5款追求极简设计的ESP32-PICO-D4开发板

电子工程师 2019-04-10 29174

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在物联网大行其道的今天，谈到乐鑫的ESP32系列产品真可谓无人不知无人不晓，但说真的，其中最让我钟情的还是那款基于ESP32的变种，采用SiP封装、简单到极致的ESP32-PICO-D4，原因无它，主要是集成度高，对于像我这样硬件设计功底薄弱的小白来说，它就是整个世界。只要设计相关的物联网产品，哪怕知道功能多余、性能剩余，我还是忍不住用它，因为实在太简单，省下我的时间成本足以去做我想做的事。

ESP32-PICO-D4

ESP32-PICO-D4采用SiP封装，模块本身非常小，只有7mm*7mm*0.94mm，外观跟一颗IC差不多。

ESP32-PICO-D4集成两个Tensilica LX6处理器，448KB ROM，520KB SRAM(包括8KB RTC内存)，1Kb eFuse、 4MB SPI FLASH。

在WiFi的连接上，最高支持150Mbps；蓝牙的话支持蓝牙V4.2 BR/EDR以及BLE。

软件方面，支持Station/SoftAP/SoftAP+Station/P2P；WiFi安全性上支持WPA/WPA2/WPA2-Enterprise/WPS，支持AES/RSA/ECC/SHA加密；整个开发板可以通过串口或者OTA方式升级固件。

开发板

ESP32-PICO-D4 SiP其它规格参数如下表：

开发板

具体只有当你真正接触了ESP32-PICO-D4后，你才了解这玩意有多强大。当然，除了自己设计外，我也经常参考大神们的方案，所以今天会给大家推荐多款都是基于ESP32-PICO-D4方案的开发板或者开发模块，希望能给大家带来一些硬件设计上的灵感。

ESP32-PICO-KIT V4开发板

ESP32-PICO-KIT V4是乐鑫官方推出的一款基于ESP32-PICO-D4模块的开发板，拇指型外型，PCB边缘引出的IO引脚便于用户评估以及DIY、或者直接基于原型进行二次开发。

板子中规中矩，因为ESP32-PICO-D4模块集成度高的缘故，所以板子上其它的器件很少，电路布局也非常简单，如下图所示，自左往右分别是天线、ESP32-PICO-D4 WiFi模块、5V转3.3V输出LDO、USB转串口芯片CP2102、MicroUSB供电/串口。

板子的背面则只有引出的2排IO排针。值得注意的是，原本是2*20排针，板子上的话只引出了2*17的排针，其中天线两旁的排针出厂并没有焊接，按乐鑫官方的意思是为适配自家的面包板，而且这2*3的排针接口也是内部嵌入的SPI Flash的连接接口。引出的排针接口包括PWM, ADC, DAC, I2C, I2S, SPI等。

TinyPICO

TinyPICO可以说是目前世界上体积最小的基于ESP32-PICO-D4的开发板，板子功能和规格如下：

32位双核处理器，工作频率为240 MHz

2.4 GHz Wi-Fi - 802.11b/g/n

蓝牙BLE 4.2

4MB SPI闪存

4MB额外的PSRAM

APA102 RGB LED

USB +串行/UART用于编程

700mA 3.3V LDO稳压器

LiPo电池管理

适用于低功耗电池的优化电源电路

底部的JST焊盘支持PH和MicroBlade连接器的电池

14x GPIO扩展接口

仅18mmx 32mm

TinyPICO具体的信号接口分布如下图：

TinyPICO预装了MicroPython，并且还支持Arduino IDE以及Espressif IDF，对于不习惯复杂IDE工具的用户来说，Arduino IDE工具很友好。

TTGO Micro-32 V2.0模块

TTGO Micro-32是一个基于ESP32-PICO-D4 的紧凑模块，可用于大多数物联网应用的嵌入式核心，尺寸仅为约19.2mm*13.3mm，比ESP32-WROOM-32模块约小45％。

以下是TTGO Micro-32模块的一些规格：

SiP - Espressif Systems ESP32-PICO-D4基于ESP32双核处理器内存、4MB SPI Flash

连通性 - 蓝牙4.2 LE ，802.11 b/g/n带芯片天线和u.FL（IPEX）连接器的高达150Mbps的WiFi

电源电压 - 3.3 V DC

尺寸 - 19.2x13.3 mm

开发板

Sensything

Sensything主控同样是基于乐鑫ESP32-PICO-D4，另外板载低噪声数据采集的ADS1220 24位ADC，支持Wi-Fi和蓝牙的多传感器采集方案，用于获取和记录多个传感器读数，这些读数可通过Android应用程序，物联网或分析平台，通过普通USB连接查看/发送，或直接记录到的microSD。此外，开发板额外扩展的GPIO引脚以及对Sparkfun Qwiic连接器标准的支持使得种传感器数据的融合和记录变得极为简单。

ESP32 SoC

Sparkfun Qwiic连接器标准扩展接口

更多的传感器输入以及电源

RGB LED

传感器电源

MicroUSB接口

扩展GPIO口

24位 ADC

模拟输入

另外，Sensything开发板可以通过多种方式采集数据：

通过BLE进行简单采集（预编程）

Sensything开发板将预先加载提供基本BLE数据采集的固件，该程序读取ADC的所有四个通道并通过BLE发送数据，用户可以通过Android应用程序获取到传感器数据，这也是最简单、开箱即用的方式。

Wi-Fi接入点模式

如果用户需要在给定时间查看传感器值或查看记录的传感器数据，那也有方法实现，无需安装任何其他软件或应用程序，只需使用特定固件对设备进行编程，Sensything即可显示为可连接的Wi-Fi接入点。然后，您可以将PC或手机等移动设备连接到“Sensything”的Wi-Fi网络，在Web浏览器输入“sensything.local”站点，并在页面上查看传感器数据。这不需要任何互联网连接。

开发者模式

再者，用户可以使用板载USB-UART转换器，使用Espressif ESP-IDF和编程工具可轻松对开发板进行编程，不但可以使用极为简单的Arduino IDE工具本身为Sensything编写的程序，更可以通过乐鑫ESP-IDF编写自己想要的程序，换句话说，只要功夫深，用户可以用Sensything达成关于物联网相关应用的项目。

一个未完成的开发板项目——ESP32-Alexa

ESP32-Alexa包括ESP32-PICO-D4，CP2102 USB-UART，MAX98357 I2S DAC，WS2812 NeoPixel LED和锂电池接口，板卡尺寸不大，仅为25mm*36mm，适用于嵌入式应用。

板载具体的一些功能如下：

单通道，D类放大器嵌入式DAC，MAX98357通过I2S总线连接到ESP32-PICO-D4

MEMS麦克风Invensense ICS-43434通过I2S总线连接到ESP32

板载USB-UART接口（CP2102）可直接实现二进制文件上传

另外，NeoPixel WS2812是板载Alexa的状态指示灯，可以在听到你的声音时，红色闪烁，在回答时蓝色闪烁。遗憾的是这只是一个硬件爱好者玩家设计的产品，而且因为量产困难而并没有正式面世，这里把它拿出来只是想分享给大家基于ESP32-PICO-D4的各种方案，真的很有趣，或许你可以参考并完成它。

小结

ESP32-PICO-D4的出现改变了物联网硬件设计的难点，让硬件开发者重点专注在应用功能的创意上，为物联网领域带来各种有趣的应用，如果你是一个硬件设计的小白，你想设计关于物联网相关的产品，那不妨考虑下ESP32-PICO-D4，真得很简单，可以让你省下大量的时间专注在产品的创意上。

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