LCD WIKI E32R32P, E32N32P 3.2-palčni IPS ESP32-32E 
Uporabniški priročnik za zaslonski modul

Imenik virov je prikazan na naslednji sliki:

Slika 1.1 Katalog paketa informacij o izdelku

Koraki razvoja programske opreme za zaslonski modul so naslednji:

A. Zgradite okolje za razvoj programske opreme platforme ESP32;
B. po potrebi uvozite knjižnice programske opreme tretjih oseb kot osnovo za razvoj;
C. odprite projekt programske opreme, v katerem želite odpraviti napake, ustvarite lahko tudi nov projekt programske opreme;
D. vklopite zaslonski modul, prevedite in prenesite program za odpravljanje napak ter nato preverite učinek delovanja programske opreme;
E. učinek programske opreme ne doseže pričakovanega, nadaljujte s spreminjanjem programske kode in nato prevedite in prenesite, dokler učinek ne doseže pričakovanega;

Za podrobnosti o predhodnih korakih si oglejte dokumentacijo v imeniku 1-Demo.

3.1. Končanoview virov strojne opreme modula
Viri strojne opreme modula so prikazani na naslednjih dveh slikah:

Slika 3.1 Viri strojne opreme modula 1

Slika 3.2 Viri strojne opreme modula 2

Viri strojne opreme so opisani na naslednji način:

Velikost LCD zaslona je 3.2 palca, gonilnik IC je ST7789, ločljivost pa 240 × 320. ESP32 je povezan s 4-žilnim komunikacijskim vmesnikom SPI.

A. Uvod v krmilnik ST7789

Krmilnik ST7789 podpira največjo ločljivost 240*320 in 172800 bajtov GRAM. Podpira tudi 8-bitna, 9-bitna, 16-bitna in 18-bitna podatkovna vodila vzporednih vrat. Podpira tudi 3-žična in 4-žična serijska vrata SPI. Ker vzporedno krmiljenje zahteva veliko število IO vrat, je najpogostejše krmiljenje serijskih vrat SPI. ST7789 podpira tudi 65K, 262K RGB barvni zaslon, barve zaslona so zelo bogate, hkrati pa podpirajo vrtljiv zaslon in drsni zaslon ter predvajanje videa, prikaz na različne načine.

Krmilnik ST7789 uporablja 16-bit (RGB565) za nadzor slikovnih pik, tako da lahko prikaže do 65K barv na slikovno piko. Nastavitev naslova slikovnih pik se izvaja po vrstnem redu vrstic in stolpcev, smer povečevanja in padanja pa določa način skeniranja. Metoda prikaza ST7789 se izvede z nastavitvijo naslova in nato nastavitvijo vrednosti barve.

B. Uvod v komunikacijski protokol SPI

Čas načina pisanja 4-žilnega vodila SPI je prikazan na naslednji sliki:

Slika 3.3 Čas načina zapisovanja 4-žilnega vodila SPI

CSX je izbira podrejenega čipa in čip bo omogočen samo, ko je CSX na nizki ravni moči.
D/CX je podatkovni/ukazni kontrolni pin čipa. Ko DCX piše ukaze na nizkih ravneh, se podatki zapisujejo na visokih ravneh
SCL je ura vodila SPI, pri čemer vsak naraščajoči rob prenaša 1 bit podatkov;
SDA so podatki, ki jih prenaša SPI, ki prenaša 8 bitov podatkov hkrati. Format podatkov je prikazan na naslednji sliki:

Slika 3.4 4 Format prenosa podatkov SPI

Najprej visoki bit, najprej oddaj.
Za komunikacijo SPI imajo podatki časovni razpored prenosa s kombinacijo faze ure v realnem času (CPHA) in polarnosti ure (CPOL):
Raven CPOL določa raven stanja mirovanja serijske sinhrone ure s CPOL=0, kar kaže na nizko raven. Protokol prenosa parov CPOL
Razprava ni imela velikega vpliva;

Višina CPHA določa, ali serijska sinhrona ura zbira podatke na prvem ali drugem robu preskoka ure,
Ko je CPHL=0, izvedite zbiranje podatkov na prvem robu prehoda;
Kombinacija teh dveh tvori štiri komunikacijske metode SPI, SPI0 pa se običajno uporablja na Kitajskem, kjer je CPHL=0 in CPOL=0

2) Uporovni zaslon na dotik
Uporovni zaslon na dotik je velik 3.2 palca in je povezan s krmilnim IC XPT2046 prek štirih zatičev: XL, XR, YU, YD.

3) Modul ESP32-WROOM-32E
Ta modul ima vgrajen čip ESP32-DOWD-V3, dvojedrni 32-bitni mikroprocesor Xtensa LX6 in podpira takt do 240MHz. Ima 448 KB ROM, 520 KB SRAM, 16 KB RTC SRAM in 4 MB QSPI Flash. Podprti so moduli 2.4 GHz WIFI, Bluetooth V4.2 in Bluetooth Low power. Zunanji 26 GPIO, podpira SD kartico,
UART, SPI, SDIO, I2C, LED PWM, motor PWM, I2S, IR, števec impulzov, GPIO, kapacitivni senzor na dotik, ADC, DAC, TWAI in druge zunanje naprave.

4) Reža za kartico MicroSD
Z uporabo komunikacijskega načina SPI in povezave ESP32, podpora za kartice MicroSD različnih kapacitet.

5) RGB tribarvna LED
Rdeče, zelene in modre lučke LED lahko uporabite za prikaz statusa izvajanja programa.

6) Serijska vrata
Zunanji modul serijskih vrat se uporablja za komunikacijo serijskih vrat.

7) USB v serijska vrata in vezje za prenos z enim klikom
Osnovna naprava je CH340C, en konec je priključen na USB računalnika, en konec pa na serijska vrata ESP32, da se doseže serijska vrata USB na TTL.
Poleg tega je priloženo tudi vezje za prenos z enim klikom, to pomeni, da lahko pri prenosu programa samodejno vstopi v način prenosa, ne da bi se bilo treba dotakniti zunanjega.

8) Baterijski vmesnik
Dvopolni vmesnik, eden za pozitivno elektrodo, eden za negativno elektrodo, dostop do napajanja baterije in polnjenja.

9) Krog za upravljanje polnjenja in praznjenja baterije
Osnovna naprava je TP4054, to vezje lahko nadzoruje polnilni tok baterije, baterija je varno napolnjena do stanja nasičenosti, lahko pa tudi varno nadzoruje praznjenje baterije.

10) Tipka BOOT
Ko je zaslonski modul vklopljen, bo pritisk znižal IO0. Če je v trenutku vklopa modula ali ponastavitve ESP32, bo znižanje IO0 prešlo v način prenosa. Drugi etuiji se lahko uporabljajo kot navadni gumbi.

11) Vmesnik Type-C
Glavni vmesnik za napajanje in vmesnik za prenos programa zaslonskega modula. Priključite USB na serijska vrata in vezje za prenos z enim klikom, lahko se uporablja za napajanje, prenos in serijsko komunikacijo.

12) 5V do 3.3V Voltage Regulatorsko vezje
Osnovna naprava je LDO regulator ME6217C33M5G. Voltage regulatorsko vezje podpira 2V~6.5V širok voltage vhod, 3.3 V stabilna voltage izhod, največji izhodni tok pa je 800 mA, kar lahko v celoti ustreza voltage in trenutne zahteve za zaslonski modul.

13) Tipka RESET
Ko je zaslonski modul vklopljen, s pritiskom potegnete zatič za ponastavitev ESP32 navzdol (privzeto stanje je potegnite navzgor), da dosežete funkcijo ponastavitve.

14) Uporovno krmilno vezje zaslona na dotik
Osnovna naprava je XPT2046, ki komunicira z ESP32 prek SPI.
To vezje je most med uporovnim zaslonom na dotik in glavno enoto ESP32, ki je odgovorno za prenos podatkov na zaslonu na dotik do glavne enote ESP32, da se pridobijo koordinate točke dotika.

15) Razširite vhodni Pin
Dve neuporabljeni vhodni IO vrati na modulu ESP32 sta izvlečeni za periferno uporabo.

16) Krmilno vezje osvetlitve ozadja
Jedro naprave je cev z učinkom polja BSS138. En konec tega vezja je povezan z zatičem za nadzor osvetlitve ozadja na glavni napravi ESP32, drugi konec pa je povezan z negativnim polom LED osvetlitve ozadja LCD zaslona lamp. Zatič za nadzor osvetlitve ozadja potegnite navzgor, osvetlitev ozadja, sicer izklopljena.

17) Vmesnik zvočnikov
Sponke ožičenja morajo biti priključene navpično. Uporablja se za dostop do mono zvočnikov in zvočnikov.

18) Audio Power Amplifier Circuit
Glavna naprava je avdio FM8002E amplifier IC. En konec tega vezja je povezan z izhodnim zatičem zvočne vrednosti DAC ESP32, drugi konec pa z vmesnikom hupe. Funkcija tega vezja je poganjanje majhne hupe ali zvočnika za zvok. Pri napajalniku 5 V je največja pogonska moč 1.5 W (obremenitev 8 ohmov) ali 2 W (obremenitev 4 ohmi).

19) Periferni vmesnik SPI
4-žilni vodoravni vmesnik. Izvlecite neuporabljen zatič za izbiro čipa in zatič vmesnika SPI, ki ga uporablja kartica MicroSD, ki se lahko uporablja za zunanje naprave SPI ali običajna vrata IO.

20) Periferni vmesnik I2C
4-žilni vodoravni vmesnik. Izvedite dva neuporabljena zatiča, da naredite vmesnik I2C, ki se lahko uporablja za zunanje naprave IIC ali običajna vrata IO.

Slika 3.5 Vmesniško vezje tipa C

V tem vezju je D1 dioda Schottky, ki se uporablja za preprečevanje obračanja toka. D2 do D4 so elektrostatične prenapetostne zaščitne diode, ki preprečujejo poškodbe zaslonskega modula zaradi previsoketage ali kratek stik. R1 je upor pri vlečenju navzdol. USB1 je vodilo tipa C. Zaslonski modul se prek USB1 poveže z napajalnikom tipa C, programi za prenos in komunikacijo s serijskimi vrati. Kjer sta +5V in GND pozitivna moč voltage in ozemljitveni signali USB_D- in USB_D+ so diferencialni signali USB, ki se prenašajo v vgrajeno vezje USB v serijsko.

Slika 3.6 Voltage regulatorsko vezje

V tem vezju je C16~C19 kondenzator obvodnega filtra, ki se uporablja za vzdrževanje stabilnosti vhodnega volumnatage in izhodna voltage. U1 je LDO od 5 V do 3.3 V s številko modela ME6217C33M5G. Ker večina tokokrogov na zaslonskem modulu potrebuje napajanje 3.3 V, vhodna moč vmesnika Type-C pa je v bistvu 5 V, tako da vol.tagpotrebno je vezje za pretvorbo regulatorja.

Slika 3.7 Uporovno krmilno vezje zaslona na dotik

V tem vezju sta C25 in C27 kondenzatorja obvodnega filtra, ki se uporabljata za vzdrževanje vhodne volumsketage stabilnost. R22 in R32 sta izvlečna upora, ki se uporabljata za vzdrževanje privzetega stanja nožice kot visoko. U4 je kontrolni IC XPT2046, funkcija tega IC je pridobiti koordinatni voltagVrednost točke dotika upornega zaslona na dotik prek štirih zatičev X+, X-, Y+, Y- in nato s pretvorbo ADC se vrednost ADC prenese v glavno enoto ESP32. Glavna enota ESP32 nato pretvori vrednost ADC v koordinatno vrednost pikslov zaslona. XPT2046 komunicira z glavno enoto ESP32 prek vodila SPI, in ker si deli vodilo SPI z zaslonom, se status omogočenja nadzoruje prek zatiča CS. Zatič PEN je zatič za prekinitev dotika in vhodna raven je nizka, ko pride do dogodka na dotik.

Slika 3.8 Vezje USB v serijska vrata in prenos z enim klikom

V tem vezju je U3 CH340C USB-serijski IC, ki ne potrebuje zunanjega kristalnega oscilatorja za lažjo zasnovo vezja. C6 je kondenzator obvodnega filtra, ki se uporablja za vzdrževanje vhodne voltage stabilnost. Q1 in Q2 sta triodi tipa NPN, R6 in R7 pa sta tokovno omejujoča osnovna upora triode. Funkcija tega vezja je realizacija USB na serijska vrata in funkcija prenosa z enim klikom. Signal USB je vhod in izhod prek zatičev UD+ in UD- ter se po pretvorbi prenese na glavno enoto ESP32 prek zatičev RXD in TXD. Načelo vezja prenosa z enim klikom:

A. Zatiči RST in DTR CH340C privzeto oddajajo visoko raven. Trenutno triodi Q1 in Q2 nista vklopljeni, zatiči IO0 in zatiči za ponastavitev glavnega krmilnika ESP32 pa so dvignjeni na visoko raven.
B. Zatiči RST in DTR CH340C oddajajo nizke ravni, trenutno triodi Q1 in Q2 še vedno nista vključeni, zatiči IO0 in zatiči za ponastavitev glavnega krmilnika ESP32 pa so še vedno dvignjeni na visoke ravni.
C. Zatič RST CH340C ostane nespremenjen, zatič DTR pa oddaja visoko raven. V tem času je Q1 še vedno odrezan, Q2 je vklopljen, zatič IO0 glavne enote ESP32 je še vedno povlečen navzgor, zatič za ponastavitev pa je povlečen navzdol in ESP32 preide v stanje ponastavitve.
D. Zatič RST CH340C oddaja visoko raven, zatič DTR oddaja nizko raven, trenutno je Q1 vklopljen, Q2 je izklopljen, zatič za ponastavitev glavnega krmilnika ESP32 ne bo takoj postal visok, ker je priključeni kondenzator napolnjen, ESP32 je je še vedno v stanju ponastavitve in je zatič IO0 takoj povlečen navzdol, v tem času bo vstopil v način prenosa.

Slika 3.9 Zvočna moč amplifier vezje

V tem vezju R23, C7, C8 in C9 sestavljajo vezje RC filtra, R10 in R13 pa sta upora za nastavitev ojačanja operativnega amplifier. Ko je vrednost upora R13 nespremenjena, manjša kot je vrednost upora R10, večja je glasnost zunanjega zvočnika. C10 in C11 sta vhodna sklopitvena kondenzatorja. R11 je vlečni upor. JP1 so vrata za hupo/zvočnik. U5 je zvočna moč FM8002E amplifier IC. Po vnosu z AUDIO_IN je zvočni signal DAC amplificirano z ojačenjem FM8002E in izhodom v zvočnik/zvočnik z nožicama VO1 in VO2. SHUTDOWN je zatič za omogočanje FM8002E. Nizka raven je omogočena. Privzeto je omogočena visoka raven.

Slika 3.10 Glavno krmilno vezje ESP32-WROOM-32E

V tem vezju sta C4 in C5 kondenzatorja obvodnega filtra, U2 pa sta modula ESP32-WROOM-32E. Za podrobnosti o notranjem vezju tega modula glejte uradno dokumentacijo.

Slika 3.11 Vezje za ponastavitev ključa

V tem vezju je KEY1 ključ, R4 je vlečni upor, C3 pa kondenzator z zakasnitvijo. Načelo ponastavitve:

A. Po vklopu se C3 polni. V tem času je C3 enakovreden kratkemu stiku, zatič RESET je ozemljen, ESP32 preide v stanje ponastavitve.
B. Ko je C3 napolnjen, je C3 enakovreden odprtemu krogu, zatič RESET se dvigne, ponastavitev ESP32 je končana in ESP32 preide v normalno delovno stanje.
C. Ko pritisnete KEY1, je pin RESET ozemljen, ESP32 preide v stanje ponastavitve, C3 pa se izprazni prek KEY1.
D. Ko je KEY1 izpuščen, se C3 napolni. V tem času je C3 enakovreden kratkemu stiku, zatič RESET je ozemljen, ESP32 je še vedno v stanju RESET. Ko je C3 napolnjen, se zatič za ponastavitev dvigne, ESP32 se ponastavi in ​​preide v normalno delovno stanje.

Če je RESET neuspešen, se lahko vrednost tolerance C3 ustrezno poveča, da se zakasni čas nizke ravni zatiča ponastavitve.

Slika 3.12 Vmesniško vezje serijskega modula

V tem vezju je P2 4P sedež z naklonom 1.25 mm, R29 in R30 sta upora za izravnavo impedance, Q5 pa je cev z učinkom polja, ki krmili vhodno napajanje 5 V. R31 je upor navzdol. Povežite RXD0 in TXD0 s serijskimi zatiči in napajajte druga dva zatiča. Ta vrata so povezana z istimi serijskimi vrati kot vgrajeni modul USB-zaporedna vrata.

Slika 3.13 Razširjena vezja IO in perifernega vmesnika

V tem vezju sta P3 in P4 sedeža 4P z naklonom 1.25 mm, JP3 pa sta sedeža 2P z naklonom 1.25 mm. R33 in R34 sta I2C pin pull-up upora. Nožice SPI_CLK, SPI_MISO, SPI_MOSI so v skupni rabi z nožicami SPI kartice MicroSD. Nožice SPI_CS, IIC_SCL, IIC_SDA, IO35, IO39 ne uporabljajo vgrajene naprave, zato so izpeljane za povezavo naprav SPI in IIC, lahko pa se uporabljajo tudi za običajne IO. Stvari, na katere morate biti pozorni:

A. IO35 in IO39 sta lahko samo vhodna zatiča;
B. Ko se zatič IIC uporablja za običajne IO, je najbolje odstraniti upor R33 in R34;

Slika 3.13 Vezje za upravljanje polnjenja in praznjenja baterije

V tem vezju so C20, C21, C22 in C23 kondenzatorji obvodnega filtra. U6 je IC za upravljanje polnjenja baterije TP4054. R27 uravnava polnilni tok baterije. JP2 je 2P sedež z nagibom 1.25 mm, priključen na baterijo. Q3 je P-kanalni FET. R28 je Q3 mrežni upor navzdol. TP4054 polni baterijo preko BAT pina, manjši kot je upor R27, večji je polnilni tok, maksimum je 500mA. Q3 in R28 skupaj sestavljata vezje za praznjenje baterije, ko ni napajanja prek vmesnika Type-C, +5V voltage je 0, nato se vrata Q3 potegnejo navzdol na nizko raven, odtok in izvor sta vklopljena, baterija pa napaja celoten zaslonski modul. Ko se napaja prek vmesnika Type-C, +5V voltage je 5 V, potem so vrata Q3 visoka 5 V, odtok in vir sta prekinjena in napajanje baterije je prekinjeno.

Slika 3.14 Vmesnik za varjenje ožičenja LCD plošče 18P

V tem vezju je C24 kondenzator obvodnega filtra, QD1 pa vmesnik za varjenje zaslona s tekočimi kristali 18P 0.8 mm. QD1 ima uporovni signalni zatič zaslona na dotik, voltage pin, SPI komunikacijski pin, krmilni pin in pin za osvetlitev ozadja. ESP32 uporablja te zatiče za nadzor LCD in zaslona na dotik.

Slika 3.15 Vezje gumba za prenos

V tem vezju je KEY2 ključ in R5 je vlečni upor. IO0 je privzeto visok in nizek, ko pritisnete KEY2. Pritisnite in držite KEY2, vklopite ali ponastavite in ESP32 bo vstopil v način prenosa. V drugih primerih lahko KEY2 uporabite kot običajen ključ.

Slika 3.15 Vezje za zaznavanje nivoja baterije

V tem vezju sta R2 in R3 delna voltage uporov, C1 in C2 pa sta kondenzatorja obvodnega filtra. Baterija voltage Vhodni signal BAT+ gre skozi delilni upor. BAT_ADC je voltage vrednost na obeh koncih R3, ki se posreduje glavnemu modulu ESP32 prek vhodnega zatiča, nato pa ga ADC pretvori, da končno pridobi vol.tage vrednost. Voltage delilnik se uporablja, ker ESP32 ADC pretvori največ 3.3 V, medtem ko vol.tage je 4.2 V, kar je izven območja. Dobljeni voltage pomnoženo z 2 je dejanska volumna baterijetage.

Slika 3.16 Krmilno vezje osvetlitve LCD zaslona

V tem vezju je R24 upor za odpravljanje napak in se začasno ohrani. Q4 je N-kanalna elektronka z učinkom polja, R25 je Q4 mrežni spustni upor in R26 je upor za omejevanje toka osvetlitve ozadja. LCD osvetlitev ozadja LED lamp je v vzporednem stanju, je pozitivni pol priključen na 3.3 V, negativni pol pa na odtok Q4. Ko krmilni zatič LCD_BL oddaja visoko glasnosttage, odvodni in izvorni pol Q4 sta vklopljena. V tem času je negativni pol osvetlitve ozadja LCD ozemljen, LED osvetlitve ozadja pa lamp je vklopljen in oddaja svetlobo. Ko krmilni zatič LCD_BL odda nizko glasnosttage, odtok in izvor Q4 sta odrezana, negativna osvetlitev ozadja zaslona LCD je začasno ustavljena, osvetlitev ozadja LED lamp ni vklopljen. Osvetlitev zaslona LCD je privzeto izklopljena. Zmanjšanje upora R26 lahko poveča največjo svetlost osvetlitve ozadja. Poleg tega lahko nožica LCD_BL vnese signal PWM za prilagoditev osvetlitve ozadja LCD.

Slika 3.17 Krmilno vezje osvetlitve LCD zaslona

V tem vezju je LED2 tribarvni RGB lamp, in R14~R16 je tribarvni lamp upor za omejevanje toka. LED2 vsebuje rdeče, zelene in modre LED lučke, ki so skupna anodna povezava, IO16, IO17 in IO22 so trije kontrolni zatiči, ki prižgejo LED lučke pri nizki ravni in ugasnejo LED luči pri visoki ravni

Slika 3.18 Vezje vmesnika reže za kartico MicroSD

V tem vezju je SD_CARD1 reža za kartico MicroSD. R17 do R21 so vlečni upori za vsak zatič. C26 je kondenzator obvodnega filtra. To vmesniško vezje sprejme komunikacijski način SPI. Podpira hitro shranjevanje kartic MicroSD.
Upoštevajte, da si ta vmesnik deli vodilo SPI s perifernim vmesnikom SPI.