【ESP8266】ESP12S/12F 最小系統(tǒng)設(shè)計(jì)及typeC自動下載電路設(shè)計(jì)
0.引言
ESP8266面向物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用的，高性價比、高度集成的 Wi-Fi MCU。
芯片ESP8266EX采用的QFN無引腳封裝，且需要搭配FLASH使用，以及設(shè)計(jì)天線；使用起來比較麻煩。
我希望使用起來更加方便，便想到了使用ESP12S/12F這種集成模組（集成FLASH、天線）。
我只需設(shè)計(jì)一個最小系統(tǒng)及typeC自動下載電路設(shè)計(jì)，就可以愉快的用到自己的項(xiàng)目中了。
解決兩個問題：
1.設(shè)計(jì)最小系統(tǒng)
2.type C自動下載電路
1.ESP8266 介紹
- ESP8266EX 樂鑫官網(wǎng)的簡介圖
- ESP12S模組
ESP12S和ESP12F模組，主要是封裝不同，其他沒什么大的區(qū)別。
ESP-12S 是由安信可公司開發(fā)的 Wi-Fi 模塊，基于ESP8266EX高性能無線 SoC。該模塊在較小尺寸封裝中囊括了晶振、FLASH、天線等元件。支持80MHz和160MHz主頻，完整的 TCP/IP 協(xié)議棧。該模塊既可以嵌入到現(xiàn)有設(shè)備添加聯(lián)網(wǎng)功能，也可以構(gòu)建獨(dú)立的網(wǎng)絡(luò)控制器。
特性介紹如下。
主要參數(shù)說明
2.ESP12S設(shè)計(jì)的關(guān)鍵信息
ESP12S采用SMD16封裝，我們要設(shè)計(jì)的自己電路，需要了解一下模組的原理圖、管教定義、封裝尺寸等等。
2.1.ESP12S原理圖
截取自 規(guī)格書。
2.2.封裝尺寸
實(shí)物圖，以及尺寸說明。
2.3.ESP12S符號及管腳定義、PCB封裝
2.3.1.ESP12S符號
2.3.2.ESP12S管腳功能說明
管腳功能說明表：
| 腳序 | 名稱 | 功能說明 |
|---|---|---|
| 1 | RST | 復(fù)位引腳，低電平有效 |
| 2 | ADC | A/D 轉(zhuǎn)換結(jié)果。輸入電壓范圍 0～1V，取值范圍：0～1024 |
| 3 | EN | 芯片使能端，高電平有效 |
| 4 | IO16 | GPIO16，與 RST 管腳相連時可做 deep sleep 的喚醒 |
| 5 | IO14 | GPIO14/HSPI_CLK/IR_T/IC_SCL/I2SI_WS |
| 6 | IO12 | GPIO12/HSPI_MISO |
| 7 | IO13 | GPIO13/HSPI_MOSI/UART0_CTS |
| 8 | VCC | 3.3V VDD；外部供電電源輸出電流建議在 500mA 以上 |
| 9 | GND | 接地 |
| 10 | IO15 | GPIO15/I2SO_BCK/HSPICS/UART0_RTS |
| 11 | IO2 | GPIO2/UART1_TXD/I2C_SDA?I2SO_WS |
| 12 | IO0 | GPIO0下載模式:外部拉低，運(yùn)行模式:懸空或者外部拉高 |
| 13 | IO4 | GPIO4 |
| 14 | RXD | UART0_RXD/GPIO3/I2SO_DATA |
| 15 | IO5 | GPIO5/IR_R |
| 16 | TXD | UART0_TXD/GPIO1 |
2.3.3.模組啟動模式的管腳電平要求
模組啟動模式，對應(yīng)的管腳電平要求說明。
| 模式 | CH_PD(EN) | RST | GPIO15 | GPIO0 | GPIO2 | TXD0 |
|---|---|---|---|---|---|---|
| 下載模式 | 高 | 高 | 低 | 低 | 高 | 高 |
| 運(yùn)行模式 | 高 | 高 | 低 | 高 | 高 | 高 |
總結(jié)：
主要是GPIO0電平不同（低：下載；高：運(yùn)行）。
其他管腳的高低電平使用上拉或下拉電阻控制。（見，前面的原理圖）
2.3.4.PCB封裝
3.最小系統(tǒng)電路設(shè)計(jì)
3.1.原理圖
采用LDO供電。將USB輸入的5V降壓到3.3V，給系統(tǒng)供電。
3.2.最小系統(tǒng)解釋
參考引腳定義以及啟動模式要求，依據(jù)推薦的應(yīng)用電路設(shè)計(jì)，
ESP12S模組原理圖并未說明上下拉電阻的大小，還是再加了一些上下拉電阻。
實(shí)測可以正常運(yùn)行。（理論上，不加上下拉電阻也可以）
4.type C自動下載電路設(shè)計(jì)
自動下載實(shí)現(xiàn)思路：
使用CH340芯片將Type C的USB信號轉(zhuǎn)換為TTL串口信號；
用DTR和RTS流控信號引腳，將ESP8266由運(yùn)行模式變更為下載模式，這樣就可以自動進(jìn)入固件燒錄而不需要手動復(fù)位等操作。
4.1.自動下載電路原理圖
4.2.自動下載電路解析
4.2.1 Type C接口
4.2.1.1 Type C管腳定義
type c全功能有24pin，上下各12個。（如下圖所示）
引腳功能定義
| Pin | 名稱 | 功能描述 | Pin | 名稱 | 功能描述 |
|---|---|---|---|---|---|
| A1 | GND | 接地 | B12 | GND | 接地 |
| A2 | SSTXp1 | SuperSpeed差分信號#1，TX，正 | B11 | SSRXp1 | SuperSpeed差分信號#1，RX，正 |
| A3 | SSTXn1 | SuperSpeed差分信號#1，TX，負(fù) | B10 | SSRXn1 | SuperSpeed差分信號#1，RX，負(fù) |
| A4 | VBUS | 總線電源 | B9 | VBUS | 總線電源 |
| A5 | CC1 | Configurationchannel | B8SBU2 | Sideband | use(SBU) |
| A6 | Dp1 | USB2.0差分信號，position1，正 | B7 | Dn2 | USB2.0差分信號，position2，負(fù) |
| A7 | Dn1 | USB2.0差分信號，position1，負(fù) | B6 | Dp2 | USB2.0差分信號，position2，正 |
| A8 | SBU1 | Sidebanduse(SBU) | B5 | CC2 | Configurationchannel |
| A9 | VBUS | 總線電源 | B4 | VBUS | 總線電源 |
| A10 | SSRXn2 | SuperSpeed差分信號#2，RX，負(fù) | B3 | SSTXn2 | SuperSpeed差分信號#2，TX，負(fù) |
| A11 | SSRXp2 | SuperSpeed差分信號#2，RX，正 | B2 | SSTXp2 | SuperSpeed差分信號#2，TX，正 |
| A12 | GND | 接地 | B1 | GND | 接地 |
4.2.1.2 Type C 選型
這里只是用作MCU的USB 2.0下載電路，用不上全功能的24Pin的typeC；而6Pin的沒有usb 2.0的通信引腳，一般只用作給MCU供電。
故采用16pin的TypeC接口最為合適。（實(shí)際只有12個焊盤，因?yàn)閂BUS、GND對應(yīng)合并成一個大焊盤）
16Pin TypeC在24Pin的基礎(chǔ)上閹割了USB3.0的TX1/2、RX1/2，其他功能上區(qū)別不大，同樣支持 PD快充、音頻設(shè)備、HDMI傳輸、調(diào)試模式等功能。
當(dāng)然，16Pin TypeC在價格、焊接難度上，比24Pin會更友好一些。
4.2.1.3. Type C 16Pin接線總結(jié)
16Pin Type C接線總結(jié)，如下表格所示。
| 名稱 | 功能 | 接線說明 |
|---|---|---|
| VBUS | 電源總線 | USB輸入的電源，接網(wǎng)絡(luò)V_USB
|
| GND | 地 | 接GND |
| CC1 | Configurationchannel | 5.1k下拉電阻接GND
|
| CC2 | Configurationchannel | 5.1k下拉電阻接GND
|
| Dp1 | USB2.0差分信號，position1，正 | 接差分正極，網(wǎng)絡(luò)D+
|
| Dn1 | USB2.0差分信號，position1，負(fù) | 接差分負(fù)極，網(wǎng)絡(luò)D-
|
| SBU1 | Sidebanduse(SBU) | 用不上懸空 |
| SBU2 | Sidebanduse(SBU) | 用不上懸空 |
| SHELL | 外殼的四個固定引腳 | 接GND
|
4.2.1.4.16Pin typeC接線圖
注意：
做從機(jī)：CC1、CC2接5.1K電阻接地；做主機(jī)時：CC1、CC2接上拉電阻VBUS。
MCU這里用做從機(jī)，PC作主機(jī)。
4.2.2.CH340芯片
4.2.2.1 CH340介紹
CH340 是一個 USB 總線的轉(zhuǎn)接芯片，實(shí)現(xiàn) USB 轉(zhuǎn)串口或者 USB 轉(zhuǎn)打印口。
常用ch340封裝總結(jié)如下。
實(shí)現(xiàn)自動下載電路需要用到DTR和RTS流控引腳，推薦使用CH340K芯片。由于CH340K比較貴，所以還是采用CH340C全功能的芯片。
4.2.2.2.CH340引腳定義
規(guī)格書中引腳定義如下。
4.2.1.3.CH340C接線圖
根據(jù)上面的CH340C引腳定義，接線圖如下。
注意：
ESP12S采用3.3V供電，CH340C建議也保持一致，避免5V的串口信號損壞ESP12S里面的芯片。
4.2.3.自動下載實(shí)現(xiàn)
4.2.3.1.自動下載時序
ESP8266EX 的 Pin7 CHIP_EN 為使能管腳，當(dāng)為低電平時，ESP8266EX 會下電。此管腳
也可作為復(fù)位管腳，當(dāng)輸?電平低于 0.6 V 并持續(xù) 200 μs 以上時，ESP8266EX 會重啟。
推薦使? CHIP_EN 進(jìn)?芯?復(fù)位。
使用DTR和RTS引腳，控制GPIO0和EN（CHIP_EN）實(shí)現(xiàn)自動下載。
自動下載的時序圖。
4.2.3.2.自動下載關(guān)鍵電路
注意EN引腳必須接一個電容和一個上拉電阻，形成RC電路，借助電容充放電，延時EN達(dá)到高低電平的時間，以滿足時序圖的要求。
在下圖中，C4 1uf（也可以選擇10uf），10k的上拉電阻在ESP12S模組旁邊。
5.打樣及實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證
打樣的電路如下：
燒錄驗(yàn)證參考：【ESP8266 快速入門】0.詳細(xì)步驟-Arduino IDE開發(fā)環(huán)境搭建（基于安信可NodeMCU、C/C++）
根據(jù)上面的參考，搭建好開發(fā)Arduino IDE環(huán)境，燒錄Blink例程。
成功燒錄，且ESP12S板子LED正常閃爍。文章來源：http://www.zghlxwxcb.cn/news/detail-455507.html
文章來源地址http://www.zghlxwxcb.cn/news/detail-455507.html
到了這里，關(guān)于【ESP8266 快速入門】硬件：ESP12S/ESP12F最小系統(tǒng)設(shè)計(jì)及typeC自動下載電路設(shè)計(jì)的文章就介紹完了。如果您還想了解更多內(nèi)容，請?jiān)谟疑辖撬阉鱐OY模板網(wǎng)以前的文章或繼續(xù)瀏覽下面的相關(guān)文章，希望大家以后多多支持TOY模板網(wǎng)！
