简介
本文章为《【单片机嵌入式Arduino实战】手把手做打印机》课程笔记。
开搞
1. 方案化
本次外设方案
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wifi 芯片做主控
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电源管理
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电量检测
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打印模组
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USB 转串口 - 下载固件、仿真、日志调试
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按键、LED 指示灯
常用软硬件接口方案
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RTOS：实时操作系统
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LOG：日志
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GPIO：通用输入输出接口
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TIMER：定时器
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QUEUE：队列
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FS：文件系统
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NVS：非易失性存储(NVS) 库主要用于在 flash 中存储键值格式的数据
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UART：通用异步收发器协议是一种简单的串行通信协议，通常用于连接微控制器、传感器和其他设备。UART只有两条信号线（TX和RX），可以使用较慢的波特率进行通信，通常用于短距离通信。
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I2C：Inter-Integrated Circuit 协议是一种双向串行通信协议，它需要两条信号线（SCL和SDA）来连接主控制器和从设备。I2C通信速度相对较慢，但它可以与多个从设备通信，因此适用于连接多个传感器和其他设备。一般采用一主多从模式，见介绍视频
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SPI： Serial Peripheral Interface 协议是一种高速全双工串行通信协议，需要至少四条信号线（SCKL、SDI、SDO和CS）来连接主控制器和外部设备。SPI通信速度较快，通常用于连接高速存储器、液晶屏幕和其他需要高速数据传输的设备。见介绍视频
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HTTP：网络请求协议
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WIFIAP：WIFI Access Point，将有线转为无线
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WIFISTA：WIFI Station，客户端
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Bluetooth：蓝牙
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UI：可视化界面
2. 外设选型
💡 外设选型应该注意什么？
1、封装（是否好设计？尺寸是否合适？是否好焊接？）
2、方案通用性、稳定性（是否是通用方案？是否方便采购？）
3、电池（容量？充电电流？是否带充放电保护？）
4、主控（主频、RAM、ROM、IO资源是否够？）
主控 WIFI 芯片（ESP32-S）
简介：ESP32-S 是一款通用型 WiFi-BT-BLE MCU 模组，功能强大，用途广泛，可以用于低功耗传感器网 络和要求极高的任务，例如语音编码、音频流和 MP3 解码等。立创商城：https://item.szlcsc.com/265264.html
制造商：Ai-Thinker(安信可)
制造商编号： ESP32-S
封装： SMD
供电范围：供电电压 3.0V ~ 3.6V，供电电流 >500mA
数据手册：
模组内部设计：
·接口定义：
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EN：高电平：芯片使能；低电平：芯片关闭；注意：不能让 EN 管脚浮空。
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GPIO：通用输入输出接口
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ADC： Analog to Digital Converter，模数转换接口
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DAC： Digital to Analog Converter，数模转换接口
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RTC_GPIO：Real Time Clock，进入低功耗模式可以使用的 GPIO
USB Type C 接口（20009-UCAF001-X）
立创商城：[https://item.szlcsc.com/3708441.html](https://item.szlcsc.com/3708441.html)制造商：MINTRON(明硕)
制造商编号：20009-UCAF001-X
数据手册：
稳压芯片（XC6210B332MR）
立创商城：[https://item.szlcsc.com/418424.html](https://item.szlcsc.com/418424.html)制造商：TOREX(特瑞仕)
制造商编号：XC6210B332MR
数据手册：
USB 转串口芯片（CH340） - 下载固件、仿真、日志调试
简介：CH340 是一个 USB 总线的转接芯片，实现 USB 转串口或者 USB 转打印口。立创商城：https://item.szlcsc.com/3390257.html
制造商：WCH(南京沁恒)
制造商编号：CH340N
数据手册：
3. 原理图设计
主控与外设对应接口表
💡 ESP32 哪些接口支持 I2C、SPI 可以查看《ESP32 技术规格书》
《ESP32-WROOM-32E、ESP32-WROOM-32UE 技术规格书》
《ESP32 技术规格书》
模块详细设计
主控模块
- 使用了 RC 延时电路，和消抖电路
USB Type C 连接器
- 用于连接电脑，进行充电、下载、调试的接口已跳过 Notion 表格块
电压转换模块
- Type C 端输入电压为 5V，转成 3.3V
USB 转串口模块
防倒灌模块
- USB 向芯片传输消息（防 CH340 有电但 MCU 无电时的外灌）-
USB_TXD 为高电平时，二极管截止，RXD 上拉电阻为高电平
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USB_TXD 为低电平时，二极管反向导通，RXD 为低低电平
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芯片向 USB 传输消息（防 CH340 无电但 MCU 有电时的内灌，NMOS 管中 TXD 连 Drain、 USB_RXD 连 Source、 3V3 连 Gate）
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3V3 为高电平时，MOS 管导通
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TXD 为高电平时，线路导通，USB_RXD 为 USB 转串口芯片内部上拉电压，为高电平
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TXD 为低电平时，线路导通，USB_RXD 为低电平
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如果 3V3 为低电平时，MOS 管关闭，线路关闭，不浪费 CH340 电
Discussion
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