LCD WIKI E32R32P, E32N32P 3.2palcový IPS ESP32-32E 
Uživatelská příručka modulu displeje

Adresář prostředků je znázorněn na následujícím obrázku:

Obrázek 1.1 Katalog Product Information Pack

Kroky vývoje softwaru modulu displeje jsou následující:

A. Sestavte prostředí pro vývoj softwaru platformy ESP32;
B. v případě potřeby importovat softwarové knihovny třetích stran jako základ pro vývoj;
C. otevřete softwarový projekt k ladění, můžete také vytvořit nový softwarový projekt;
D. zapněte zobrazovací modul, zkompilujte a stáhněte ladicí program a poté zkontrolujte efekt běhu softwaru;
E. softwarový efekt nedosáhne očekávaného, ​​pokračujte v úpravě programového kódu a poté zkompilujte a stáhněte, dokud efekt nedosáhne očekávaného;

Podrobnosti o předchozích krocích naleznete v dokumentaci v adresáři 1-Demo.

3.1. Přesview hardwarových prostředků modulu
Hardwarové prostředky modulu jsou znázorněny na následujících dvou obrázcích:

Obrázek 3.1 Hardwarové prostředky modulu 1

Obrázek 3.2 Hardwarové prostředky modulu 2

Hardwarové prostředky jsou popsány následovně:

Velikost LCD displeje je 3.2 palce, IC ovladače ST7789 a rozlišení 240×320. ESP32 se připojuje pomocí 4vodičového komunikačního rozhraní SPI.

A. Úvod do řadiče ST7789

Řadič ST7789 podporuje maximální rozlišení 240*320 a 172800 bajtů GRAM. Podporuje také 8bitové, 9bitové, 16bitové a 18bitové datové sběrnice paralelního portu. Podporuje také 3vodičové a 4vodičové sériové porty SPI. Protože paralelní řízení vyžaduje velký počet IO portů, nejběžnějším z nich je řízení sériového portu SPI. ST7789 také podporuje barevný displej 65K, 262K RGB, barva displeje je velmi bohatá, přičemž podporuje otočný displej a rolovací displej a přehrávání videa, zobrazení různými způsoby.

Řadič ST7789 používá 16bit (RGB565) k ovládání pixelového zobrazení, takže dokáže zobrazit až 65 tisíc barev na pixel. Nastavení adresy pixelu se provádí v pořadí řádků a sloupců a směr zvyšování a snižování je určen režimem skenování. Metoda zobrazení ST7789 se provádí nastavením adresy a následným nastavením hodnoty barvy.

B. Úvod do komunikačního protokolu SPI

Časování režimu zápisu 4vodičové sběrnice SPI je znázorněno na následujícím obrázku:

Obrázek 3.3 Časování režimu zápisu 4vodičové sběrnice SPI

CSX je výběr podřízeného čipu a čip bude aktivován pouze v případě, že je CSX na nízké úrovni výkonu.
D/CX je datový/příkazový řídicí pin čipu. Když DCX zapisuje příkazy na nízkých úrovních, data se zapisují na vysokých úrovních
SCL jsou hodiny sběrnice SPI, přičemž každá náběžná hrana přenáší 1 bit dat;
SDA jsou data přenášená SPI, která přenáší 8 bitů dat najednou. Formát dat je znázorněn na následujícím obrázku:

Obrázek 3.4 4 Formát dat přenosu SPI

Nejprve vysoký bit, nejprve vysílat.
Pro SPI komunikaci mají data časování přenosu s kombinací fáze reálného času (CPHA) a polarity hodin (CPOL):
Úroveň CPOL určuje úroveň klidového stavu sériových synchronních hodin s CPOL=0, což znamená nízkou úroveň. Protokol přenosu páru CPOL
Diskuze neměla velký vliv;

Výška CPHA určuje, zda sériové synchronní hodiny shromažďují data na první nebo druhé hraně skoku hodin,
Když CPHL=0, proveďte sběr dat na první přechodové hraně;
Kombinace těchto dvou tvoří čtyři komunikační metody SPI a SPI0 se běžně používá v Číně, kde CPHL=0 a CPOL=0

2) Odporová dotyková obrazovka
Odporová dotyková obrazovka má velikost 3.2 palce a je připojena k řídicímu IC XPT2046 pomocí čtyř pinů: XL, XR, YU, YD.

3) Modul ESP32-WROOM-32E
Tento modul má vestavěný čip ESP32-DOWD-V3, dvoujádrový 32bitový mikroprocesor Xtensa LX6 a podporuje takt až 240 MHz. Má 448 KB ROM, 520 KB SRAM, 16 KB RTC SRAM a 4 MB QSPI Flash. Podporovány jsou moduly 2.4 GHz WIFI, Bluetooth V4.2 a Bluetooth Low power. Externí 26 GPIO, podpora SD karty,
UART, SPI, SDIO, I2C, LED PWM, motorové PWM, I2S, IR, čítač pulsů, GPIO, kapacitní dotykový senzor, ADC, DAC, TWAI a další periferie.

4) Slot pro kartu MicroSD
Pomocí komunikačního režimu SPI a připojení ESP32, podpora MicroSD karet různých kapacit.

5) RGB tříbarevná LED
K indikaci stavu běhu programu lze použít červené, zelené a modré LED světlo.

6) Sériový port
Pro komunikaci přes sériový port se používá modul externího sériového portu.

7) USB na sériový port a okruh stahování jedním kliknutím
Základním zařízením je CH340C, jeden konec je připojen k USB počítače, jeden konec je připojen k sériovému portu ESP32, aby bylo dosaženo sériového portu USB na TTL.
Kromě toho je připojen také obvod stahování jedním kliknutím, to znamená, že při stahování programu může automaticky vstoupit do režimu stahování, aniž by bylo nutné se dotýkat externího zařízení.

8) Rozhraní baterie
Dvoukolíkové rozhraní, jeden pro kladnou elektrodu, jeden pro zápornou elektrodu, umožňuje přístup k napájení baterie a nabíjení.

9) Obvod řízení nabíjení a vybíjení baterie
Základním zařízením je TP4054, tento obvod může řídit nabíjecí proud baterie, baterie je bezpečně nabita do stavu nasycení, ale také může bezpečně řídit vybíjení baterie.

10) Klíč BOOT
Po zapnutí modulu displeje se stisknutím sníží IO0. Pokud je v okamžiku zapnutí modulu nebo resetování ESP32, snížení IO0 vstoupí do režimu stahování. Ostatní pouzdra lze použít jako obyčejná tlačítka.

11) Rozhraní typu C
Hlavní napájecí rozhraní a rozhraní pro stahování programu zobrazovacího modulu. Připojte USB k sériovému portu a obvod stahování jedním kliknutím, lze použít pro napájení, stahování a sériovou komunikaci.

12) 5V až 3.3V Voltage Obvod regulátoru
Základním zařízením je regulátor LDO ME6217C33M5G. VoltagObvod regulátoru podporuje 2V~6.5V široký objtage vstup, 3.3V stabilní objtage výstup a maximální výstupní proud je 800 mA, což může plně vyhovět objtage a aktuální požadavky modulu displeje.

13) Tlačítko RESET
Po zapnutí modulu displeje stisknutím stáhnete resetovací kolík ESP32 dolů (výchozí stav je vytažení nahoru), aby se dosáhlo funkce resetování.

14) Odporový ovládací obvod dotykové obrazovky
Základním zařízením je XPT2046, které komunikuje s ESP32 přes SPI.
Tento obvod je mostem mezi odporovou dotykovou obrazovkou a řídicí jednotkou ESP32, zodpovědný za přenos dat na dotykové obrazovce do řídicí jednotky ESP32, aby se získaly souřadnice bodu dotyku.

15) Rozbalte vstupní kolík
Dva nepoužité vstupní IO porty na modulu ESP32 jsou určeny pro periferní použití.

16) Obvod ovládání podsvícení
Základním zařízením je elektronka BSS138. Jeden konec tohoto obvodu je připojen k ovládacímu kolíku podsvícení na hlavní ESP32 a druhý konec je připojen k zápornému pólu LED podsvícení LCD obrazovky lamp. Ovládací kolík podsvícení vytáhnout nahoru, podsvícení, jinak vypnuto.

17) Rozhraní reproduktoru
Kabelové svorky musí být připojeny svisle. Používá se pro přístup k mono reproduktorům a reproduktorům.

18) Napájení zvuku AmpObvod lifikátoru
Základním zařízením je audio FM8002E amplifier IC. Jeden konec tohoto obvodu je připojen k výstupnímu kolíku hodnoty ESP32 audio DAC a druhý konec je připojen k rozhraní klaksonu. Funkcí tohoto obvodu je pohánět malý výkonový klakson nebo reproduktor, aby zazněl. Pro napájení 5V je maximální výkon měniče 1.5W (zátěž 8 ohmů) nebo 2W (zátěž 4 ohmy).

19) Periferní rozhraní SPI
4vodičové horizontální rozhraní. Vyveďte nevyužitý pin pro výběr čipu a pin rozhraní SPI používaný kartou MicroSD, který lze použít pro externí zařízení SPI nebo běžné IO porty.

20) I2C periferní rozhraní
4vodičové horizontální rozhraní. Vyveďte dva nepoužité piny, abyste vytvořili rozhraní I2C, které lze použít pro externí zařízení IIC nebo běžné IO porty.

Obrázek 3.5 Obvod rozhraní Type-C

V tomto obvodu je D1 Schottkyho dioda, která se používá k zabránění reverzace proudu. D2 až D4 jsou elektrostatické přepěťové ochranné diody, které zabraňují poškození modulu displeje v důsledku nadměrného objtage nebo zkrat. R1 je odpor proti stahování. USB1 je sběrnice typu C. Zobrazovací modul se připojuje k napájení typu C, stahování programů a komunikaci přes sériový port přes USB1. Kde +5V a GND je kladný výkon objtage a zemní signály USB_D- a USB_D+ jsou rozdílové signály USB, které jsou přenášeny do integrovaného obvodu USB-to-sériový.

Obrázek 3.6 Svtagobvod regulátoru

V tomto obvodu je C16~C19 obtokový filtrační kondenzátor, který se používá k udržení stability vstupního obj.tage a výstupní objemtagE. U1 je 5V až 3.3V LDO s číslem modelu ME6217C33M5G. Protože většina obvodů na zobrazovacím modulu potřebuje napájení 3.3V a příkon rozhraní Type-C je v zásadě 5V, tak zv.tagJe vyžadován konverzní obvod regulátoru.

Obrázek 3.7 Obvod ovládání odporové dotykové obrazovky

V tomto obvodu jsou C25 a C27 ​​obtokové filtrační kondenzátory, které se používají k udržení vstupního obj.tage stabilita. R22 a R32 jsou pull-up rezistory používané k udržení výchozího stavu kolíků na vysoké úrovni. U4 je řídicí IC XPT2046, funkcí tohoto IC je získat souřadnici obj.tagHodnota dotykového bodu odporové dotykové obrazovky prostřednictvím čtyř kolíků X+, X-, Y+, Y- a poté pomocí převodu ADC je hodnota ADC přenesena do masteru ESP32. Master ESP32 pak převede hodnotu ADC na hodnotu souřadnic pixelů displeje. XPT2046 komunikuje s masterem ESP32 přes sběrnici SPI, a protože sdílí sběrnici SPI s displejem, je stav povolení řízen přes pin CS. Kolík PEN je kolík přerušení dotyku a úroveň vstupu je nízká, když dojde k události dotyku.

Obrázek 3.8 USB na sériový port a obvod stahování jedním kliknutím

V tomto obvodu je U3 CH340C USB-to-serial IC, který nepotřebuje externí krystalový oscilátor pro usnadnění návrhu obvodu. C6 je obtokový filtrační kondenzátor používaný k udržení vstupního objtage stabilita. Q1 a Q2 jsou triody typu NPN a R6 a R7 jsou triodové základní omezovací proudové odpory. Funkcí tohoto obvodu je realizovat USB na sériový port a funkci stahování jedním kliknutím. Signál USB je na vstupu a výstupu přes piny UD+ a UD- a po konverzi je přenášen do masteru ESP32 přes piny RXD a TXD. Princip obvodu stahování jedním kliknutím:

A. Piny RST a DTR CH340C mají ve výchozím nastavení vysokou úroveň. V tuto chvíli nejsou trioda Q1 a Q2 zapnutá a kolíky IO0 a resetovací kolíky hlavního ovládání ESP32 jsou vytaženy na vysokou úroveň.
B. Piny RST a DTR CH340C vystupují na nízké úrovni, v tuto chvíli trioda Q1 a Q2 stále není zapnutá a piny IO0 a resetovací piny hlavního ovládání ESP32 jsou stále vytaženy na vysokou úroveň.
C. Pin RST CH340C zůstává nezměněn a pin DTR má vysokou úroveň. V tomto okamžiku je Q1 stále odříznut, Q2 je zapnutý, IO0 pin hlavního ESP32 je stále vytažen nahoru a resetovací kolík je stažen dolů a ESP32 vstoupí do stavu reset.
D. Kolík RST na CH340C má vysokou úroveň, kolík DTR na výstupu nízkou úroveň, v tuto chvíli je Q1 zapnutý, Q2 je vypnutý, resetovací kolík hlavního ovládání ESP32 se okamžitě nezvýší, protože připojený kondenzátor je nabitý, ESP32 je vypnutý. stále ve stavu reset a IO0 pin je okamžitě stažen dolů, v tomto okamžiku vstoupí do režimu stahování.

Obrázek 3.9 Napájení zvuku amplifikační obvod

V tomto obvodu tvoří R23, C7, C8 a C9 obvod RC filtru a R10 a R13 jsou rezistory pro nastavení zisku provozních amplifikátor. Když se hodnota odporu R13 nezmění, čím menší je hodnota odporu R10, tím větší je hlasitost externího reproduktoru. C10 a C11 jsou vstupní vazební kondenzátory. R11 je pull-up rezistor. JP1 je port klaksonu/reproduktoru. U5 je zvukový výkon FM8002E amplifier IC. Po vstupu přes AUDIO_IN je audio signál DAC ampzajištěno ziskem FM8002E a výstupem do reproduktoru/reproduktoru pomocí kolíků VO1 a VO2. SHUTDOWN je aktivační kolík pro FM8002E. Nízká úroveň je povolena. Ve výchozím nastavení je povolena vysoká úroveň.

Obrázek 3.10 Hlavní řídicí obvod ESP32-WROOM-32E

V tomto obvodu jsou C4 a C5 bypass filtrační kondenzátory a U2 jsou moduly ESP32-WROOM-32E. Podrobnosti o vnitřním obvodu tohoto modulu naleznete v oficiální dokumentaci.

Obrázek 3.11 Obvod resetování klíče

V tomto obvodu je klíč KEY1, R4 je pull-up rezistor a C3 je zpožďovací kondenzátor. Princip resetování:

A. Po zapnutí se C3 nabíjí. V tomto okamžiku je C3 ekvivalentní zkratu, pin RESET je uzemněn, ESP32 vstoupí do stavu reset.
B. Když je C3 nabitý, C3 je ekvivalentní přerušenému obvodu, pin RESET je vytažen nahoru, reset ESP32 je dokončen a ESP32 vstoupí do normálního pracovního stavu.
C. Když je stisknuto KEY1, pin RESET je uzemněn, ESP32 vstoupí do stavu reset a C3 se vybije přes KEY1.
D. Po uvolnění KEY1 se C3 nabije. V tomto okamžiku je C3 ekvivalentní zkratu, pin RESET je uzemněn, ESP32 je stále ve stavu RESET. Po nabití C3 se resetovací kolík vytáhne nahoru, ESP32 se resetuje a přejde do normálního pracovního stavu.

Pokud je RESET neúspěšný, může být hodnota tolerance C3 přiměřeně zvýšena, aby se zpozdil čas nízké úrovně resetovacího kolíku.

Obrázek 3.12 Obvod rozhraní sériového modulu

V tomto obvodu je P2 4P sedlo s roztečí 1.25 mm, R29 a R30 jsou odpory pro vyvážení impedance a Q5 je elektronka s efektem pole ovládající 5V vstupní napájení. R31 je stahovací rezistor. Připojte RXD0 a TXD0 k sériovým pinům a napájejte další dva piny. Tento port je připojen ke stejnému sériovému portu jako integrovaný modul USB-to-sériový port.

Obrázek 3.13 Obvody rozšířeného IO a periferního rozhraní

V tomto okruhu jsou P3 a P4 sedadla 4P s roztečí 1.25 mm a JP3 jsou sedadla 2P s roztečí 1.25 mm. R33 a R34 jsou I2C pin pull-up rezistory. Piny SPI_CLK, SPI_MISO, SPI_MOSI jsou sdíleny s piny SPI karty MicroSD. Piny SPI_CS, IIC_SCL, IIC_SDA, IO35, IO39 nevyužívají palubní zařízení, jsou tedy vyvedeny pro připojení zařízení SPI a IIC a lze je použít i pro běžné IO. Na co si dát pozor:

A. IO35 a IO39 mohou být pouze vstupní piny;
B. Pokud je kolík IIC použit pro běžné IO, je nejlepší odstranit odpor proti vytažení R33 a R34;

Obrázek 3.13 Obvod řízení nabíjení a vybíjení baterie

V tomto obvodu jsou C20, C21, C22 a C23 přemosťovací filtrační kondenzátory. U6 je integrovaný obvod pro řízení nabíjení baterie TP4054. R27 reguluje nabíjecí proud baterie. JP2 je 2P sedlo s roztečí 1.25 mm, připojené k baterii. Q3 je P-kanálový FET. R28 je stahovací odpor mřížky Q3. TP4054 nabíjí baterii přes pin BAT, čím menší je odpor R27, tím větší je nabíjecí proud, maximum je 500 mA. Q3 a R28 společně tvoří obvod vybíjení baterie, když není k dispozici napájení přes rozhraní typu C, +5V obj.tage je 0, pak se hradlo Q3 stáhne na nízkou úroveň, odtok a zdroj jsou zapnuté a baterie napájí celý modul displeje. Při napájení přes rozhraní Type-C je +5V voltage je 5V, potom je brána Q3 vysoká 5V, odebíraný a zdroj jsou odpojeny a napájení baterie je přerušeno.

Obrázek 3.14 18P LCD panel zapojení svařovacího rozhraní

V tomto obvodu je C24 kondenzátor bypassového filtru a QD1 je svařovací rozhraní obrazovky z tekutých krystalů s roztečí 18P 0.8 mm. QD1 má odporový signální kolík dotykové obrazovky, LCD obrazovka objtage pin, komunikační pin SPI, ovládací pin a pin obvodu podsvícení. ESP32 používá tyto piny k ovládání LCD a dotykové obrazovky.

Obrázek 3.15 Obvod tlačítka stahování

V tomto obvodu je KEY2 klíč a R5 je pull-up rezistor. IO0 je ve výchozím nastavení vysoká a při stisku KEY2 nízká. Stiskněte a podržte KEY2, zapněte nebo resetujte a ESP32 vstoupí do režimu stahování. V ostatních případech lze KEY2 použít jako normální klíč.

Obrázek 3.15 Obvod detekce úrovně baterie

V tomto obvodu jsou R2 a R3 částečné objtage rezistory a C1 a C2 jsou obtokové filtrační kondenzátory. Baterie objtage Vstup signálu BAT+ prochází přes dělicí odpor. BAT_ADC je svtage hodnota na obou koncích R3, která je přenášena do ESP32 master přes vstupní kolík a poté převedena ADC, aby se nakonec získal objem baterietage hodnota. Voltage dělič je použit, protože ESP32 ADC převádí maximálně 3.3V, zatímco saturace baterie obj.tage je 4.2 V, což je mimo rozsah. Získaný svtage vynásobené 2 je skutečný objem baterietage.

Obrázek 3.16 Obvod ovládání podsvícení LCD

V tomto obvodu je R24 odpor proti ladění a je dočasně zachován. Q4 je N-kanálová elektronka s efektem pole, R25 je mřížkový stahovací odpor Q4 a R26 je odpor omezující proud podsvícení. LED podsvícení LCD lamp je v paralelním stavu, kladný pól je připojen k 3.3V a záporný pól je připojen k kolektoru Q4. Když řídicí kolík LCD_BL vydává vysoké napětítage, odtokový a zdrojový pól Q4 jsou zapnuty. V tomto okamžiku je záporný pól podsvícení LCD uzemněn a LED podsvícení lamp je zapnutý a vydává světlo. Když řídicí kolík LCD_BL vydává nízké napětítage, odtok a zdroj Q4 jsou přerušeny a negativní podsvícení LCD obrazovky je pozastaveno a LED podsvícení lamp není zapnutý. Ve výchozím nastavení je podsvícení LCD vypnuté. Snížením odporu R26 lze zvýšit maximální jas podsvícení. Kromě toho může pin LCD_BL vkládat PWM signál pro nastavení podsvícení LCD.

Obrázek 3.17 Obvod ovládání podsvícení LCD

V tomto obvodu je LED2 tříbarevná RGB lampa R14~R16 je tříbarevný lamp rezistor omezující proud. LED2 obsahuje červené, zelené a modré LED světla, které jsou společným připojením anody, IO16, IO17 a IO22 jsou tři ovládací kolíky, které rozsvěcují LED světla při nízké úrovni a zhasínají LED světla při vysoké úrovni

Obrázek 3.18 Obvod rozhraní slotu pro kartu MicroSD

V tomto obvodu je SD_CARD1 slot pro kartu MicroSD. R17 až R21 jsou pull-up rezistory pro každý pin. C26 je kondenzátor bypassového filtru. Tento obvod rozhraní přijímá komunikační režim SPI. Podporuje vysokorychlostní ukládání karet MicroSD.
Všimněte si, že toto rozhraní sdílí sběrnici SPI s periferním rozhraním SPI.