ESP32-S3-LCD-2
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产品介绍
产品简介
本产品是一款由微雪 (Waveshare) 设计的低成本,高性能的微控制器开发板。在较小的板型下,板载了 2 英寸 LCD 屏、锂电池充电芯片、六轴传感器 (三轴加速度计与三轴陀螺仪)、摄像头接口等外设,方便开发并嵌入应用到产品中。
产品特性
- 搭载 ESP32-S3R8 高性能 Xtensa 32 位 LX7 双核处理器,主频高达 240 MHz
- 支持 2.4 GHz Wi-Fi (802.11 b/g/n) 和 Bluetooth 5 (LE),板载天线
- 内置 512KB 的 SRAM 和 384KB ROM,叠封 8MB PSRAM 和外接 16MB Flash
- 采用 Type-C 接口,紧跟时代潮流,无需纠结正反插
- 板载 2 英寸高清 LCD 屏,240 × 320 分辨率,262K 彩色,能清晰地显示彩色图片
- 内置 ST7789T3 驱动芯片,分别使用 SPI 接口通信,不占用过多接口引脚资源
- 板载 QMI8658 六轴惯性测量单元 (3 轴加速度、3 轴陀螺仪)
- 板载 3.7V MX1.25 锂电池充放电接口
- 板载 USB Type-C 接口,可用于供电和下载调试,方便开发使用
- 板载 Micro SD 卡槽,可外接 SD 卡存储图片或文件
- 引出 22 个 GPIO,可灵活配置外设功能
- 板载摄像头接口,兼容 OV2640 和 OV5640 等主流摄像头,适用于图像和视频采集
产品参数
参数名称 | 参数 |
接口 | USB Type-A |
主控芯片 | ESP32-S3 |
屏幕类型 | ISP |
屏幕控制芯片 | Display :ST7789T3 |
板载设备 | Micro SD |
资源简介
接口介绍
产品尺寸
使用说明
ESP32-S3-Touch-LCD-2 目前提供 Arduino IDE 和 ESP-IDF 两种开发工具和框架,提供了灵活的开发选择,你可以根据项目需求和个人习惯选择适合的开发工具。
开发工具介绍
这两种开发方式各有其优势,开发者可以根据自身需求和技能水平进行选择。Arduino 适合初学者和非专业人士,因其简单易学、上手快。而对于有专业背景或对性能要求较高的开发者,ESP-IDF 是更好的选择,它提供了更高级的开发工具和更强的控制能力,适用于复杂项目的开发。
器件准备
- ESP32-S3-Touch-LCD-2 x1
- OV5640摄像头 x1
- SD卡 x1(32GB及以下)
- 读卡器 x1
Arduino开发
本章介绍 Arduino 环境搭建,包括 Arduino IDE、ESP32板管理、相关库的安装,程序编译下载及示例程序测试,帮助用户掌握开发板,便于二次开发。
环境搭建
下载和安装 Arduino IDE
- 点击访问Arduino官网,选择对应的系统和系统位数下载。
- 运行安装程序,全部默认安装即可。
安装 ESP32 开发板
- ESP32相关主板在Arduino IDE使用,须先安装“esp32 by Espressif Systems”开发板的软件包
- 根据板安装要求进行安装,一般推荐“在线安装”, 若在线安装失败,则使用“离线安装”
- 安装教程,详见:Arduino 板管理教程
板名称 | 板安装要求 | 版本号要求 |
---|---|---|
esp32 by Espressif Systems | “离线”安装/“在线”安装 | ≥3.0.0 |
安装库
- 在安装 Arduino 库时,通常有两种方式可供选择:在线安装 和 离线安装。若库安装要求离线安装,则必须使用提供的库文件
对于大多数库,用户可以通过 Arduino 软件的在线库管理器轻松搜索并安装。然而,一些开源库或自定义库未被同步到 Arduino 库管理器中,因此无法通过在线搜索获取。在这种情况下,用户只能通过离线方式手动安装这些库。 - 库安装教程,详见:Arduino 库管理教程
- ESP32-S3-Touch-LCD-2.8B 库文件路径:
..\ESP32-S3-Touch-LCD-2.8B-Demo\Arduino\libraries
库名称 | 说明 | 版本 | 库安装要求 |
---|---|---|---|
lvgl | 图形库 | v8.4.0 | “在线”安装 |
GFX_Library_for_Arduino | LCD驱动库 | v1.5.0 | “在线”安装 |
FastIMU | IUM驱动库 | v1.2.6 | “在线”安装 |
bsp_cst816 | 触摸驱动库 | -- | “离线”安装 |
运行第一个 Arduino 程序
新建工程
void setup() { // put your setup code here, to run once: Serial.begin(115200); } void loop() { // put your main code here, to run repeatedly: Serial.println("Hello, World!"); delay(2000); }
- 保存代码工程,选择
File
->Save As...
;在弹出的菜单选择保存工程路径,并输入工程名,如 Hello_World,点击保存
示例程序
示例程序 | 基础例程说明 | 依赖库 |
---|---|---|
01_factory | 综合测试程序 | lvgl、GFX_Library_for_Arduino、FastIMU |
02_gfx_helloworld | 屏幕上显示HelloWorld | GFX_Library_for_Arduino |
03_sd_card_test | 测试SD卡 | -- |
04_qmi8658_output | 串口打印QMI8658的数据 | FastIMU |
05_lvgl_qmi8658 | 使用lvgl库显示QMI8658的数据 | lvgl、FastIMU |
06_lvgl_battery | 使用lvgl库显示电池电压 | lvgl、GFX_Library_for_Arduino |
07_lvgl_brightness | 使用lvgl库控制和显示屏幕亮度 | lvgl、GFX_Library_for_Arduino |
08_lvgl_example | lvgl示例程序 | lvgl、GFX_Library_for_Arduino |
09_lvgl_camera | 使用lvgl库显示摄像头图像 | lvgl、GFX_Library_for_Arduino |
10_camera_web_server | 在网页上显示摄像头图像 | -- |
Arduino 工程参数设置
01_factory
【程序说明】
本示例测试ESP32-S3-Touch-LCD-2板载模块的功能,屏幕上将显示各个模块的信息,用户可以通过触摸屏进行页面切换
【代码分析】
- char sta_ssid[] = "waveshare"; :要连接的WiFi名称
- char sta_pass[] = "12345678"; :要连接的WiFi密码
【运行效果】
- System界面
- QMI8658界面,可以看到获取到的X、Y、Z轴的加速度和角速度数据
- Camera界面,可以看到摄像头获取的画面
- WiFi界面,显示要连接的WiFi名称和密码,连接成功后会显示IP
02_gfx_helloworld
【程序说明】
本示例演示 ESP32-S3-Touch-LCD-2 使用GFX_Library_for_Arduino库驱动屏幕并在屏幕上显示HelloWorld
【硬件连接】
- 将板子接入电脑
【代码分析】
- 创建Arduino_ESP32SPI类的对象bus,用于配置SPI总线的GPIO,创建 Arduino_ST7789 类的对象gfx,用于驱动 ST7789 显示屏
Arduino_DataBus *bus = new Arduino_ESP32SPI( EXAMPLE_PIN_NUM_LCD_DC /* DC */, EXAMPLE_PIN_NUM_LCD_CS /* CS */, EXAMPLE_PIN_NUM_LCD_SCLK /* SCK */, EXAMPLE_PIN_NUM_LCD_MOSI /* MOSI */, EXAMPLE_PIN_NUM_LCD_MISO /* MISO */); /* More display class: https://github.com/moononournation/Arduino_GFX/wiki/Display-Class */ Arduino_GFX *gfx = new Arduino_ST7789( bus, EXAMPLE_PIN_NUM_LCD_RST /* RST */, EXAMPLE_LCD_ROTATION /* rotation */, true /* IPS */, EXAMPLE_LCD_H_RES /* width */, EXAMPLE_LCD_V_RES /* height */);
03_sd_card_test
【程序说明】
本示例演示了如何使用 ESP32-S3-Touch-LCD-2 测试SD卡的读写功能
【硬件连接】
- 将板子接入电脑
- 将Micro SD卡插入卡槽(SD卡需要格式化为FAT32)
【代码分析】
- SPI接口初始化以及SD卡初始化
SPI.begin(sck, miso, mosi, cs); if (!SD.begin(cs)) { Serial.println("Card Mount Failed"); return; }
04_qmi8658_output
【程序说明】
05_lvgl_qmi8658
【程序说明】
06_lvgl_battery
【程序说明】
07_lvgl_brightness
【程序说明】
08_lvgl_example
【程序说明】
09_lvgl_camera
【程序说明】
本示例在 ESP32-S3-Touch-LCD-2 屏幕上使用 LVGL 库显示从摄像头获取的图像
【硬件连接】
- 将板子接入电脑
- 将Micro SD卡插入卡槽
【代码分析】
- 创建一个任务专门获取摄像头图像的任务
xTaskCreatePinnedToCore(camera_task, "camera_task_task", 1024 * 3, NULL, 1, NULL, 0);
- 获取摄像头图像并更新显示
camera_fb_t *pic; lv_img_dsc_t img_dsc; img_dsc.header.always_zero = 0; img_dsc.header.w = 480; img_dsc.header.h = 320; img_dsc.data_size = 320 * 480 * 2; img_dsc.header.cf = LV_IMG_CF_TRUE_COLOR; img_dsc.data = NULL; // lv_img_set_src(img_camera, &pic); while (1) { pic = esp_camera_fb_get(); if (NULL != pic) { img_dsc.data = pic->buf; if (lvgl_lock(-1)) { lv_img_set_src(img_camera, &img_dsc); lvgl_unlock(); } } esp_camera_fb_return(pic); vTaskDelay(pdMS_TO_TICKS(1)); }
10_camera_web
【程序说明】
本示例演示了如何使用 ESP32-S3-Touch-LCD-2 驱动摄像头。在连接 WiFi 后,程序会创建一个网页服务器,用户只需在浏览器中输入设备的 IP 地址即可访问。网页上可以显示摄像头的图像,并支持分辨率、镜像等设置操作
【硬件连接】
- 将板子接入电脑
- 将OV5640摄像头插入板子上的24pin座子
【代码分析】
- char sta_ssid[] = "waveshare"; :要连接的WiFi名称
- char sta_pass[] = "12345678"; :要连接的WiFi密码
ESP-IDF开发
本章介绍 ESP-IDF 环境搭建,包括 Visual Studio、Espressif IDF插件的安装,程序编译下载及示例程序测试,帮助用户掌握开发板,便于二次开发。
环境搭建
下载和安装 Visual Studio
- 打开VScode官网的下载页面,选择对应系统和系统位数进行下载
- 运行安装包后,其余均可以默认安装,但这里为了后续的体验建议,建议在此处勾选框中的1、2、3项
- 第一二项开启后,可以直接通过鼠标右键文件或者目录打开VSCode,可以提高后续的使用体验
- 第三项开启后,选择打开方式时,可以直接选择VSCode
安装Espressif IDF插件
- 国内部分区域安装,一般推荐“在线安装”, 若因网络因素无法在线安装,则使用“离线安装”
- 安装Espressif IDF插件教程,详见:安装Espressif IDF插件教程
运行第一个 ESP-IDF 程序
新建项目
创建例程
- 使用快捷键 F1 ,输入esp-idf:show examples projects
- 选择你当前的IDF版本
- 以Hello world例程为例
①选择对应例程
②其readme会说明该例程适用于什么芯片(下文有介绍例程怎么使用与文件结构,这里略)
③点击创建例程
- 选择放置例程的路径,要求无例程同名文件夹
修改COM口
- 此处显示使用对应的COM口,点击可以修改对应COM口
- 请根据设备对应COM口进行选择(可通过设备管理器查看)
- 若出现下载失败的情况请点击复位按键1秒以上或进入下载模式,等待 PC 端重新识别到设备后再次下载
修改驱动对象
- 选择我们需要驱动的对象,也就是我们的主芯片为ESP32S3
- 选择openocd的路径,这里对我们没有影响,所以我们随便选择一个即可
其余状态栏简介
①.ESP-IDF开发环境版本管理器,当我们的工程需要区分开发环境版本时,可以通过安装不同版本的ESP-IDF来分别管理,当工程使用特定版本时,可以通过使用它来切换
②.设备烧录COM口,选择以将编译好的程序烧录进芯片上
③.set-target 芯片型号选择,选择对应的芯片型号,如:ESP32-P4-Nano需要选择 esp32p4 为目标芯片
④.menuconfig,点击修改sdkconfig配置文件内容,项目配置详细资料
⑤.fullclean 清理按钮,当工程编译报错或其他操作污染编译内容时,通过点击清理全部编译内容
⑥. Build 构建工程,当一个工程满足构建时,通过此按钮进行编译
⑦.当前下载方式,默认为UART
⑧.flash烧录按钮,当一个工程Build构建通过时,选择对应开发板COM口,点击此按钮可以将编译好的固件烧录至芯片
⑨.monitor开启烧录口监控,当一个工程Build-->flash后,可通过点击此按钮查看烧录、调试口输出的l0g,以便观察应用程序是否正常工作
⑩.Debug调试
⑪.Build Flash Monitor 一键按钮,用于连续执行Build-->Flash-->Monitor,常被称作小火苗
编译、烧录、串口监视
- 点击我们之前介绍的 编译,烧录,打开串口监视器按键
- 编译可能需要较长时间才能完成,尤其是在第一次编译时
- 在此过程中,ESP-IDF可能会占用大量CPU资源,因此可能会导致系统卡顿
- 若是新工程首次烧录程序,将需要选择下载方式,选择 UART
- 后续也可在 下载方式 处进行修改(点击即可弹出选项)
- 因为板载自动下载电路,无需手动操作即可自动下载
- 下载成功后,自动进入串口监视器,可以看到芯片输出对应的信息并提示10S后重启
使用IDF 示例程序
软件内部打开
- 打开 VScode 软件,选择文件夹打开示例
- 选择提供的 ESP-IDF 下的示例,点击选择文件(位于 示例程序/Demo/ESP-IDF 路径下)
软件外部打开
- 正确选择工程目录,打开工程,否则会影响后续程序编译烧录
- 连接设备后,选择好COM口和型号,点击下方编译并烧录即可实现程序控制
ESP-IDF工程项目详解
- 组件(Component):ESP-IDF中的组件是构建应用的基本模块,每个组件通常是相对独立的代码库或库,能实现特定的功能或服务,可以被应用程序或是其他组件重复使用,类似于Python开发中的库的定义。
- 组件的引用:Python开发环境中引入库只需要“import 库名或路径”即可,而ESP-IDF基于C语言基础,引入库是通过
CMakeLists.txt
进行配置和定义的。 - CmakeLists.txt的作用:ESP-IDF编译时编译工具
CMake
会首先通过读取工程目录的顶层CMakeLists.txt
的内容来读取构建规则,识别需要编译的内容。当在CMakeLists.txt
中引入了需要的组件、程序后,编译工具CMake
会根据索引导入每个所需要编译的内容。编译过程如:
- 组件的引用:Python开发环境中引入库只需要“import 库名或路径”即可,而ESP-IDF基于C语言基础,引入库是通过
示例程序
示例程序 | 基础例程说明 |
---|---|
sd_card_test | 测试SD卡 |
lvgl_example | 显示lvgl示例程序 |
lvgl_qmi8658 | 使用lvgl库显示qmi8658的数据 |
lvgl_camera | 使用lvgl库显示摄像头图像 |
lvgl_battery | 使用lvgl库显示电池电压 |
lvgl_brightness | 使用lvgl库控制和显示屏幕亮度 |
sd_card_test
【程序说明】
本示例演示了如何使用 ESP32-S3-Touch-LCD-2 测试SD卡的读写功能。
【硬件连接】
- 将板子接入电脑
- 将Micro SD卡插入卡槽
【代码分析】
- SPI初始化
sdmmc_host_t host = SDSPI_HOST_DEFAULT(); spi_bus_config_t bus_cfg = { .mosi_io_num = PIN_NUM_MOSI, .miso_io_num = PIN_NUM_MISO, .sclk_io_num = PIN_NUM_CLK, .quadwp_io_num = -1, .quadhd_io_num = -1, .max_transfer_sz = 4000, }; ret = spi_bus_initialize(host.slot, &bus_cfg, SDSPI_DEFAULT_DMA); if (ret != ESP_OK) { ESP_LOGE(TAG, "Failed to initialize bus."); return; }
- SD卡初始化,并挂载
sdspi_device_config_t slot_config = SDSPI_DEVICE_CONFIG_DEFAULT(); slot_config.gpio_cs = PIN_NUM_CS; slot_config.host_id = host.slot; ESP_LOGI(TAG, "Mounting filesystem"); ret = esp_vfs_fat_sdspi_mount(mount_point, &host, &slot_config, &mount_config, &card);
【运行效果】
- 串口监视器
- 将SD卡插入电脑,可以发现多了两个文件 test.txt FOO.TXT NIHAO.TXT。其中FOO.TXT的内容为Hello SD!,NIHAO.TXT的内容为Hello SD!,test.txt的内容为空
【注意事项】
- SD卡需要格式化为FAT32
lvgl_example
【程序说明】
本示例演示了使用 ESP32-S3-Touch-LCD-2 运行lvgl示例程序
【硬件连接】
- 将板子接入电脑
【代码分析】
- 初始程序
lv_init(); display_init(); touch_init(); lv_port_disp_init(); lv_port_indev_init(); lvgl_tick_timer_init(EXAMPLE_LVGL_TICK_PERIOD_MS); bsp_brightness_init(); bsp_brightness_set_level(80);
- 选择要运行的lvgl示例
lv_demo_widgets(); // lv_demo_benchmark(); // lv_demo_keypad_encoder(); // lv_demo_music(); // lv_demo_stress();
lvgl_qmi8658
【程序说明】
lvgl_camera
【程序说明】
本示例在 ESP32-S3-Touch-LCD-2 屏幕上使用 LVGL 库显示从摄像头获取的图像
【硬件连接】
- 将板子接入电脑
- 将Micro SD卡插入卡槽
【代码分析】
- 创建一个任务专门获取摄像头图像的任务
xTaskCreatePinnedToCore(camera_task, "camera_task_task", 1024 * 3, NULL, 1, NULL, 0);
- 获取摄像头图像并更新显示
camera_fb_t *pic; lv_img_dsc_t img_dsc; img_dsc.header.always_zero = 0; img_dsc.header.w = 480; img_dsc.header.h = 320; img_dsc.data_size = 320 * 480 * 2; img_dsc.header.cf = LV_IMG_CF_TRUE_COLOR; img_dsc.data = NULL; // lv_img_set_src(img_camera, &pic); while (1) { pic = esp_camera_fb_get(); if (NULL != pic) { img_dsc.data = pic->buf; if (lvgl_lock(-1)) { lv_img_set_src(img_camera, &img_dsc); lvgl_unlock(); } } esp_camera_fb_return(pic); vTaskDelay(pdMS_TO_TICKS(1)); }
lvgl_battery
【程序说明】
lvgl_brightness
【程序说明】
Flash固件的烧录与擦除
- 当前示例程序有提供测试固件,可通过直接烧录测试固件来测试板载设备功能正常与否
- bin文件路径:
..\ESP32-S3-Touch-LCD-2-Demo\Firmware
资料
原理图
示例程序
数据手册
ESP32-S3
- ESP32-S3技术参考手册(中文)
- ESP32-S3系列芯片技术规格书(中文)
- ESP32-S3 Series Datasheet(英文)
- ESP32-S3 Technical Reference Manua(英文)
软件工具
Arduino
VScode
固件烧录工具
其他资料链接
FAQ
- 可长按BOOT按键,同时插上USB,再松开BOOT按键,此时模块可进入下载模式,可解决大部分无法下载的问题。
- 这种情况可能是由于 Flash 空白导致 USB 口不稳定,可长按BOOT按键,同时按下RESET,然后松开RESET,再松开BOOT按键,此时模块可进入下载模式烧录固件(程序)即可解决该情况。
- 首次编译很慢属于正常情况,耐心等待即可
- 若开发板有复位键则按下复位键;若没有复位键,请重新上电
- 部分AppData文件夹是默认隐藏的,可以设置为显示。
- 英文系统:资源管理器->View->勾选“Hidden items”
- 中文系统:文件资源管理器->查看->显示->勾选“隐藏的项目”
- Windows系统:
①通过设备管理器查看: 按下Windows + R键打开“运行”对话框; 输入devmgmt.msc并按回车键打开设备管理器; 展开“端口(COM和LPT)”部分,这里会列出所有的COM端口及其当前状态。
②使用命令提示符查看: 打开命令提示符(CMD); 输入mode命令,这将显示所有COM端口的状态信息。
③查看硬件连接: 如果你已经连接了外部设备到COM口,通常设备会占用一个端口号,可以通过查看连接的硬件来确定使用的是哪个端口。
- Linux系统:
①使用dmesg命令查看: 打开终端。
②使用ls命令查看: 输入ls /dev/ttyS*或ls /dev/ttyUSB*来列出所有的串口设备。
③使用setserial命令查看: 输入setserial -g /dev/ttyS*来查看所有串口设备的配置信息。
- 安装MAC 驱动程序后重新烧录。
技术支持
联系人:谭工
EMAIL:3004149899@qq.com
QQ:3004149899
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