一、 项目概述
在我国过物联网开发领域,ESP32开发板凭借集成了Wi-Fi和蓝牙功能,支持高速数据传输和低功耗通信,受到广泛应用,它具有超高的射频性能、稳定性、通用性和可靠性,以及超低的功耗,满足不同的功耗需求,并且集成度高、尺寸小、质量稳定、安全性高、综合性价比高以及融合AI人工智能。它集成了强大的处理能力、丰富的外设接口以及多种低功耗睡眠模式,可以满足各种物联网应用场景的需求。然而,传统ESP32开发板在供电方式、编程方式以及启动引脚调节方面存在一定的局限性。为了提升用户体验,我们将原有的ESP32开发板进行了一定程度上的改良,采用USB-C供电,新增串口一键下载功能(UART下载)启动引脚改用拨码开关方便调节。本项目旨在改进原有的ESP32开发板,通过一系列的设计优化,使其更加适应现代物联网开发需求。新版的ESP32开发板已经成功实验,并且达到了预期的效果。主要改进包括使用USB-C供电,新增串口一键下载功能(UART下载),以及启动引脚改用拨码开关方便调节。
二、 材料与主控芯片或电路
在新版的ESP32开发板中,我们采用了以下主要材料和主控芯片:
1.主控芯片:选用ESP32系列芯片,具备高性能、低功耗、丰富的外设接口等优势,充分满足各类应用场景的需求。
2.供电方式:支持多接口供电(电压3.3V),具有较高的电源传输效率和可靠性,适用于各种电源设备。
3.下载方式:新增串口一键下载功能(UART下载),用户可以轻松地通过串口进行程序下载和调试,提高开发效率。
4.Boot引脚:采用拨码开关调节,用户可以根据需要快速切换Boot模式,方便调试和应用。
5.支持的外设接口:SPI、IIC、IIS、AD、DA、PWM、IR、UART、CAN等。
三、项目完成内容
在这个项目中,我们完成了以下工作:
1.深入研究:我们对原ESP32开发板进行了全面深入的分析,明确了改进的目标和方向,为优化开发板奠定了基础。
2.接口升级:设计并实现了USB-C供电接口,大幅度提升了连接的稳定性和便捷性,满足了用户在各种场景下的使用需求。
3.简化操作:实现了串口一键下载功能(UART下载),让程序烧写过程更加简便,降低了开发者的操作难度。
4.灵活调节:boot引脚改为拨码开关形式,提高了开发板的实用性和用户体验。
5.无线连接:针对ESP32的特性,我们优化了无线网络连接功能,提升了连接速度和稳定性,确保用户在无线环境下也能获得良好的使用体验。
四、作品实现的功能和应用
这个ESP32开发板是一款高性能、低功耗的32位嵌入式系统,具备丰富的功能和广泛的应用前景。它可以在各种嵌入式系统的开发和调试中发挥重要作用,如智能家居、机器人控制、物联网设备等,同时提供了UART接口,增强了与其他设备的连接性。改良后的ESP32凭借其优秀的性能和便捷的操作方式,。以下是其具体功能和应用场景:
1.物联网设备:ESP32开发板可以应用于智能家居、工业自动化等领域,实现远程监控、数据采集等功能。例如,它可以用于智能家居系统,实时监测室内温度、湿度、光照等环境参数,并根据预设阈值自动调节空调、加湿器等设备,为用户提供舒适的生活环境。
2.嵌入式系统:ESP32开发板在智能穿戴设备、医疗设备等领域具有广泛应用。例如,它可以用于健康监测设备,实时采集心率、血压等生理数据,并通过数据分析与处理,为用户提供健康状况的反馈和建议。
3.无线通信:ESP32开发板支持Wi-Fi和蓝牙通信,可以实现设备之间的无线连接。例如,在智能家居系统中,ESP32开发板可以连接各种智能设备,如智能灯泡、智能插座等,实现设备之间的互联互通。
4.传感器应用:ESP32开发板可以与各种传感器相连接,实现多种功能。例如,在环境监测系统中,ESP32开发板可以连接气体传感器、温湿度传感器等,实时监测空气质量、室内温度湿度等参数。
5.工业控制和自动化:在工业领域,ESP32可以用于构建先进的工业控制和自动化系统。其稳定的通信能力和可靠性使其成为监控、数据采集和远程控制系统的理想解决方案。
总之,改良后的ESP32凭借其高性能、低功耗、丰富的接口和易于使用的开发环境,成为了嵌入式系统开发的热门选择。其在各个领域的广泛应用有望推动我国物联网和嵌入式电子制作领域的发展,并且在保持原有性能的基础上,对供电方式,下载方式进行了优化,为用户带来了更好的使用体验。
五、培训进行
为了提高青匠·家电义务维修社社团成员时使用EDA的能力,以及对ESP32的运用能力,大二社团成员联合嘉立创EDA对大一社团成员进行培训。采用与嘉立创EDA公司合作的方式进行学习,既有助于嘉立创提高品牌的知名度和培养潜在客户,又有利于青匠·家电义务维修社的持续发展。通过学习EDA,学生了解了ESP32的PCB电路板的从设计到打样流程,为学生提供了一个很好的机会去尝试使用嘉立创平台的服务。通过实践,社团成员可以掌握嵌入式开发的基本知识和技巧,提升自己的技术水平,培养了他们自己的动手能力,提高实际操作技能。同时,他们在实践中可以学习到物联网、硬件编程等相关知识,从而提升自己的技术能力并且在这个过程中他们可以充分发挥创意,设计出有趣且实用的项目,从而拓展创新思维。这样的活动不仅对嘉立创自身也对学生群体乃至整个电子设计和制造行业都具积极的意义。此外,通过应用教学实践环节,主动参加和推动嘉立创EDA工具的应用和普及,可帮助EDA工具的快速发展和完善。方面也宣传了我们实验室以及立创EDA这个为国人定制的开发平台。
培训前期,大二社团成员提前找好了培训教室,并对多媒体等设备进行了检查,确保培训的顺利进行。培训详细地讲解了如何利用嘉立创EDA设计电路、嘉立创制作PCB以及立创商城的元器件采购。在讲解完基础知识后,同学们立即投入到PCB设计活动中,虽然大一的社团成员有许多不懂的地方,但是在学长学姐的细心讲解下同学们都完成了ESP32 PCB板的设计,并进行了PCB打样。培训最后,学长学姐为新成员们讲解了如何利用嘉立创EDA所提供的资源免费打一些板子,自己去做一些项目。培训期间着重讲解了ESP32的原理图画法以及ESP32的PCB布线的介绍和注意事项。 图1 学长为新成员讲解ESP32 原理图
图2 学长为新成员讲解ESP32 PCB电路
图3 培训时讲解的ESP32原理图
图4培训时讲解的ESP32 PCB图
培训结束后,要求参与培训的成员们要在两周的时间内利用嘉立创EDA画出ESP32开发板的原理图、PCB以及利用嘉立创的免费资源打板子后进行焊接以及最后的调试。
图5 ESP32实物图
六、过程图片
七、活动总结
通过一周的培训学习,大一社团成员都完成了自己的作品,收获满满。这次培训为社团成员提供了一个深入了解电子系统设计的机会,包括从基础的电路分析开始,到电路设计的最佳实践和最终电路板的制造。通过使用嘉立创EDA软件,学生们能够快速地设计出复杂的电路板,并进行仿真和验证,这对于他们未来的工作和学习都将有所帮助。此次活动,锻炼了社团成员的专业技能,提高了他们的动手劳动能力与实践水平,是以实验形式促进专业教学与实践相结合的重要举措。最后,我们要特别感谢嘉立创平台为我们提供的优惠券。这些优惠券将为我们的项目提供重要的资金支持,使我们能够更好地开展实验和研究工作。我们将充分利用这些优惠券,购买所需的电子元器件和设备,提升我们项目的质量和水平。我们将继续努力学习和实践,为嘉立创平台争光,为电子设计和制造领域的发展贡献自己的力量。