ESP32-S3-Touch-LCD-2.8
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产品介绍
产品简介
ESP32-S3-Touch-LCD-2.8 是一款支持 2.4GHz WiFi 和蓝牙 BLE 5 的微控制器开发板。集成大容量 Flash 和 PSRAM,板载 2.8 英寸电容触摸屏,可流畅运行 LVGL 等 GUI 界面程序;结合多种外设接口,可快速开发 ESP32-S3 的 HMI 等应用。
产品特性
- 搭载高性能 Xtensa 32 位 LX7 双核处理器,主频高达 240MHz
- 支持 2.4 GHz Wi-Fi (802.11 b/g/n) 和 Bluetooth 5 (LE),板载天线
- 板载 512KB SRAM 和 384KB ROM,叠封 16MB Flash 和 8MB PSRAM
- 板载 2.8 英寸电容触摸屏,240 × 320 分辨率,262K 彩色
- 支持 I2C 接口控制电容触摸,5 点触控,支持中断
- 引出 UART、I2C 以及部分 IO 接口,集成全速 USB 串口
- 板载喇叭、QMI8658 六轴传感器、RTC 时钟传感器、Micro SD 卡座和电池充电管理模块等
- 支持灵活时钟,多种电源模式等准确控制,实现多场景低功耗模式
资源简介
1、ESP32-S3R8 2、16MB Flash 3、QST 姿态传感器 4、RTC 时钟芯片 5、PCM5101音频解码芯片 6、功放芯片 7、音量调节旋钮 8、电池充电管理芯片 9、ME6217C33M5G 10、贴片陶瓷天线 11、IPEX 1 代座子与切换电阻 12、Micro SD 卡座 13、电池供电控制按键 |
14、RESET 按键 15、BOOT 按键 16、USB Type-C 接口 17、12PIN 多功能接口 18、I2C 接口 19、UART 接口 20、系统电池接口 21、RTC 电池接口 22、喇叭接口 23、电源指示灯 24、充电指示灯 |
接口介绍
- 12PIN 杜邦线接口
引脚丝印 | 功能 | 说明 |
GND | GND | 电源地 |
VBus | 5V | USB供电 |
D- | USB 差分线(GPIO19) | USB 差分线或用做GPIO |
D+ | USB 差分线(GPIO20) | USB 差分线或用做GPIO |
GND | GND | 电源地 |
3V3 | 3V3 | 对外输出3.3V |
SCL | SCL(GPIO10) | I2C 时钟线,不可用作普通GPIO |
SDA | SDA(GPIO11) | I2C 数据线,不可用作普通GPIO |
TXD | TXD(GPIO43) | UART 数据发送或用作普通GPIO |
RXD | RXD(GPIO44) | UART 数据接收或用作普通GPIO |
IO18 | GPIO18 | 空闲引脚引出 |
IO15 | GPIO15 | 空闲引脚引出 |
- I2C 接口
板载设备已占用地址 0x51,0x6B,0x7E
引脚丝印 | 功能 | 说明 |
GND | GND | 电源地 |
3V3 | 3V3 | 对外输出3.3V |
SCL | SCL(GPIO10) | I2C 时钟线,不可用作普通GPIO |
SDA | SDA(GPIO11) | I2C 数据线,不可用作普通GPIO |
- UART 接口
引脚丝印 | 功能 | 说明 |
GND | GND | 电源地 |
3V3 | 3V3 | 对外输出3.3V |
TXD | TXD(GPIO43) | UART 数据发送或用作普通GPIO |
RXD | RXD(GPIO44) | UART 数据接收或用作普通GPIO |
产品尺寸
产品参数
参数名称 | 参数 |
接口 | USB Type-C |
主控芯片 | ESP32-S3 |
屏幕类型 | TFT |
屏幕控制芯片 | Display :ST7789 |
Touch :CST328 | |
板载设备 | 姿态传感器 :QMI8658 |
RTC时钟 :PCF85063 | |
PCM音频解码 :PCM5101 | |
Micro SD | |
电池充电管理模块 | |
产品尺寸 | 73.06(H)x 50.54(V) mm |
内部硬件连接
LCD
LCD引脚 | ESP32S3 |
VCC | 3.3V |
GND | GND |
MISO | NC |
MOSI | GPIO45 |
SCLK | GPIO40 |
LCD_CS | GPIO42 |
LCD_DC | GPIO41 |
LCD_RST | GPIO39 |
LCD_BL | GPIO5 |
TP_SDA | GPIO1 |
TP_SCL | GPIO3 |
TP_INT | GPIO4 |
TP_RST | GPIO2 |
SD Card
SD Card | ESP32S3 |
SD_D0 / MISO | GPIO16 |
SD_CMD / MOSI | GPIO17 |
SD_SCK / SCLK | GPIO14 |
SD_D3 / CS | GPIO21 |
SD_D1 | NC |
SD_D2 | NC |
QMI
QMI8658 | ESP32S3 |
IMU_SCL | GPIO10 |
IMU_SDA | GPIO11 |
IMU_INT1 | GPIO13 |
IMU_INT2 | GPIO12 |
RTC
PCF85063ATL | ESP32S3 |
RTC_SCL | GPIO10 |
RTC_SDA | GPIO11 |
RTC_INT | GPIO9 |
Speaker
PCM5101APWR | ESP32S3 |
I2S_LRCK | GPIO38 |
I2S_DIN | GPIO47 |
I2S_BCK | GPIO48 |
使用说明
ESP32-S3-Touch-LCD-2.8 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-2.8 x1
- 含MP3文件的SD卡 x1
- USB线 type A公口 转 Type C公口 x1
- 2030 腔体喇叭 8Ω 2W 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 Arduino-ESP32
- ESP32相关主板在Arduino IDE使用,须先安装“esp32 by Espressif Systems”库。
- 国内部分区域安装,一般推荐“在线安装”, 若在线安装失败,则使用“离线安装”。
- 安装 Arduino-ESP32教程,详见:Arduino 板管理教程
- ESP32-S3-Touch-LCD-2.8 开发板离线包,点击此处下载:esp32_package_3.0.2_arduino离线包
板名称 | 板安装要求 | 版本号要求 |
---|---|---|
ESP32-S3-Touch-LCD-2.8 | “离线”安装/“在线”安装 | 3.0.0 以上 |
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-2.8 库文件存放于示例程序中,点击此处跳转:ESP32-S3-Touch-LCD-2.8示例程序
库名称 | 说明 | 版本 | 库安装要求 |
---|---|---|---|
LVGL | 图形库 | v8.3.10 | “离线”安装 |
ESP32-audioI2S-master | 音频解码库 | v2.0.0 | “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 |
---|---|---|
LVGL_Arduino | 测试板载设备功能 | LVGL,ESP32-audioI2S-master |
Arduino 工程参数设置
LVGL_Arduino
【代码分析】
- setup():硬件初始化
- 进行多个硬件模块的初始化,包括闪存测试、电源、电池、I2C 总线、实时时钟、陀螺仪、背光、SD 卡、音频和显示屏等。确保各个硬件能够正常工作,为系统提供必要的功能支持
- 初始化 LVGL,为图形界面的显示和交互做准备
- 可选择调用不同的 LVGL 示例或特定功能,展示不同的图形效果和交互方式
- loop():
- 持续调用
Lvgl_Loop
,确保 LVGL 的图形界面能够不断更新,响应用户的交互操作,并反映系统的状态变化 - 添加短暂延迟,避免过度占用 CPU 资源,同时让系统有时间处理其他任务或等待外部事件
- 持续调用
【运行效果】
- LCD屏幕显示
- 参数说明
参数 | 功能 | 说明 |
SD Card | 显示 SD 卡的大小 | 连接SD卡,若识别失败请将SD卡格式化为FAT32格式(首次识别失败请等待一会后复位下再查看) |
Flash Size | 显示 Flash 大小 | 当前板载 16MB Flash |
Battery Voltage | 电池电压 | 连接电池时可检测到电池电压 |
Angular deflection | 显示板子角度偏移 | 显示三个方向的偏移 |
RTC Time | 显示 RTC 时间 | 显示当前 RTC 时间 RTC 时间与当前时间不一致,是因为掉电状态下并不能留存数据,如需要保持 RTC 时间正常,则需连接 RTC 电池并更新 RTC 时间 |
Wireless scan | 显示扫描到的WIFI个数 | 扫描结束会在末尾显示 Scan Finish |
Backlight brightness | 亮度滑动条 | 调节屏幕亮度 |
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 |
---|---|
ESP32-S3-Touch-LCD-2.8-Test | 测试板载设备功能 |
ESP32-S3-Touch-LCD-2.8-Test
【代码分析】
- Driver_Init():初始化板载的各个设备
- 进行硬件初始化准备,包括闪存搜索、电池、I2C 总线、实时时钟和陀螺仪模块初始化
- 创建任务处理陀螺仪、时钟和电池相关操作,每 100 毫秒延迟一次
- app_mainp():驱动板载设备
- 先调用 Driver_Init 启动硬件初始化和任务创建
- 接着初始化 SD 卡、显示屏、音频等硬件及 LVGL 图形库
- 可选择调用 LVGL 示例函数展示图形界面效果,主循环中每 10 毫秒延迟一次并处理 LVGL 定时器事件
【运行效果】
- LCD屏幕显示
- 参数说明
参数 | 功能 | 说明 |
SD Card | 显示 SD 卡的大小 | 连接SD卡,若识别失败请将SD卡格式化为FAT32格式(首次识别失败请等待一会后复位下再查看) |
Flash Size | 显示 Flash 大小 | 当前板载 16MB Flash |
Battery Voltage | 电池电压 | 连接电池时可检测到电池电压 |
Angular deflection | 显示板子角度偏移 | 显示三个方向的偏移 |
RTC Time | 显示 RTC 时间 | 显示当前 RTC 时间 RTC 时间与当前时间不一致,是因为掉电状态下并不能留存数据,如需要保持 RTC 时间正常,则需连接 RTC 电池并更新 RTC 时间 |
Wireless scan | 显示扫描到的WIFI个数 | 扫描结束会在末尾显示 Scan Finish |
Backlight brightness | 亮度滑动条 | 调节屏幕亮度 |
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
- 按照下方的Flash固件的烧录与擦除教程进行 bin 文件烧录
- 完成烧录可看到以下现象(此操作主要是为验证板载设备功能是否正常)
资料
原理图
工程图纸
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)
其他器件
软件工具
Arduino
VScode
固件烧录工具
其他资料链接
FAQ
- 点击复位按键1秒以上,等待 PC 端重新识别到设备后再次下载
- 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,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
- 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。
- 此情况为没有安装SD卡或SD卡无法被识别,若出现该情况,请等待一段时间后复位设备,仍不可解决请将SD卡格式化为FAT32格式,若依旧失败请更换其他SD卡
- 安装MAC 驱动程序后重新烧录。
屏幕最高亮度为260cd/m²。
与运行的示例相关,不同程序刷新帧率不同。
0x51,0x6B,0x7E
技术支持
联系人:欧工
EMAIL:2355861365@qq.com
QQ:2355861365
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