Guida per l'utente della scheda di sviluppo display touch capacitivo WAVESHARE ESP32-S3 da 4.3 pollici

Descrizione del prodotto
ESP32-S3-Touch-LCD-4.3 è progettato per lo sviluppo rapido di HMI e altre applicazioni ESP32-S3. È dotato di una gamma di interfacce per scopi di connettività e sviluppo.

Caratteristiche

ESP32-S3N8R8 USB di tipo C
Descrizione hardware
Interfaccia integrata
Porta UART, connettore USB, interfaccia sensore, interfaccia CAN, interfaccia I2C, interfaccia RS485, header batteria PH2.0

Descrizione hardware
L'ESP32-S3-Touch-LCD-4.3 è dotato di varie interfacce integrate tra cui UART, USB, sensore, CAN, I2C, RS485 e header della batteria per una gestione efficiente di carica e scarica.

Dettagli dell'interfaccia integrata

Porta UART: Chip CH343P per connettività da USB a UART.
Connettore USB: GPIO19(DP) e GPIO20(DN) per connessioni USB.
Interfaccia sensore: Collegato a GPIO6 come ADC per l'integrazione del kit sensore.

PUÒ interfaccia: Supporta l'interfaccia USB con chip FSUSB42UMX.
Interfaccia I2C: Utilizza i pin GPIO8(SDA) e GPIO9(SCL) per la connettività del bus I2C.
Interfaccia RS485: Circuiti di interfaccia RS485 integrati per la comunicazione diretta.
Intestazione della batteria PH2.0: Chip di gestione efficiente della carica e della scarica per il supporto della batteria al litio.

Domande frequenti

D: Qual è il frame rate medio per l'esecuzione del benchmark LVGL su ESP-IDF v5.1?
R: Il frame rate medio è di 41 FPS quando si esegue il benchmark LVGL esample su un singolo core in ESP-IDF v5.1.
D: Qual è la capacità della batteria consigliata per la presa della batteria al litio PH2.0?
R: Si consiglia di utilizzare una batteria a cella singola con una capacità inferiore a 2000 mAh con la presa per batteria al litio PH2.0.

ESP32-S3-Touch-LCD-4.3

Sopraview

Introduzione

ESP32-S3-Touch-LCD-4.3 è una scheda di sviluppo microcontrollore con WiFi a 2.4 GHz e supporto BLE 5 e integra Flash e PSRAM ad alta capacità. Il touch screen capacitivo integrato da 4.3 pollici può eseguire senza problemi programmi GUI come LVGL. Combinato con varie interfacce periferiche, è adatto per lo sviluppo rapido dell'HMI e di altre applicazioni ESP32-S3.

Caratteristiche

Dotato di processore dual-core Xtensa LX32 a 7 bit, frequenza principale fino a 240 MHz.

Supporta Wi-Fi a 2.4 GHz (802.11 b/g/n) e Bluetooth 5 (LE), con antenna integrata.
512 KB di SRAM e 384 KB di ROM integrati, con PSRAM da 8 MB e Flash da 8 MB integrati.

Display touch capacitivo integrato da 4.3 pollici, risoluzione 800×480, colori 65K.
Supporta il controllo touch capacitivo tramite interfaccia I2C, tocco a 5 punti con supporto di interruzione.
CAN integrato, RS485, interfaccia I2C e slot per schede TF, integrano la porta USB a piena velocità.

Supporta orologio flessibile, impostazione indipendente dall'alimentatore del modulo e altri controlli per ottenere un basso consumo energetico in diversi scenari.

Descrizione hardware

Interfaccia integrata

Porta UART: utilizzare il chip CH343P per USB a UART per collegare il pin UART_TXD (GPIO43) e UART_RXD (GPIO44) dell'ESP32-S3. che serve per la programmazione del firmware e la stampa del registro.

Connettore USB: GPIO19(DP) e GPIO20(DN) sono i pin USB di ESP32-S3, che possono essere collegati alle telecamere con protocollo UVC. Per maggiori dettagli sul driver UVC, è possibile fare riferimento a questo collegamento.
Interfaccia sensore: questa interfaccia è collegata a GPIO6 come ADC, che può essere collegata al kit sensore.

Interfaccia CAN: può essere utilizzata anche come interfaccia USB, è possibile commutare CAN/USB con il chip FSUSB42UMX. L'interfaccia USB viene utilizzata per impostazione predefinita (quando il pin USB_SEL di FSUSB42UMX è impostato su LOW).
Interfaccia I2C: ESP32-S3 fornisce hardware multi-lane, attualmente utilizza i pin GPIO8 (SDA) e GPIO9 (SCL) come bus I2C per caricare chip di espansione IO, interfaccia touch e interfaccia I2C.

Interfaccia RS485: la scheda di sviluppo integrata nei circuiti di interfaccia RS485 per la connessione diretta alla comunicazione del dispositivo RS485 e supporta la commutazione automatica della modalità ricetrasmettitore del circuito RS485.
Intestazione batteria PH2.0: la scheda di sviluppo utilizza l'efficiente chip di gestione della carica e dello scaricamento CS8501. Può potenziare una batteria al litio a cella singola fino a 5 V. Attualmente, la corrente di carica è fissata a 580 mA e gli utenti possono modificare la corrente di carica sostituendo il resistore R45. Per maggiori dettagli, è possibile fare riferimento al diagramma schematico.

Definizione del PIN

Connessione hardware

ESP32-S3-Touch-LCD-4.3 è dotato di un circuito di download automatico integrato. La porta di tipo C, contrassegnata con UART, viene utilizzata per i download e la registrazione dei programmi. Una volta scaricato il programma, eseguitelo premendo il pulsante RESET.
Si prega di tenere altri metalli o materiali plastici lontani dall'area dell'antenna PCB durante l'uso.

La scheda di sviluppo utilizza un connettore PH2.0 per estendere i pin periferici ADC, CAN, I2C e RS485. Utilizzare un connettore maschio DuPont da PH2.0 a 2.54 mm per collegare i componenti del sensore.
Poiché lo schermo da 4.3 pollici occupa la maggior parte dei pin GPIO, puoi utilizzare un chip CH422G per espandere IO per funzioni come reset e controllo della retroilluminazione.

Per impostazione predefinita, le interfacce periferiche CAN e RS485 si collegano a un resistore da 120 ohm utilizzando i ponticelli. Facoltativamente, collegare NC per annullare la resistenza di terminazione.
La scheda SD utilizza la comunicazione SPI. Si noti che il pin SD_CS deve essere pilotato da EXIO4 del CH422G.

Altre note

Il frame rate medio per l'esecuzione del benchmark LVGL esample su un singolo core in ESP-IDF v5.1 è 41 FPS. Prima della compilazione è necessario abilitare 120M PSRAM.
La presa della batteria al litio PH2.0 supporta solo una singola batteria al litio da 3.7 V. Non utilizzare più set di pacchi batteria per caricare e scaricare contemporaneamente. Si consiglia di utilizzare una batteria a cella singola con una capacità inferiore a 2000 mAh.

Dimensioni

Impostazione dell'ambiente
Il framework software per le schede di sviluppo della serie ESP32 è stato completato ed è possibile utilizzare CircuitPython, MicroPython e C/C++ (Arduino, ESP-IDF) per la prototipazione rapida dello sviluppo del prodotto. Ecco una breve introduzione a questi tre approcci di sviluppo:

Installazione ufficiale della libreria C/C++:

Tutorial sullo sviluppo di Arduino serie ESP32.
Tutorial sullo sviluppo ESP-IDF della serie ESP32.

MicroPython è un'implementazione efficiente del linguaggio di programmazione Python 3. Include un piccolo sottoinsieme della libreria standard Python ed è stato ottimizzato per funzionare su microcontrollori e ambienti con risorse limitate.

È possibile fare riferimento alla documentazione di sviluppo per lo sviluppo di applicazioni correlate a MicroPython.
La libreria GitHub per MicroPython consente la ricompilazione per lo sviluppo personalizzato.

L'impostazione dell'ambiente è supportata su Windows 10. Gli utenti possono selezionare i codici Arduino/Visual Studio (ESP-IDF) come IDE da sviluppare. Per Mac/Linux, gli utenti possono fare riferimento all'introduzione ufficiale.

ESP-IDF

Installazione ESP-IDF

Arduino

Scarica e installa l'IDE di Arduino.
Installa ESP32 sull'IDE Arduino come mostrato di seguito e puoi fare riferimento a questo collegamento.
Compila il seguente collegamento nel Gestore schede aggiuntive URLs della schermata Impostazioni sotto File -> Preferenze e salva.

https://raw.githubusercontent.com/espressif/arduino-esp32/gh-pages/package_esp32_index.json

Cerca esp32 su Board Manager per installarlo e riavvia l'IDE Arduino per avere effetto.

Apri l'IDE di Arduino e nota che Strumenti nella barra dei menu seleziona la Flash corrispondente (8 MB) e abilita la PSRAM (OPI da 8 MB), come mostrato nella figura seguente.

Installazione della libreria

Le librerie TFT_SPI e lvgl richiedono la configurazione files dopo l'installazione. Si consiglia di utilizzare direttamente ESP32_Display_Panel, ESP32_IO_Expander nelle cartelle s3-4.3-libraries e lvgl, insieme a ESP_Panel_Conf.h e lv_conf.h files e copiateli nella directory C:\Users\xxxx\Documents\Arduino\libraries. Tieni presente che "xxxx" rappresenta il nome utente del tuo computer.

Dopo aver copiato:

Sample Demo

Arduino

Nota: Prima di utilizzare le demo di Arduino, controlla se l'ambiente IDE di Arduino e le impostazioni di download sono configurati correttamente. Per i dettagli, controlla la configurazione di Arduino.

UART_Test
Prendi UART_Test come example, UART_Test può essere utilizzato per testare l'interfaccia UART. Questa interfaccia può connettersi a GPIO43(TXD) e GPIO44(RXD) come UART0.

Dopo aver programmato il codice, collegare il cavo da USB a tipo C all'interfaccia "UART" di tipo C. Apri l'assistente per il debug della porta seriale e invia un messaggio a ESP32-S3-Touch-LCD-4.3. ESP32-S3-Touch-LCD-4.3 restituirà il messaggio ricevuto all'assistente di debug della porta seriale. Tieni presente che devi selezionare la porta COM e la velocità di trasmissione corrette. Controllare "AddCrLf" prima di inviare il messaggio.

Sensore_AD
Sensore_AD esample viene utilizzato per testare l'utilizzo della presa AD del sensore. Questa interfaccia si collega al GPIO6 per l'utilizzo dell'ADC e può essere collegata ai kit sensori e così via.

Dopo aver masterizzato il codice, collegare la presa AD del sensore a “HY2.0 2P to DuPont male head 3P 10cm”. È quindi possibile aprire l'assistente per il debug della porta seriale per osservare i dati letti dal pin AD. Il “valore analogico ADC” rappresenta il valore analogico letto dall'ADC, mentre il “valore millivolt ADC” rappresenta il valore ADC convertito in millivolt.
Quando si cortocircuita il pin AD con il pin GND, il valore letto è come mostrato nel diagramma seguente:

Quando si cortocircuita il pin AD con il pin 3V3, il valore letto è come mostrato nella figura seguente:

I2C_Test
I2C_Test esample serve per testare il socket I2C e questa interfaccia può connettersi a GPIO8(SDA) e GPIO9(SCL) per la comunicazione I2C.

Usando questo esample per pilotare il sensore ambientale BME680 e prima di modificarlo è necessario installare la "libreria sensori BME68x" tramite LIBRARY MANAGER.
Dopo aver programmato il codice, la presa I2C viene collegata a “HY2.0 2P to DuPont male head 4P 10cm” e collegata al sensore ambientale BME680. Questo sensore è in grado di rilevare temperatura, umidità, pressione atmosferica e livelli di gas. Aprendo l'assistente di debug della porta seriale, è possibile osservare: ① per la temperatura (°C), ② per la pressione atmosferica (Pa), ③ per l'umidità relativa (%RH), ④ per la resistenza al gas (ohm) e ⑤ per la resistenza del sensore stato.

RS485_Prova
RS485_Test esample serve per testare la presa RS-485 e questa interfaccia può connettersi a GPIO15(TXD) e GPIO16(RXD) per la comunicazione RS485.

Questa demo richiede USB TO RS485 (B). Dopo aver programmato il codice, la presa RS-485 può essere collegata a USB TO RS485 (B) tramite un “HY2.0 2P to DuPont male head 2P 10cm” e quindi collegarla al PC.
Apri l'assistente per il debug della porta seriale e invia un messaggio RS485 a ESP32-S3-Touch-LCD-4.3. L'ESP32-S3-Touch-LCD-4.3 restituirà il messaggio ricevuto all'assistente di debug della porta seriale. Assicurarsi di selezionare la porta COM e la velocità di trasmissione corrette. Prima di inviare il messaggio, seleziona "AddCrLf" per aggiungere un ritorno a capo e un avanzamento riga.

SD_Test
L'SD_Test esample viene utilizzato per testare il socket della scheda SD. Prima di utilizzarlo, inserire una scheda SD.

Dopo aver masterizzato il codice, ESP32-S3-Touch-*LCD-4.3 riconoscerà il tipo e la dimensione della scheda SD e procederà con file operazioni come la creazione, l'eliminazione, la modifica e l'interrogazione files.

Trasmissione TWAI
TWAItrasmissione esample serve per testare la presa CAN e questa interfaccia può connettersi a GPIO20(TXD) e GPIO19(RXD) per la comunicazione CAN.

Dopo aver programmato il codice, utilizzare il cavo “HY2.0 2P a DuPont maschio testa 2P rosso-nero 10 cm” e collegare i pin CAN H e CAN L dell'ESP32-S3-Touch-LCD-4.3 all'USB-CAN- UN .
Una volta aperto l'assistente per il debug della porta seriale, dovresti osservare che Esp32-s3-touch-lcd-4.3 ha iniziato a inviare messaggi CAN.

Collegare USB-CAN-A al computer e aprire il software del computer superiore USB-CAN-A_TOOL_2.0. Selezionare la porta COM corrispondente, impostare la velocità di trasmissione su 2000000 come mostrato nell'immagine e impostare la velocità di trasmissione CAN su 50.000 Kbps. Questa configurazione ti consentirà di farlo view i messaggi CAN inviati dall'Esp32-s3-touch-lcd-4.3.

TWAIreceive
TWAIRicevi esample serve per testare la presa CAN e questa interfaccia può connettersi a GPIO20(TXD) e GPIO19(RXD) per la comunicazione CAN.

Dopo aver caricato il codice, utilizzare il cavo "HY2.0 2P a DuPont maschio testa 2P rosso-nero 10 cm" per collegare i pin CAN H e CAN L dell'ESP32-S3-Touch-LCD-4.3 all'USB-CAN-A .
Collegare USB-CAN-A al computer e aprire il software del computer superiore USB-CAN-A_TOOL_2.0. Selezionare la porta COM corrispondente, impostare il baud rate della porta su 2000000 come indicato nell'immagine e impostare il baud rate CAN su 500.000 Kbps. Con queste impostazioni sarai in grado di inviare messaggi CAN all'Esp32-s3-touch-lcd-4.3.

lvgl_Porting
lvgl_Porting esample serve per testare il touch screen RGB.

Dopo aver caricato il codice, puoi provare a toccarlo. Inoltre, forniamo il porting LVGL example per gli utenti (se non c'è risposta sullo schermo dopo aver masterizzato il codice, controlla se le impostazioni IDE Arduino -> Strumenti sono configurate correttamente: scegli la Flash corrispondente (8MB) e abilita PSRAM (OPI 8MB)).

DrawColorBar
DrawColorBar esample serve per testare lo schermo RGB.

Dopo aver caricato il codice, dovresti osservare lo schermo che mostra bande di colore blu, verde e rosso. Se lo schermo non mostra alcuna risposta dopo aver masterizzato il codice, controlla se le impostazioni dell'IDE Arduino -> Strumenti sono configurate correttamente: scegli la Flash corrispondente (8MB) e abilita PSRAM (OPI 8MB).

ESP-IDF

Nota: Prima di utilizzare ESP-IDF example, assicurati che l'ambiente ESP-IDF e le impostazioni di download siano configurati correttamente. È possibile fare riferimento all'impostazione dell'ambiente ESP-IDF per istruzioni specifiche su come controllarli e configurarli.

esp32-s3-lcd-4.3-b-i2c_tools

esp32-s3-lcd-4.3-b-i2c_tools esample viene utilizzato per testare il socket I2C eseguendo la scansione di vari indirizzi di dispositivi I2C.
Dopo aver caricato il codice, collega il dispositivo I2C (per questo esample, stiamo utilizzando il sensore ambientale BME680) ai pin corrispondenti su ESP32-S3-Touch-LCD-4.3. Apri l'assistente per il debug della porta seriale, seleziona una velocità di trasmissione di 115200 e apri la porta COM corrispondente per la comunicazione (assicurati di disabilitare prima la porta COM di ESP-IDF, poiché potrebbe occupare la porta COM e impedire l'accesso alla porta seriale).
Premere il tasto Reset dell'ESP32-S3-Touch-LCD-4.3, SSCOM stampa il messaggio, inserire "i2cdetect" come mostrato di seguito. Viene stampato "77" e il test del socket I2C viene superato.

uart_echo
uart_echo esample serve per testare la presa RS485.

Dopo aver caricato il codice, collega USB TO RS485 e ESP32-S3-Touch-LCD-4.3 tramite i pin A e B. Aprire SSCOM per selezionare la porta COM corrispondente per la comunicazione dopo aver collegato USB TO RS485 al PC.
Selezionare la velocità di trasmissione come 115200 come mostrato di seguito. Quando invii un carattere, viene ripetuto e visualizzato. Questo è un buon indicatore del fatto che la presa RS485 funziona come previsto.

twai_network_master
twai_network_master esample serve per testare la presa CAN.

Dopo aver caricato il codice, utilizzare il cavo "HY2.0 2P a DuPont maschio testa 2P rosso-nero 10 cm" per collegare i pin CAN H e CAN L dell'ESP32-S3-Touch-LCD-4.3 all'USB-CAN-A .

Collegare USB-CAN-A al computer e aprire il software del computer superiore USB-CAN-A_TOOL_2.0. Selezionare la porta COM corrispondente, impostare la velocità di trasmissione della porta su 2000000 come mostrato nell'immagine e impostare una velocità di trasmissione personalizzata di 25.000 Kbps (regolando il buffer di fase 1 e il buffer di fase 2 se necessario).

Premendo il pulsante Reset sull'ESP32-S3-Touch-LCD-4.3 si provoca la stampa dei dati nel campo dati di USBCANV2.0, confermando il successo del test della presa CAN.

dimostrazione1
demo1 esample serve per testare l'effetto di visualizzazione dello schermo.

Risorsa

Documento

Diagramma schematico
ESP32 Documentazione di Arduino Core arduino-esp32
ESP-IDF
ESP32-S3-Touch-LCD-4.3 Disegno 3D

Dimostrazione

ESP32-S3-Touch-LCD-4.3_librerie
Sampla demo

Software

assistente per la porta seriale sscom
IDE Arduino
UCANV2.0.exe

Scheda dati

Scheda tecnica della serie ESP32-S3
Scheda tecnica ESP32-S3 Wroom
Scheda tecnica CH343
TJA1051

Domande frequenti

Domanda: Errore di ricezione CAN ESP32-S3-Touch-LCD-4.3?
Risposta:

Riavviare la porta COM in UCANV2.0.exe e premere più volte il pulsante di ripristino ESP32-S3-Touch-LCD-4.3.
Deseleziona DTR e RTS nell'assistente di debug della porta seriale.

Domanda:ESP32-S3-Touch-LCD-4.3 non mostra alcuna risposta dopo aver programmato un programma Arduino per la visualizzazione dello schermo RGB?
Risposta:
Se non viene visualizzata alcuna risposta sullo schermo dopo aver programmato il codice, verificare se sono impostate le configurazioni corrette in Arduino IDE -> Strumenti: scegliere la Flash corrispondente (8 MB) e abilitare PSRAM (8 MB OPI).

Domanda:ESP32-S3-Touch-LCD-4.3 non riesce a compilare una demo di Arduino per lo schermo RGB e mostra errori?
Risposta:
Controlla se la libreria "s3-4.3-libraries" è installata. Fare riferimento ai passaggi di installazione.

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Documenti / Risorse

WAVESHARE ESP32-S3 Scheda di sviluppo display touch capacitivo da 4.3 pollici [pdf] Guida utente
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Riferimenti

Manuale d'uso

WAVESHARE ESP32-S3 Scheda di sviluppo display touch capacitivo da 4.3 pollici