LCD WIKI E32R32P, E32N32P 3.2 pollici IPS ESP32-32E 
Manuale utente del modulo display

La directory delle risorse è mostrata nella figura seguente:

Figura 1.1 Catalogo del pacchetto informativo sul prodotto

Le fasi di sviluppo del software del modulo display sono le seguenti:

A. Costruire un ambiente di sviluppo software per la piattaforma ESP32;
B. se necessario, importare librerie software di terze parti come base per lo sviluppo;
C. aprire il progetto software da sottoporre a debug, è anche possibile creare un nuovo progetto software;
D. accendere il modulo display, compilare e scaricare il programma di debug, quindi verificare l'effetto dell'esecuzione del software;
E. l'effetto del software non raggiunge quello previsto, continuare a modificare il codice del programma, quindi compilare e scaricare, finché l'effetto non raggiunge quello previsto;

Per maggiori dettagli sui passaggi precedenti, consultare la documentazione nella directory 1-Demo.

3.1. Finitaview delle risorse hardware del modulo viene visualizzato
Le risorse hardware del modulo sono mostrate nelle due figure seguenti:

Figura 3.1 Risorse hardware del modulo 1

Figura 3.2 Risorse hardware del modulo 2

Le risorse hardware sono descritte come segue:

La dimensione del display LCD è di 3.2 pollici, il driver IC è ST7789 e la risoluzione è 240×320. L'ESP32 è collegato tramite un'interfaccia di comunicazione SPI a 4 fili.

A. Introduzione al controller ST7789

Il controller ST7789 supporta una risoluzione massima di 240*320 e una GRAM di 172800 byte. Supporta anche bus dati per porte parallele a 8 bit, 9 bit, 16 bit e 18 bit. Supporta anche porte seriali SPI a 3 e 4 fili. Poiché il controllo parallelo richiede un numero elevato di porte IO, il più comune è il controllo della porta seriale SPI. L'ST7789 supporta anche display a colori RGB 65K, 262K, il colore del display è molto ricco, mentre supporta la visualizzazione rotante e la visualizzazione a scorrimento e la riproduzione video, la visualizzazione in vari modi.

Il controller ST7789 utilizza 16 bit (RGB565) per controllare un display pixel, quindi può visualizzare fino a 65K colori per pixel. L'impostazione dell'indirizzo dei pixel viene eseguita nell'ordine di righe e colonne e la direzione di incremento e decremento è determinata dalla modalità di scansione. Il metodo di visualizzazione ST7789 viene eseguito impostando l'indirizzo e quindi impostando il valore del colore.

B. Introduzione al protocollo di comunicazione SPI

La tempistica della modalità di scrittura del bus SPI a 4 fili è mostrata nella figura seguente:

Figura 3.3 Temporizzazione della modalità di scrittura del bus SPI a 4 fili

CSX è una selezione di chip slave e il chip verrà abilitato solo quando CSX è a basso livello di potenza.
D/CX è il pin di controllo dati/comandi del chip. Quando DCX scrive comandi a livelli bassi, i dati vengono scritti a livelli alti
SCL è il clock del bus SPI, in cui ogni fronte di salita trasmette 1 bit di dati;
SDA sono i dati trasmessi da SPI, che trasmette 8 bit di dati contemporaneamente. Il formato dei dati è mostrato nella figura seguente:

Figura 3.4 4 Formato dati di trasmissione SPI

Prima il bit alto, prima trasmetti.
Per la comunicazione SPI, i dati hanno una tempistica di trasmissione, con una combinazione di fase dell'orologio in tempo reale (CPHA) e polarità dell'orologio (CPOL):
Il livello di CPOL determina il livello di stato inattivo dell'orologio sincrono seriale, con CPOL=0, che indica un livello basso. Protocollo di trasmissione della coppia CPOL
La discussione non ha avuto molta influenza;

L'altezza del CPHA determina se l'orologio sincrono seriale raccoglie i dati sul primo o sul secondo fronte di salto dell'orologio,
Quando CPHL=0, esegue la raccolta dati al primo bordo di transizione;
La combinazione di questi due forma quattro metodi di comunicazione SPI e SPI0 è comunemente usato in Cina, dove CPHL=0 e CPOL=0

2) Touch screen resistivo
Il touch screen resistivo è da 3.2 pollici ed è collegato al circuito integrato di controllo XPT2046 tramite quattro pin: XL, XR, YU, YD.

3) Modulo ESP32-WROOM-32E
Questo modulo ha un chip ESP32-DOWD-V3 integrato, un microprocessore Xtensa dual-core LX32 a 6 bit e supporta frequenze di clock fino a 240 MHz. Ha 448 KB di ROM, 520 KB di SRAM, 16 KB di SRAM RTC e 4 MB di Flash QSPI. Sono supportati i moduli WIFI a 2.4 GHz, Bluetooth V4.2 e Bluetooth Low Power. 26 GPIO esterni, supporto per scheda SD,
UART, SPI, SDIO, I2C, LED PWM, motore PWM, I2S, IR, contatore di impulsi, GPIO, sensore tattile capacitivo, ADC, DAC, TWAI e altre periferiche.

4) Slot per scheda MicroSD
Utilizzando la modalità di comunicazione SPI e la connessione ESP32, supporta schede MicroSD di varie capacità.

5) LED RGB a tre colori
Per indicare lo stato di esecuzione del programma è possibile utilizzare luci LED rosse, verdi e blu.

6) Porta seriale
Per la comunicazione tramite porta seriale viene utilizzato un modulo porta seriale esterno.

7) USB a porta seriale e circuito di download con un clic
Il dispositivo principale è CH340C, un'estremità è collegata alla porta USB del computer, l'altra estremità è collegata alla porta seriale ESP32, in modo da realizzare la porta seriale USB-TTL.
Inoltre, è presente anche un circuito di download con un clic, ovvero quando si scarica il programma, questo può entrare automaticamente nella modalità di download, senza dover toccare l'esterno.

8) Interfaccia della batteria
Interfaccia a due pin, uno per l'elettrodo positivo, uno per l'elettrodo negativo, per accedere all'alimentazione della batteria e alla ricarica.

9) Circuito di gestione della carica e scarica della batteria
Il dispositivo principale è TP4054, questo circuito può controllare la corrente di carica della batteria, caricandola in modo sicuro fino allo stato di saturazione, ma può anche controllarne in modo sicuro la scarica.

10) Tasto BOOT
Dopo che il modulo display è acceso, premendo si abbasserà IO0. Se nel momento in cui il modulo è acceso o l'ESP32 è resettato, abbassando IO0 si entrerà in modalità download. Altri casi possono essere usati come pulsanti normali.

11) Interfaccia di tipo C
Interfaccia di alimentazione principale e interfaccia di download del programma del modulo display. Collegare USB alla porta seriale e al circuito di download con un clic, può essere utilizzato per alimentazione, download e comunicazione seriale.

12) Da 5 V a 3.3 V di tensionetage Circuito regolatore
Il dispositivo principale è il regolatore LDO ME6217C33M5G. Il voltagIl circuito regolatore supporta un'ampia tensione di 2V~6.5Vtage ingresso, 3.3 V di tensione stabiletage uscita, e la corrente di uscita massima è 800mA, che può soddisfare pienamente il voltage e requisiti attuali del modulo display.

13) Tasto RESET
Dopo aver acceso il modulo display, premendo si abbasserà il pin di reset dell'ESP32 (lo stato predefinito è pull-up), in modo da ottenere la funzione di reset.

14) Circuito di controllo del touch screen resistivo
Il dispositivo principale è XPT2046, che comunica con ESP32 tramite SPI.
Questo circuito costituisce il ponte tra il touch screen resistivo e il master ESP32, ed è responsabile della trasmissione dei dati presenti sul touch screen al master ESP32, in modo da ottenere le coordinate del punto di tocco.

15) Espandi il pin di input
Le due porte di input IO inutilizzate sul modulo ESP32 sono state progettate per l'uso periferico.

16) Circuito di controllo della retroilluminazione
Il dispositivo principale è il tubo a effetto di campo BSS138. Un'estremità di questo circuito è collegata al pin di controllo della retroilluminazione sul master ESP32 e l'altra estremità è collegata al polo negativo del LED di retroilluminazione dello schermo LCD lamp. Sollevare il perno di controllo della retroilluminazione, retroilluminazione, altrimenti spenta.

17) Interfaccia altoparlante
I terminali di cablaggio devono essere collegati verticalmente. Utilizzati per accedere a diffusori mono e altoparlanti.

18) Potenza audio AmpCircuito lificatore
Il dispositivo principale è l'audio FM8002E amplifier IC. Un'estremità di questo circuito è collegata al pin di uscita del valore DAC audio ESP32 e l'altra estremità è collegata all'interfaccia del corno. La funzione di questo circuito è quella di pilotare un piccolo corno o altoparlante per fargli suonare. Per un'alimentazione a 5 V, la potenza massima di pilotaggio è 1.5 W (carico 8 ohm) o 2 W (carico 4 ohm).

19) Interfaccia periferica SPI
Interfaccia orizzontale a 4 fili. Porta fuori un pin di selezione chip inutilizzato e un pin di interfaccia SPI utilizzato dalla scheda MicroSD, che può essere utilizzato per dispositivi SPI esterni o normali porte IO.

20) Interfaccia periferica I2C
Interfaccia orizzontale a 4 fili. Portare fuori i due pin inutilizzati per creare un'interfaccia I2C, che può essere utilizzata per dispositivi IIC esterni o normali porte IO.

Figura 3.5 Circuito di interfaccia di tipo C

In questo circuito, D1 è il diodo Schottky, che viene utilizzato per impedire l'inversione della corrente. Da D2 a D4 sono diodi di protezione da sovratensione elettrostatica per impedire che il modulo display venga danneggiato a causa di una tensione eccessiva.tage o cortocircuito. R1 è la resistenza pull-down. USB1 è un bus Type-C. Il modulo display si collega all'alimentatore Type-C, scarica programmi e comunica tramite porta seriale tramite USB1. Dove +5V e GND sono tensione di alimentazione positivatagI segnali e e di terra USB_D- e USB_D+ sono segnali USB differenziali, che vengono trasmessi al circuito USB-seriale integrato.

Figura 3.6 voltagcircuito regolatore e

In questo circuito, C16~C19 è il condensatore del filtro di bypass, che viene utilizzato per mantenere la stabilità della tensione di ingressotage e l'uscita voltage. L'U1 è un LDO da 5 V a 3.3 V con il numero di modello ME6217C33M5G. Poiché la maggior parte dei circuiti sul modulo display necessita di alimentazione a 3.3 V e l'ingresso di alimentazione dell'interfaccia Type-C è sostanzialmente di 5 V, quindi il voltagÈ necessario un circuito di conversione del regolatore.

Figura 3.7 Circuito di controllo del touch screen resistivo

In questo circuito, C25 e C27 sono condensatori di filtro di bypass, che vengono utilizzati per mantenere la tensione di ingressotage stabilità. R22 e R32 sono resistori pull-up utilizzati per mantenere alto lo stato predefinito del pin. U4 è il circuito integrato di controllo XPT2046, la cui funzione è quella di ottenere la coordinata voltage valore del punto di tocco del touch screen di resistenza tramite quattro pin X+, X-, Y+, Y-, e quindi tramite conversione ADC, il valore ADC viene trasmesso al master ESP32. Il master ESP32 converte quindi il valore ADC nel valore delle coordinate pixel del display. L'XPT2046 comunica con il master ESP32 tramite il bus SPI e poiché condivide il bus SPI con il display, lo stato di abilitazione è controllato tramite il pin CS. Il pin PEN è un pin di interruzione del tocco e il livello di input è basso quando si verifica un evento di tocco.

Figura 3.8 Circuito USB-porta seriale e download con un clic

In questo circuito, U3 è un IC USB-seriale CH340C, che non necessita di un oscillatore a cristallo esterno per facilitare la progettazione del circuito. C6 è un condensatore di filtro di bypass utilizzato per mantenere la tensione di ingressotage stabilità. Q1 e Q2 sono triodi di tipo NPN, e R6 e R7 sono resistori di limitazione della corrente di base del triodo. La funzione di questo circuito è di realizzare la funzione USB su porta seriale e download con un clic. Il segnale USB è in ingresso e in uscita tramite pin UD+ e UD-, e viene trasmesso al master ESP32 tramite pin RXD e TXD dopo la conversione. Principio del circuito di download con un clic:

A. I pin RST e DTR del CH340C emettono un livello alto per impostazione predefinita. In questo momento, il triodo Q1 e Q2 non sono accesi e i pin IO0 e i pin di reset del controllo principale ESP32 sono portati a livello alto.
B. I pin RST e DTR del CH340C emettono livelli bassi, in questo momento i triodi Q1 e Q2 non sono ancora accesi e i pin IO0 e i pin di reset del controllo principale dell'ESP32 sono ancora attivati ​​a livelli alti.
C. Il pin RST del CH340C rimane invariato e il pin DTR emette un livello alto. In questo momento, Q1 è ancora tagliato, Q2 è acceso, il pin IO0 del master ESP32 è ancora tirato su e il pin di reset è tirato giù e l'ESP32 entra nello stato di reset.
D. Il pin RST del CH340C emette un livello alto, il pin DTR emette un livello basso, in questo momento Q1 è acceso, Q2 è spento, il pin di reset del controllo principale dell'ESP32 non diventerà immediatamente alto perché il condensatore collegato è carico, l'ESP32 è ancora nello stato di reset e il pin IO0 viene immediatamente abbassato, in questo momento entrerà nella modalità download.

Figura 3.9 Potenza audio ampcircuito lificatore

In questo circuito, R23, C7, C8 e C9 costituiscono il circuito del filtro RC, mentre R10 e R13 sono le resistenze di regolazione del guadagno dell'operazionale. amplifier. Quando il valore di resistenza di R13 non cambia, più piccolo è il valore di resistenza di R10, più grande è il volume dell'altoparlante esterno. C10 e C11 sono condensatori di accoppiamento di ingresso. R11 è la resistenza di pull-up. JP1 è la porta corno/altoparlante. U5 è la potenza audio FM8002E. amplifier IC. Dopo l'input da AUDIO_IN, il segnale DAC audio è amplified dal guadagno FM8002E e dall'uscita all'altoparlante/altoparlante tramite i pin VO1 e VO2. SHUTDOWN è il pin di abilitazione per FM8002E. Il livello basso è abilitato. Per impostazione predefinita, il livello alto è abilitato.

Figura 3.10 Circuito di controllo principale ESP32-WROOM-32E

In questo circuito, C4 e C5 sono condensatori di filtro di bypass e U2 sono moduli ESP32-WROOM-32E. Per i dettagli sul circuito interno di questo modulo, fare riferimento alla documentazione ufficiale.

Figura 3.11 Circuito di reset della chiave

In questo circuito, KEY1 è la chiave, R4 è il resistore pull-up e C3 è il condensatore di ritardo. Principio di reset:

A. Dopo l'accensione, C3 si carica. In questo momento, C3 equivale a cortocircuito, il pin RESET è messo a terra, ESP32 entra nello stato di reset.
B. Quando C3 è carico, C3 equivale a un circuito aperto, il pin RESET viene attivato, il reset dell'ESP32 è completato e l'ESP32 entra nel normale stato di funzionamento.
C. Quando si preme KEY1, il pin RESET viene messo a terra, ESP32 entra nello stato di reset e C3 viene scaricato tramite KEY1.
D. Quando KEY1 viene rilasciato, C3 è carico. In questo momento, C3 equivale a cortocircuito, il pin RESET è messo a terra, ESP32 è ancora nello stato RESET. Dopo che C3 è carico, il pin reset viene tirato su, ESP32 viene resettato ed entra nel normale stato di funzionamento.

Se il RESET non riesce, il valore di tolleranza di C3 può essere opportunamente aumentato per ritardare il tempo di basso livello del pin di reset.

Figura 3.12 Circuito di interfaccia del modulo seriale

In questo circuito, P2 è un 4P 1.25mm pitch seat, R29 e R30 sono resistori di bilanciamento di impedenza e Q5 è un tubo a effetto di campo che controlla l'alimentazione di ingresso a 5V. R31 è un resistore pull-down. Collega RXD0 e TXD0 ai pin seriali e fornisci alimentazione agli altri due pin. Questa porta è collegata alla stessa porta seriale del modulo porta USB-seriale integrato.

Figura 3.13 Circuiti di interfaccia periferica ed IO estesi

In questo circuito, P3 e P4 sono sedi 4P con passo 1.25 mm e JP3 sono sedi 2P con passo 1.25 mm. R33 e R34 sono resistori pull-up pin I2C. I pin SPI_CLK, SPI_MISO, SPI_MOSI sono condivisi con i pin SPI della scheda MicroSD. I pin SPI_CS, IIC_SCL, IIC_SDA, IO35, IO39 non sono utilizzati dai dispositivi di bordo, quindi vengono condotti per collegare i dispositivi SPI e IIC e possono anche essere utilizzati per IO ordinario. Cose a cui fare attenzione:

A. IO35 e IO39 possono essere solo pin di input;
B. Quando il pin IIC viene utilizzato per IO ordinario, è meglio rimuovere la resistenza pull-up R33 e R34;

Figura 3.13 Circuito di gestione della carica e scarica della batteria

In questo circuito, C20, C21, C22 e C23 sono condensatori di filtro di bypass. U6 è il circuito integrato di gestione della carica della batteria TP4054. R27 regola la corrente di carica della batteria. JP2 è un 2P con passo di 1.25 mm, collegato a una batteria. Q3 è un FET a canale P. R28 è il resistore pull-down della griglia Q3. TP4054 carica la batteria tramite il pin BAT, minore è la resistenza R27, maggiore è la corrente di carica, il massimo è 500 mA. Q3 e R28 insieme costituiscono il circuito di scarica della batteria, quando non c'è alimentazione tramite l'interfaccia Type-C, il +5V voltage è 0, quindi il gate Q3 viene abbassato al livello basso, il drain e la source sono accesi e la batteria fornisce energia all'intero modulo display. Quando alimentato tramite l'interfaccia Type-C, il +5V voltage è 5 V, quindi la porta Q3 è alta 5 V, lo scarico e la sorgente vengono interrotti e l'alimentazione della batteria viene interrotta.

Figura 3.14 Interfaccia di saldatura del cablaggio del pannello LCD 18P

In questo circuito, C24 è il condensatore del filtro di bypass e QD1 è l'interfaccia di saldatura dello schermo a cristalli liquidi 18P con passo da 0.8 mm. Il QD1 ha un pin di segnale dello schermo tattile a resistenza, schermo LCD voltage pin, pin di comunicazione SPI, pin di controllo e pin del circuito di retroilluminazione. L'ESP32 usa questi pin per controllare l'LCD e il touch screen.

Figura 3.15 Circuito del pulsante di download

In questo circuito, KEY2 è la chiave e R5 è la resistenza di pull-up. IO0 è alto per impostazione predefinita e basso quando si preme KEY2. Premere e tenere premuto KEY2, accendere o ripristinare, e l'ESP32 entrerà in modalità download. In altri casi, KEY2 può essere utilizzato come una chiave normale.

Figura 3.15 Circuito di rilevamento del livello della batteria

In questo circuito, R2 e R3 sono volumi parzialitage resistori, e C1 e C2 sono condensatori di filtro di bypass. La batteria voltage L'ingresso del segnale BAT+ passa attraverso il resistore del partitore. BAT_ADC è il volumetage il valore ad entrambe le estremità di R3, che viene trasmesso al master ESP32 tramite il pin di input, e quindi convertito dall'ADC per ottenere infine il volume della batteriatage valore. Il voltagIl partitore viene utilizzato perché l'ADC ESP32 converte un massimo di 3.3 V, mentre il volume di saturazione della batteriatage è 4.2 V, che è fuori portata. Il vol ottenutotage moltiplicato per 2 è il volume effettivo della batteriatage.

Figura 3.16 Circuito di controllo della retroilluminazione LCD

In questo circuito, R24 è la resistenza di debug e viene temporaneamente mantenuta. Q4 è il tubo a effetto di campo a canale N, R25 è la resistenza di pull-down della griglia Q4 e R26 è la resistenza di limitazione della corrente di retroilluminazione. Il LED di retroilluminazione LCD lamp è in stato parallelo, il polo positivo è collegato a 3.3 V e il polo negativo è collegato allo scarico di Q4. Quando il pin di controllo LCD_BL emette un'alta voltage, il polo di drain e source di Q4 sono accesi. In questo momento, il polo negativo della retroilluminazione LCD è collegato a terra e il LED della retroilluminazione lamp è acceso ed emette luce. Quando il pin di controllo LCD_BL emette bassa voltage, lo scarico e la sorgente di Q4 vengono interrotti e la retroilluminazione negativa dello schermo LCD viene sospesa e il LED di retroilluminazione lamp non è acceso. Per impostazione predefinita, la retroilluminazione LCD è spenta. Riducendo la resistenza R26 è possibile aumentare la luminosità massima della retroilluminazione. Inoltre, il pin LCD_BL può immettere un segnale PWM per regolare la retroilluminazione LCD.

Figura 3.17 Circuito di controllo della retroilluminazione LCD

In questo circuito, LED2 è un LED RGB a tre coloriamp, e R14~R16 è un l a tre coloriamp resistenza di limitazione della corrente. LED2 contiene luci LED rosse, verdi e blu, che sono connessioni anodo comune, IO16, IO17 e IO22 sono tre pin di controllo, che accendono le luci LED a basso livello e spengono le luci LED a livello alto

Figura 3.18 Circuito di interfaccia dello slot per scheda MicroSD

In questo circuito, SD_CARD1 è lo slot per schede MicroSD. Da R17 a R21 sono resistori pull-up per ogni pin. C26 è il condensatore del filtro di bypass. Questo circuito di interfaccia adotta la modalità di comunicazione SPI. Supporta l'archiviazione ad alta velocità delle schede MicroSD.
Si noti che questa interfaccia condivide il bus SPI con l'interfaccia periferica SPI.