，电源部分连接电源芯片的VBUS引脚，用以向设备提供可限流电源(可在程序中设置限流电流，如果不在意影响USB通信可设置为USB直通模式，此时与USB-POWER接口无二)。信号部分通过CH442E芯片连接至MCU(IO19/IO20)，上电默认为DEVICE模式，可用于USB下载、模拟U盘等
9	连接器	TYPE-A 4P	USB-HOST输出接口，电源部分由电源芯片的IPSOUT引脚升压而来，用以向外部设备提供足够的电源，测试过的最大输出为5V1A(可在程序中通过控制电源芯片的EXTEN引脚控制电源开关)。信号部分通过CH442E芯片连接至MCU(IO19/IO20)，IO38高电平时切换该模式，可用于读取外部输入输出设备、键盘鼠标、4G、GNSS等等
10	卡槽	TF卡槽	与屏幕共用SPI协议，SD_CS为IO14
11	连接器	16P/0.5mm翻盖式下接排线座	扩展板连接排线座，用以连接外部模块，引出I2C、SPI协议与两路电源
12	连接器	2.54mm排针	扩展板连接排针，用以连接外部模块、面包板测试等等，引出剩余引脚
13	USB模式开关	CH442E	通过IO38切换设备USB工作模式,上电默认IO38低电平，设备为DEVICE模式
14	连接器	间距:1.25mm 1x2P 卧贴连接座	连接电源芯片的VBAT引脚，该插座用以连接主锂电池，可对电池进行全方位监测(电池当前电压电流、充电电压电流、充放电库仑计、低电压报警等等都可在程序中设置)
15	电机驱动芯片	DRV2605	可以驱动LRA线性振动电机与ERM偏心转子振动电机(该路使用LDO3驱动，限流200mA)
16	线性振动电机	iphone 6S	iphone 6S上的线性振动电机，也可以用别家的，自己改下封装啥的就好了。之所以用这个是因为以前TB捡的垃圾实在没地方使
17	RTC	BM8563	高精度低功耗时钟芯片，其它介绍看器件手册
18	连接器	2.54mm卧贴排针	两两一贴，一共八个，用以JTAG调试与TTL下载。只有信号线，没有电源，电源需要经过电源管理模块才可以确保MCU与其通信正常，因此调试时需要务必从USB-POWER口额外供电
19	IMU模块或其它模块	JY901B模组	这里看自己的需求，我这里用的是维特智能的十轴串口模块。相关传感器产品有最低价格二三十的，引脚定义相同，比如正点原子的等等

• 屏幕扩展板正面
  
• 屏幕扩展板背面
  

标号	类型	组件	描述
1	引脚	跳帽	用以将IO3连接至LCD_RST或者释放它
2	连接器	40P/0.5mm抽屉式上接排线座	屏幕排线座
3	连接器	6P/0.5mm翻盖式下接排线座	触摸板排线座
4	连接器	16P/0.5mm翻盖式下接排线座	主板连接排线座
5	引脚	跳帽	用以将IO21连接至TP_RST或者释放它

备注：屏幕属于扩展模块，类似功能的扩展板可以自己设计，我使用的是下图的屏幕，价格还凑活（屏幕的排线座，卖屏幕的商家会送你两个，很贴心，但是你最好还是提醒一下他）。屏幕支持多种协议，我这里使用的是4线SPI协议。当然，这个屏幕板子以后还会优化添加其他的一些功能

购买链接

功能简介

• 除了普通的esp32s3开发板可以做到的所有例程以外，由于搭配了线性电机驱动器，芯片内置了丰富的振动效果库，只需要简单调用函数就可以达到手机般的交互触觉体验，我也编写了综合测试例程用于体验屏幕触摸与振动反馈。例如可以做体感遥控器，游戏机等等
  
• 关于lvgl，除了所有基础控件的例程以及官方测试例程以外，我还移植了百问网lvgl的例程(2048，计算器，画板等等)。还提供了例程告诉你如何从官方图形化设计软件squareline移植代码，让他在esp32上跑起来
• 关于电源管理芯片，我使用了自己开源工程中的AXP202模块，虽然详细的讲解了使用的方式，但还是有很多小伙伴不知道怎么集成在自己的项目中，因此这块开发板的原理图也给了大家参考。所以在使学习开发板的过程中同样也可以熟悉电源管理模块的使用
  
• USB部分使用了一颗WCH的高速差分模拟开关切换host与device模式，由于电源管理芯片可以自主设置USB输入限流，因此省下一颗限流芯片。当esp32s3控制模拟开关使USB引脚通路连接在如下A口上时，设备此时为host模式。电源管理模块的exten引脚控制A口的电源使能，电源来自电源模块Ipsout引脚的电压，被一颗SY7088芯片升压至5V，以满足外部slave设备的供电需求，实测5V1A运行没有问题(下图为通过USB虚拟串口连接移远BG96-4G&GNSS模块进行AT指令测试)
  
  当esp32s3控制模拟开关使USB引脚通路连接在如下c口上时，设备此时为device模式，当前模式下esp32s3作为设备可接入电脑进行USB下载，或者作为模拟U盘等等。该功能′可用于开发无线存储设备，Wi-Fi 网卡，LTE MiFi，多媒体设备，虚拟键鼠等应用
  
• TF卡与屏幕共用SPI信号线，通过CS引脚切换(可能会导致读写TF时屏幕卡顿。之所以这样设计，是因为作为开发板，设计之初是为了添加尽量多的功能，剩下的引脚需要作为I2S使用)
  
• RTC芯片使用BM8563，封装小，走时精准。AXP202的LDO1为RTC电源，处于恒开启状态，可以为RTC芯片提供不间断电源，其BACKUP脚上可接纽扣电池等作为备用RTC电源
  

接口扩展

接口说明:

• 由于希望兼容更多的屏幕类型与扩展更多的模块等，因此屏幕并没有直接贴在主控板的背面，而是独立一块扩展板出来，主控板只引出接口
• 主板上的排线只引出了SPI接口、I2C接口与部分电源，如果需要测试MCU/RGB/QSPI等接口屏幕时，需要使用到预留的2.54mm插针孔
• 为了匹配上下两块板之间的特殊距离，使用加长排针和矮排母，好处是上下都可安装模块，还可以使用加长排针引出测试或者扩展别的功能，一举两得（使用TI开发板时得到的一个灵感）。排针买来需要做一下调整，如下图黑色垫块两端的尺寸：
  
  
• 排针排母链接
  
• 扩展板安装排母
  
• 主板正面安装排针（排针长的一端）
  
• 主板背面安装排针（排针短的一端，注意黑色垫块在这一面）
  
• 主板与扩展板组装时（左为主板，右为扩展板，排针未压入，只是做个示范，这样上下长度刚好可以契合）
  

扩展定义:

• 2.54mm排针引脚定义如下:
  
• 16pin 0.5mm fpc翻盖排插引脚定义如下:
  
• debug调试接口2.54mm插针引脚定义如下（主板背面）:
  
• 自定义串口模块(GPS，九轴等)焊盘定义如下（主板背面）:
  
• 自定义串口模块(GPS，九轴等)扩展焊盘定义如下（主板正面）:
  

复刻与调试

焊接

• 由于两面都有元器件，所以优先焊接元件多的一面，也就是有esp32s3的一面(正面)
• 正面焊接使用中温锡即可，除了摆器件有点费眼睛，其他没什么难度，摆完直接铁板烧或者风枪。排线座多上点焊油用烙铁三百多度拖一下就行了
• 背面焊接时候，一定要固定一下电路板，把正面器件架空。如果你使用风枪把握不住温度，那就用低温锡，以免把正面器件吹化移位了(把握得住就和正面一样就行)

组装

• 有电源模块的一面向下，有震动电机的一面贴电池，屏幕板朝上安装，四周用铜柱固定，中间层厚度为0.8mm
• 上为主板，下为屏幕板
  
• 左为屏幕板，右为主板，中间可以安装电池
  
• 电池链接
  
• 主板排线链接
  
• 主板排线座链接（屏幕的排线座，卖屏幕的商家会送你两个，很贴心，但是你最好还是提醒一下他）
  

注意

• ⚠️焊接完务必用万用表测量每一路电源对地是否短路，一定要测啊xdm ！！！赌狗赌到最后一无所有
• ⚠️第一次测试的时候一定别接电池 ！！！注意安全

调试下载

• 用USB_power口供电后，axp202会直接启动，不需要按键开机，这时候测试一下各路电压是否正常
• 下载方式有两种

• 第一种
  USB直接下载调试方式:拔下USB_power口供电，用USB数据线连接USB_device口与PC

• 第二种
  USB转ttl&jtag下载调试方式，使用下载器按照引脚标号连接主板的debug接口，之后务必使用USB_power口对设备供电，若接在USB_device口并且当前设备处于device模式时则会抢接口，导致设备反复重连

• 此时电脑就会显示有USB设备接入。使用arduino或者espidf选择好下载方式进行程序的编译烧录即可
• 成功之后，会在串口监视器中得到调试信息，代表复刻成功。如果显示i2c通信不正常，检查单片机与电源模块的接线方式等等

使用注意事项

• 有问题请先仔细阅读文档，若未解决，群中问之，详述原因，必答之
• 电源芯片开机时为默认电压，上电调压成功后若断电，则恢复默认定制电压，请注意，若外接实验模块时电路中存在低于3.3v的器件，务必留意初始电压值
• 没有外壳时，调试小心排线，别被刮断了
• 注意用电安全，别把电脑干坏了

展望预告

• 音频屏幕板

在现在屏幕的基础上，增加音频输入输出部分，后期可以进行语音交互，AI语音对接等等的学习

• 外壳

保护板子用的，闲了就画

实物展示

• 正面
  
• 反面
  

相关文档

规格书

• ESP32-S3 技术规格书 (PDF)
• ESP32-S3-WROOM-1 1U 技术规格书(PDF)

硬件设计参考

• AXP202电源管理模块开源文档
• esp-box开发板官方文档
• ESP32-S3-USB-OTG开发板官方文档
• ESP32-S3-LCD-EV-Board开发板官方文档
• 乐鑫开发板预览
• LilyGO T-Watch官方文档

软件参考

• AXP202 Driver
• 百问网LVGL组件例程

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写的很匆忙，很多地方没有照顾到，复刻过程遇到问题就在群里问，这里会继续一点点更新。

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