基于ESP32的Arduino兼容系统

描述

ESP32 无疑是一款功能强大且广受欢迎的 SoC，自推出市场以来已在许多项目中使用。它拥有强大的 32 位 tensilica 核心，可提供 WiFi 和蓝牙连接以及丰富的外围设备。ESP32 出现在物联网场景已经有几年了；然而，到目前为止，大多数为其设计的开发板（如果不是全部的话）都是基于用于面包板安装的 ESP8266 节点 mcu 引出线。另一方面，ESP32 具有 Arduino 软件支持的 Arduino 内核。因此可以为 ESP32 使用现有的 Arduino 库。尽管软件具有灵活性，但将可用的 Arduino 扩展板与 ESP32 一起使用并不是很方便。

作为结论，我想到了基于 ESP32 的 Arduino 兼容系统的想法。我决定通过向系统添加传感器接口电路、微型 SD 卡和以太网模块，使其尽可能灵活和强大，使其成为一个完整的物联网解决方案。因此，开发人员已经在 Arduino UNO 布局的一块板上几乎拥有了物联网应用程序所需的一切。结果是 ESP 鹰。

 

ESP 鹰顶视图

 

所有暴露于连接器的 ESP32 I/O 引脚均受到 ESD、短路和过压保护。此外，电源使用 TPS73801 稳压器，可轻松从变压器插孔或端子连接器供电，最高可达 12V，而无需过多散热。还有一个板载 CP2102N，可用于 ESP32 的编程和调试目的，而无需通过 USB 付出太多努力。USB 也可以为电路板供电，只要它在大多数时间消耗高达 500mA 的电流即可。

IO0 和 EN 按钮也可以在板上使用，以备不时之需。对于模拟输入引脚，有一个缓冲级，包括使用 OP192 精密运算放大器的过压保护。使用这个阶段传感器可以直接连接到模拟输入引脚。模拟电路具有隔离接地层和不同的稳压器，不受电路数字噪声的影响。

 

ESP Eagle 的模拟输入级

 

对于以太网连接，有一个 Wiz610io 以太网模块的空间。这是最新的 Wiznet W6100 SPI 转以太网芯片。这个模块的好处是您可以在需要时安装它。否则，您可以将其移除以进一步降低功耗。ESP32 的 HSPI 连接到这个模块。

 

Wiz610io以太网模块

 

最后，ESP32 的 I/O 引脚受到保护，因此您可以放心地使用 5V arduino 扩展板。由于某些部分的电路密度较高，同时也由于更好的 EMC 性能，因此选择了 4 层叠层。

 

ESP鹰PCB

 

PCB 由 PCBWay 在中国制造，价格合理。我真的推荐这个制造商。他们以 49 美元的价格制造了 10 个 4 层 PCB。PCB质量真的很好。我从 DigiKey 订购了与项目 BOM 中相同的组件。

 

来自 PCBway 的未焊接 PCB

 

最后，经过焊接和测试的电路板看起来棒极了！

 

ESP Eagle 底部

 

 

ESP Eagle 顶部

 

焊接注意事项：

对于手工焊接电路板，请尝试焊接 CP2102N 和运算放大器。然后，焊接剩余的组件。否则可能会很困难，并且某些组件可能会过热。这发生在我身上，其中一个连接器融化了一点。