[01]ESP32-硬件准备-ESP32-DevKitC V2 board

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一、概念梳理

1. 芯片/模组/核心板/开发板区别？

开始之前，有必要先梳理一下芯片、模组、核心板、开发板这些名词的含义。因为我们一般会以ESP32为关键字在淘宝搜索商品，搜索的结果往往让人眼花缭乱，如果不清楚这些概念容易入坑，我在第一次购买ESP8266时，就是因为没搞清楚概念，买了一堆模组，需要走一些飞线才能下载程序，很不方便。

• 开发板：如上图，整个电路板叫做开发板，开发板内集成了USB接口、稳压芯片、USB转UART芯片、ESP-WROOM-32模组、按键和指示灯，只支持正常工作的基本功能，因此也可以叫核心板。更大一些的开发板还会集成LCD、SD卡槽等等。
• 模组：ESP-WROOM-32是ESP32模组的其中一个型号，来自乐鑫原厂。里面集成了ESP32芯片、Flash、晶振、天线等，是实现通讯功能的基本组成。国内生产ESP32模组的厂家很多，除了原厂还有小米iot、安信可系列模组等。不同的型号模组，在flash容量，天线设计等会有所区别。
• 芯片：模组和开发板千变万化，但芯片始终出自上海乐鑫，ESP32/ESP8266等芯片也有不同的型号，具体可以查芯片手册，不同型号在RAM等资源配置上有区别。

2. ESP32 硬件参考选型

1. ESP32 H/W 硬件参考
2. 官方详细选型手册

我们在做项目时，优先选择开发板，其次是模组，当然如果有能力搞定天线射频等，也可以选择芯片，可以使产品有更小的尺寸，更高的集成度。

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二、ESP32 Core Board V2原理图

1. 原理图预览

2. 关键器件介绍

• 供电单元：这部分很简单，5v转3.3v，平时调试可以直接使用电脑USB供电。如果使用WiFi功能，需要注意供电问题，毕竟电脑USB输出功率有限，加上劣质线缆可能有损耗，使芯片工作不稳定，直接用5v电源供电最为可靠。另外如果直接使用3.3v电源到引脚上，注意不要反接，因为3.3v输入并没有反接保护。
• 按键：两个按键分别是复位-EN，启动选择-BOOT，EN外接了上拉电阻，BOOT的外部上拉电阻没有焊接，应该是配置了内部上拉，两个端口低电平有效。启动选择只在芯片复位时被检测一次，复位以后BOOT按钮可以当普通按钮使用。
• LED：板载的LED在系统通电时常亮，因此无法控制闪烁，做点灯的程序只能再外接LED。
• ESP32 Module：V2引出了芯片所有剩余关键，有很大的灵活性，但是如果只是使用基本的GPIO功能，要注意避开一些特殊功能的管脚，除非迫不得已。

需要避开的管脚包括：Strapping Pins(GPIO12(MTDI)、 GPIO0、 GPIO2、 GPIO15(MTDO)、 GPIO5)+GPIO13？
具体原因参考 esp32_datasheet_en_3.0 page:10

• USB转UART单元：由于大多数个人电脑已经取消标准的RS232通信接口，因此与芯片的串口通信需要一个桥接芯片，V2板载的CP2102就是其中之一，其他比较熟悉的还有CH340等芯片。这个芯片除了完成串口通信功能外，还能在串口刷程序时，自动触发芯片进入Download Boot模式，不再需要手动按Boot按钮十分方便。

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3、如何实现启动模式的自动切换？

3.1. 硬件设计方案

芯片一般在正常工作前，会检测某些特定管脚（boot，有些芯片有多个boot引脚）的电平，来决定运行于何种模式。ESP32在复位之前如果 GPIO0 / GPIO2 同时为低电平，会进入下载模式，等待串口通信信息。如果我们拿到的是模组，下载程序时需要在复位前把这两个引脚拉低，下载完成后，再将GPIO0恢复高电平。

如果拿到的像v2这种带有cp2102的开发板，这个工作可以省去，下载程序时，会自动切换到下载模式，非常方便。这一节我们先讨论一下这种机制的硬件实现。

CP2102大部分的管脚是无效端口，与ESP32直接相连的有RXD、TXD,分别对应串口收发，DTR和RTS为串口的流控位，做了一个逻辑处理，然后输入到ESP32管脚上。可以通过三极管的导通性分析，注意在两个三极管都截止时，EN和IO0因为有上拉电阻，所以都为1。

效果就是当DTR有信号（=1），RTS无信号时（=0），硬件复位（EN=0）.

当DTR无信号（=0），RTS有信号时（=1），相当于BOOT按键被按下（IO0=0）.

RTS、CTS、DSR和DTR为控制信号，其含义参考： EIA RS-232-C标准

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3.2. 软件设计方案

第1小节，我们在硬件原理图上发现cp2102可以通过设置DTR和RST来触发ESP32的boot和EN。那么DTR和RST如何被触发呢？我会在下一篇文章中会从软件方面继续探究。