ESP32的接口不能隨便用，如何快速從Arduino過渡到ESP32的新手指南-進階篇

進階篇

接續(xù)如何快速從Arduino過渡到ESP32的新手指南-基礎(chǔ)篇，繼續(xù)了解ESP32的各種引腳接口吧！

內(nèi)容介紹

1.SPI引腳

2.I2C引腳

3.UART引腳

4.RTC引腳

5.Strapping引腳

6.EN引腳

SPI引腳

SPI是什么

SPI（串行外設(shè)接口）是一種用于設(shè)備之間連接的技術(shù)。通過SPI，ESP32可以與其他同樣使用SPI連接的傳感器相互傳輸數(shù)據(jù)。

SPI的傳輸采用同步的時間線，也稱為共享時鐘信號，這有助于確保傳輸?shù)臄?shù)據(jù)準確一致。

SPI主要應(yīng)用于需要短距離、高速串行通信的場景，例如需要快速同步數(shù)據(jù)的顯示屏、SD卡讀取器、加速度傳感器等。

可以將SPI想象成一種精密的對話方式，其中主設(shè)備（ESP32）和 從設(shè)備（傳感器、顯示屏等）在共同的時鐘引導下，按照特定的規(guī)則交流信息。

在SPI通信中，通常有四個信號線：

1. MOSI（Master Out Slave In）：主設(shè)備向從設(shè)備發(fā)送數(shù)據(jù)的線路。

2. MISO（Master In Slave Out）：從設(shè)備向主設(shè)備發(fā)送數(shù)據(jù)的線路。

3. SCLK（Serial Clock）：時鐘信號，用于同步主設(shè)備和從設(shè)備之間的數(shù)據(jù)傳輸。

4. SS/CS（Slave Select/Chip Select）：選擇從設(shè)備的線路，用于告訴從設(shè)備何時準備好接收或發(fā)送數(shù)據(jù)。

SPI使用注意

避免沖突

當我們涉及到使用引腳時，尤其是在處理不是SPI接口的設(shè)備時，建議盡量避免直接使用SPI接口。這主要是因為在引入庫的過程中，通常會默認使用SPI接口的一些關(guān)鍵引腳，比如SCLK、MOSI、MISO，這些引腳通常會被預(yù)設(shè)為SPI功能，可能導致沖突。

可自定義SPI引腳

在ESP32中，你可以通過代碼調(diào)整SPI接口的配置，包括更改SCLK、MOSI、MISO等引腳。這為你提供了更大的靈活性，以適應(yīng)不同的硬件連接需求。

可共用引腳

如果你需要同時連接多個SPI接口的設(shè)備，可以共用SCLK、MOSI、MISO這些引腳，然后通過單獨的CS引腳來區(qū)分不同的設(shè)備。

VSPI和HSPI的選擇

在ESP32中，VSPI和HSPI是兩個可用的SPI接口，它們的功能是相同的。一些庫可能默認使用其中一個，多數(shù)是VSPI。

I2C引腳

I2C是什么

I2C（Inter-Integrated Circuit）與SPI類似，也用于跟各種設(shè)備進行溝通。

設(shè)備彼此溝通的規(guī)則，我們通常會稱呼為串行通信協(xié)議。

I2C使用注意

I2C引腳

I2C只需要兩個引腳，不管連接幾個I2C設(shè)備都是使用SDA和SCL。這使得它在連接多個設(shè)備時非常方便，因為它占用的引腳相對較少。

I2C 與 SPI 的 SDA 不一樣

? SPI的SDA：在SPI通信中，SDA通常指的是MOSI（Master Out Slave In），全稱是"Master Out Slave In"，表示主設(shè)備輸出數(shù)據(jù)給從設(shè)備。

? I2C的SDA：在I2C通信中，SDA表示Serial Data Line，全稱是"Serial Data Line"，表示是用于雙向傳輸數(shù)據(jù)的串行數(shù)據(jù)線。

I2C 與 SPI 的 SCL 不一樣

? SPI的SCL：在SPI通信中，時鐘線通常稱為SCLK（Serial Clock），全稱是"Serial Clock"。SCLK用于同步數(shù)據(jù)的傳輸，主設(shè)備通過SCLK向從設(shè)備發(fā)送時鐘脈沖，以確保數(shù)據(jù)的有效傳輸。

? I2C的SCL：在I2C通信中，SCL表示Serial Clock Line，全稱是"Serial Clock Line"。I2C總線上的SCL同樣用于同步數(shù)據(jù)傳輸，主設(shè)備通過SCL向從設(shè)備發(fā)送時鐘信號。

如果一個設(shè)備使用I2C協(xié)議進行通信，那么它的SCL和SDA線就應(yīng)該連接到I2C總線上。同樣，如果一個設(shè)備使用SPI協(xié)議進行通信，那么它的SCLK、MISO、MOSI等線就應(yīng)該連接到SPI總線上。這兩者的線不能直接互連，否則通信將無法正常進行。

UART引腳

UART是什么

UART代表通用異步收發(fā)器（Universal Asynchronous Receiver/Transmitter）。與SPI、I2C一樣，是一種串行通信協(xié)議。

然而，與它們不同的是，UART沒有共享的時鐘信號。在UART通信中，發(fā)送和接收設(shè)備之間通過起始位、數(shù)據(jù)位、校驗位和停止位來協(xié)調(diào)數(shù)據(jù)的傳輸。

可以理解為，

? UART：通過相對的時間來同步信息

? SPI、I2C：通過絕對的時鐘信號來確保通信的同步。

在UART中，設(shè)備之間通過約定好的位序列來解釋和同步數(shù)據(jù)。這種異步的方式使得UART更加靈活，適用于一些不需要嚴格時鐘同步的場景。

UART使用注意

簡單來說，只用UART2，UART0不能用

UART0

與USB連接，通常用于燒錄（flashing）和調(diào)試。

UART2

UART2可以連接到外部設(shè)備，如GPS、指紋傳感器、距離傳感器等，而不會影響燒錄和調(diào)試功能。

RTC引腳

RTC是什么

當我們使用 RTC（Real-Time Clock，實時時鐘）時，它實際上是一個獨立的時鐘系統(tǒng)。無論主電源是否關(guān)閉，RTC 都能夠持續(xù)供電，確保設(shè)備能夠在斷電狀態(tài)下仍然維持準確的時間。

在ESP32，我們通過RTC來喚醒待機狀態(tài)的設(shè)備來達到省電的功能。

在ESP32等設(shè)備上，利用RTC來喚醒待機狀態(tài)是一種常見的省電策略。待機狀態(tài)（或深度睡眠）是一種極低功耗的模式，其中主處理器被關(guān)閉，但RTC仍在運行，以確保設(shè)備能夠在預(yù)定的時間喚醒。這對于周期性地執(zhí)行任務(wù)、定時采集數(shù)據(jù)或在特定事件發(fā)生時喚醒設(shè)備都是非常有用的。

一些常見的應(yīng)用場景包括：

?定時喚醒：在預(yù)定的時間喚醒設(shè)備以執(zhí)行特定的任務(wù)，例如數(shù)據(jù)采集、通信等。

?事件觸發(fā)喚醒：當某些特定事件發(fā)生時，通過RTC喚醒設(shè)備，以便立即響應(yīng)該事件。

?電池供電設(shè)備的省電模式：在電池供電的設(shè)備中，RTC的使用可以幫助最小化功耗，延長電池壽命。

Strapping 引腳

在ESP32中，存在兩種重要的模式，分別是BOOT模式和FLASH模式。BOOT模式用于運行ESP32上的程序，而FLASH模式用于上傳程序到ESP32。Strapping pins（引腳配置開關(guān)）用于配置ESP32的工作模式。通常情況下，帶有內(nèi)置USB/Serial的開發(fā)板會自動將這些引腳配置到正確的狀態(tài)，以支持燒錄或啟動。然而，如果其他設(shè)備使用這些引腳，可能會導致ESP32進入錯誤的模式。

具體而言，Strapping pins是一組用于配置啟動模式的引腳。在帶有內(nèi)置USB/Serial的開發(fā)板上，系統(tǒng)會根據(jù)需要自動配置這些引腳。但是，當其他設(shè)備使用相同的引腳時，可能會影響ESP32的啟動模式，因此在設(shè)計硬件連接時需要特別注意。

EN引腳

對于ESP32，EN（Enable）引腳是用于控制芯片的啟用和禁用的關(guān)鍵引腳。以下是關(guān)于EN引腳的一些基本信息：

?默認狀態(tài)：EN引腳默認是拉高的（pulled high），表示芯片處于啟用狀態(tài)。當EN引腳被拉高時，ESP32可以正常運行。

?拉低禁用：當EN引腳被拉低時，芯片被禁用，即停止工作。拉低EN引腳通常會導致芯片斷電或進入低功耗模式，具體取決于系統(tǒng)的設(shè)計。

?復(fù)位功能：EN引腳還連接到一個按鈕開關(guān)，通過按下按鈕將EN引腳拉低，可以觸發(fā)芯片的復(fù)位（reset）操作。這個按鈕提供了一種手動重置芯片的方式。

拉高：給引腳高電位，拉低：給引腳低電位

總體而言，EN引腳提供了對ESP32芯片的啟用和禁用控制，同時允許通過按鈕觸發(fā)復(fù)位。這是在開發(fā)和測試過程中非常有用的功能，因為它允許用戶手動重置芯片，或者在需要時禁用芯片以減小功耗。

錯誤更正說明

ESP32 WROOM-32上傳選擇

當使用Arduino IDE上傳程序到ESP32開發(fā)板時，對于常見的ESP32開發(fā)板，例如ESP32 WROOM-32，你可以在Arduino IDE中選擇"ESP32 Dev Module"進行上傳。這個開發(fā)板型通常是Arduino IDE默認支持的。

在先前的文章中使用的"ESP32 WROOM DA"選項是針對另一種ESP32模塊的開發(fā)板。

雖然使用"ESP32 WROOM-32"開發(fā)板也能成功選擇"ESP32 WROOM DA"上傳，這可能是因為在Arduino IDE的"esp32"支持包中，"ESP32 WROOM-32"也有相應(yīng)的支持。

因此，最終建議在使用ESP32 WROOM-32開發(fā)板時，選擇"ESP32 Dev Module"，以確保在Arduino IDE中有更全面的支持和兼容性。這樣能夠更方便地進行開發(fā)和調(diào)試，確保代碼能夠正確地燒錄到ESP32開發(fā)板上。

后續(xù)我會繼續(xù)分享零基礎(chǔ)入門ESP32的教學文章，

也歡迎關(guān)注我的視頻號與B站：伊娃老師來了。

審核編輯 黃宇