5款追求極簡設(shè)計的ESP32-PICO-D4開發(fā)板

在物聯(lián)網(wǎng)大行其道的今天，談到樂鑫的ESP32系列產(chǎn)品真可謂無人不知無人不曉，但說真的，其中最讓我鐘情的還是那款基于ESP32的變種，采用SiP封裝、簡單到極致的ESP32-PICO-D4，原因無它，主要是集成度高，對于像我這樣硬件設(shè)計功底薄弱的小白來說，它就是整個世界。只要設(shè)計相關(guān)的物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)品，哪怕知道功能多余、性能剩余，我還是忍不住用它，因為實在太簡單，省下我的時間成本足以去做我想做的事。

ESP32-PICO-D4

ESP32-PICO-D4采用SiP封裝，模塊本身非常小，只有7mm*7mm*0.94mm，外觀跟一顆IC差不多。

ESP32-PICO-D4集成兩個Tensilica LX6處理器，448KB ROM，520KB SRAM(包括8KB RTC內(nèi)存)，1Kb eFuse、 4MB SPI FLASH。

在WiFi的連接上，最高支持150Mbps；藍(lán)牙的話支持藍(lán)牙V4.2 BR/EDR以及BLE。

軟件方面，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；整個開發(fā)板可以通過串口或者OTA方式升級固件。

ESP32-PICO-D4 SiP其它規(guī)格參數(shù)如下表：

具體只有當(dāng)你真正接觸了ESP32-PICO-D4后，你才了解這玩意有多強大。當(dāng)然，除了自己設(shè)計外，我也經(jīng)常參考大神們的方案，所以今天會給大家推薦多款都是基于ESP32-PICO-D4方案的開發(fā)板或者開發(fā)模塊，希望能給大家?guī)硪恍┯布O(shè)計上的靈感。

ESP32-PICO-KIT V4開發(fā)板

ESP32-PICO-KIT V4是樂鑫官方推出的一款基于ESP32-PICO-D4模塊的開發(fā)板，拇指型外型，PCB邊緣引出的IO引腳便于用戶評估以及DIY、或者直接基于原型進行二次開發(fā)。

板子中規(guī)中矩，因為ESP32-PICO-D4模塊集成度高的緣故，所以板子上其它的器件很少，電路布局也非常簡單，如下圖所示，自左往右分別是天線、ESP32-PICO-D4 WiFi模塊、5V轉(zhuǎn)3.3V輸出LDO、USB轉(zhuǎn)串口芯片CP2102、MicroUSB供電/串口。

板子的背面則只有引出的2排IO排針。值得注意的是，原本是2*20排針，板子上的話只引出了2*17的排針，其中天線兩旁的排針出廠并沒有焊接，按樂鑫官方的意思是為適配自家的面包板，而且這2*3的排針接口也是內(nèi)部嵌入的SPI Flash的連接接口。引出的排針接口包括PWM, ADC, DAC, I2C, I2S, SPI等。

TinyPICO

TinyPICO可以說是目前世界上體積最小的基于ESP32-PICO-D4的開發(fā)板，板子功能和規(guī)格如下：

32位雙核處理器，工作頻率為240 MHz

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

藍(lán)牙BLE 4.2

4MB SPI閃存

4MB額外的PSRAM

APA102 RGB LED

USB +串行/UART用于編程

700mA 3.3V LDO穩(wěn)壓器

LiPo電池管理

適用于低功耗電池的優(yōu)化電源電路

底部的JST焊盤支持PH和MicroBlade連接器的電池

14x GPIO擴展接口

僅18mmx 32mm

TinyPICO具體的信號接口分布如下圖：

TinyPICO預(yù)裝了MicroPython，并且還支持Arduino IDE以及Espressif IDF，對于不習(xí)慣復(fù)雜IDE工具的用戶來說，Arduino IDE工具很友好。

TTGO Micro-32 V2.0模塊

TTGO Micro-32是一個基于ESP32-PICO-D4 的緊湊模塊，可用于大多數(shù)物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用的嵌入式核心，尺寸僅為約19.2mm*13.3mm，比ESP32-WROOM-32模塊約小45％。

以下是TTGO Micro-32模塊的一些規(guī)格：

SiP - Espressif Systems ESP32-PICO-D4基于ESP32雙核處理器內(nèi)存、4MB SPI Flash

連通性 - 藍(lán)牙4.2 LE ，802.11 b/g/n帶芯片天線和u.FL（IPEX）連接器的高達(dá)150Mbps的WiFi

電源電壓 - 3.3 V DC

尺寸 - 19.2x13.3 mm

Sensything

Sensything主控同樣是基于樂鑫ESP32-PICO-D4，另外板載低噪聲數(shù)據(jù)采集的ADS1220 24位ADC，支持Wi-Fi和藍(lán)牙的多傳感器采集方案，用于獲取和記錄多個傳感器讀數(shù)，這些讀數(shù)可通過Android應(yīng)用程序，物聯(lián)網(wǎng)或分析平臺，通過普通USB連接查看/發(fā)送，或直接記錄到的microSD。此外，開發(fā)板額外擴展的GPIO引腳以及對Sparkfun Qwiic連接器標(biāo)準(zhǔn)的支持使得種傳感器數(shù)據(jù)的融合和記錄變得極為簡單。

ESP32 SoC

Sparkfun Qwiic連接器標(biāo)準(zhǔn)擴展接口

更多的傳感器輸入以及電源

RGB LED

傳感器電源

MicroUSB接口

擴展GPIO口

24位 ADC

模擬輸入

另外，Sensything開發(fā)板可以通過多種方式采集數(shù)據(jù)：

通過BLE進行簡單采集（預(yù)編程）

Sensything開發(fā)板將預(yù)先加載提供基本BLE數(shù)據(jù)采集的固件，該程序讀取ADC的所有四個通道并通過BLE發(fā)送數(shù)據(jù)，用戶可以通過Android應(yīng)用程序獲取到傳感器數(shù)據(jù)，這也是最簡單、開箱即用的方式。

Wi-Fi接入點模式

如果用戶需要在給定時間查看傳感器值或查看記錄的傳感器數(shù)據(jù)，那也有方法實現(xiàn)，無需安裝任何其他軟件或應(yīng)用程序，只需使用特定固件對設(shè)備進行編程，Sensything即可顯示為可連接的Wi-Fi接入點。然后，您可以將PC或手機等移動設(shè)備連接到“Sensything”的Wi-Fi網(wǎng)絡(luò)，在Web瀏覽器輸入“sensything.local”站點，并在頁面上查看傳感器數(shù)據(jù)。這不需要任何互聯(lián)網(wǎng)連接。

開發(fā)者模式

再者，用戶可以使用板載USB-UART轉(zhuǎn)換器，使用Espressif ESP-IDF和編程工具可輕松對開發(fā)板進行編程，不但可以使用極為簡單的Arduino IDE工具本身為Sensything編寫的程序，更可以通過樂鑫ESP-IDF編寫自己想要的程序，換句話說，只要功夫深，用戶可以用Sensything達(dá)成關(guān)于物聯(lián)網(wǎng)相關(guān)應(yīng)用的項目。

一個未完成的開發(fā)板項目——ESP32-Alexa

ESP32-Alexa包括ESP32-PICO-D4，CP2102 USB-UART，MAX98357 I2S DAC，WS2812 NeoPixel LED和鋰電池接口，板卡尺寸不大，僅為25mm*36mm，適用于嵌入式應(yīng)用。

板載具體的一些功能如下：

單通道，D類放大器嵌入式DAC，MAX98357通過I2S總線連接到ESP32-PICO-D4

MEMS麥克風(fēng)Invensense ICS-43434通過I2S總線連接到ESP32

板載USB-UART接口（CP2102）可直接實現(xiàn)二進制文件上傳

另外，NeoPixel WS2812是板載Alexa的狀態(tài)指示燈，可以在聽到你的聲音時，紅色閃爍，在回答時藍(lán)色閃爍。遺憾的是這只是一個硬件愛好者玩家設(shè)計的產(chǎn)品，而且因為量產(chǎn)困難而并沒有正式面世，這里把它拿出來只是想分享給大家基于ESP32-PICO-D4的各種方案，真的很有趣，或許你可以參考并完成它。

小結(jié)

ESP32-PICO-D4的出現(xiàn)改變了物聯(lián)網(wǎng)硬件設(shè)計的難點，讓硬件開發(fā)者重點專注在應(yīng)用功能的創(chuàng)意上，為物聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域帶來各種有趣的應(yīng)用，如果你是一個硬件設(shè)計的小白，你想設(shè)計關(guān)于物聯(lián)網(wǎng)相關(guān)的產(chǎn)品，那不妨考慮下ESP32-PICO-D4，真得很簡單，可以讓你省下大量的時間專注在產(chǎn)品的創(chuàng)意上。