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智能家电wifi模组ESP32-C3乐鑫ESP32官网代理商智能照明系统构建

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智能家电wifi模组ESP32-C3乐鑫ESP32官网代理商智能照明系统构建,上节介绍了如何基于智能家电wifi模组ESP32-C3乐鑫ESP32官网代理商ESP32-C3 设计用于智能照明产品的小硬件系统(核心电路) 和通信系统。这个小硬件系统包含了外围的主要器件和天线部分,其中天线部分还需要根据选用的天线及射频线路的设计,通过网络分析仪和 RF 综合测试仪进行匹配调试。这部分对于初次接触射频的用户来说可能会有些难度。那么,有没有一个已经调试好射频性能的小硬件系统模块,让用户可以快速地用于智能照明产品呢?


答案是有的,基于ESP32-C3 芯片,厂商已经设计好了运行小硬件系统的模组,在模组中除了智能家电wifi模组ESP32-C3乐鑫ESP32官网代理商ESP32-C3 芯片,已经包含了晶振、Flash、天线、射频电路和外围主要器件等,并且模组也通过了 SRRC、CE、FCC、KCC 等主要国家和地区的安规认证,可以直接应用于智能照明产品。下面将选用一款 ESP32-C3 模组来用于智能照明产品的设计。


模组选用

智能家电wifi模组ESP32-C3乐鑫ESP32官网代理商根据不同的天线方式可分为 PCB天线模组和IPEX外接天线楼组;根据尺寸及引脚方式的不同还可分为 WROOM 系列和 MINI 系列。每个模组有-4085C和-40~105C两种温度范围版本,适用于不同温度需求的智能照明产品。在 LED 球范灯类产品中,因为内部温度比较高,所以需要选用-40~105C版本的模组;如果是一些工温度不高的灯具类产品,则可以选用-40~85C版本的模组。


PWM 信号的 GPIO 配置
智能家电wifi模组ESP32-C3乐鑫ESP32官网代理商ESP32-C3的PWM 控制器可以生成6路独立的PWM信号,通过GPIO交换矩阵可以设置意的GPIO引脚输出PWM 信号。在本设计中,使用其中的5路PWM信号输出,分别作为(红色)、G (绿色)、B(蓝色)、CW (冷白)、WW (暖白)的 LED 控制信号。在实际产应用中,可以使用 1路 PWM 信号控制 WW (暖白)和 CW (冷白)驱动占空比,并互补输出调节色温:另1路PWM信号控制总电流,调暖自 (WW)利冷自(CW)的总亮度。


在选用GPIO引脚时,需要注意所选的GPIO引脚是在芯片启动后默认没有高电平输出的GPIO引脚,否则可能会使 LED 球泡灯在上电时闪烁一下。如果选不到合适的 GPIO 引脚,则可以在GPIO引脚外部加上 10k2 的下拉电阻,以防止LED 球泡灯在上电时闪烁一下。ESP32-C3的PWM 功能支持使用任意的 GPIO 引脚,只需要在上电后进行软件初始化时配置一下即可。


固件烧录和调试接口

(1)智能家电wifi模组ESP32-C3乐鑫ESP32官网代理商ESP32-C3 支持通过以下几种方式与 PC 连接进行固件下载和调试:ESP32-C3芯片内部集成了USB 串口/JTAG 控制器,无须使用外部USB-UART 桥和JTAG适配器。ESP32-C3 芯片上的USB 使用GPIO19作为D+,使用GPIO18作为D-,可以直接连接到PC 上的USB 接口,从而实现固件下载和 Log 打印及JTAG 试功能。

在安装有 USB-UART桥 (USB--UART Bridge) 片的 ESP32-C3 开发板中,USB-UART已经连接到了 ESP32-C3 芯片的 UARTO 接口,将 C 的 USB 接口连接到 ESP32-C3 开发USB 接口,就可以实现固件下载和 Log 打印功能。

在成品板中,为了节省板子空间和成本,通常会使用带有 USB-UART 桥的编程器,将编程连接到ESP32-C3 芯片的 UARTO 接口,即可实现固件下载和 Log 打印功能。

(2)固件烧录。智能家电wifi模组ESP32-C3乐鑫ESP32官网代理商ESP32-C3 芯片运行的固件和参数等资料存储在与芯片连接的 SPI Flash中在进行固件烧录时,要先控制 ESP32-3 芯片进入下启动模式。GPI02和 GPIO8为高电平、GPI09为低电平,重新复位 ESP32-C3 芯片后即可进入下模式。开发者采用以上3种连接方式将将 ESP32-C3 芯片与 PC 连接在一起连接后就可以进行件下载了。

(3) 调试接口。调试接口主要包括串口 Log 打印和JTAG 调试。
串口 Log 打印: ESP32-C3 ROM Code 及 IDF SDK 默认是通过 UARTO 接口输出 Log 信息的,开发者选用以上 3 种连接方式将 ESP32-C3 芯片与 PC 连接在一起后,就可以在 PC 端输出 Log信息。

JTAG 调试:开发者可以直接使用 ESP32-C3 芯片集成的USBJTAG 控制器进行调试。如果使用ESP32-C3 芯片的JTAG 接口进行调试时,需要把相关JTAG 接口的引脚MTMS/GPIO4、MTDI/GPIO5、MTCK/GPIO6、MTDO/GPIO7 连接到外部JTAG 适配器,然后进行调试。


射频设计要求

如果智能照明产品采用带有 PCB 天线的模组进行设计,则需考虑模组在底板 (Base board)的布局,应尽可能地减小底板对 PCB 天线性能的影响。建议将模组尽可能地靠近底板的边缘放置,在条件允许的情况下,PCB 天线区域好可以延伸到底板板框外,并使 PCB 天线的馈点距离板框近。

智能家电wifi模组ESP32-C3乐鑫ESP32官网代理商模组ESP32-C3-WROOM-02的PCB 天线馈点在右侧模组 ESP32-C3-MINI-1的PCB天线馈点在左侧。


供电电源设计要求
当模组使用单一引脚供电时,只需要外接1个3.3 V、可提供 500mA 及以上电流输出的电即可。电源纹波可极大地影响射频的发射性能,一般情况下,在发送IEEE 802.11n MCST包时,电源纹波的峰-峰值必须小于 80 mV;在发送速率为 11Mbit/s 时,电源纹波的峰-峰必须小于120mV。

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