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380 lines
15 KiB
ReStructuredText
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ESP32-S2-Kaluga-1 套件 v1.2
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:link_to_translation:`en:[English]`
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最新版本：:doc:`user-guide-esp32-s2-kaluga-1-kit`
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ESP32-S2-Kaluga-1 v1.2 是一款来自乐鑫的开发套件，主要可用于以下目的：
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- 展示 ESP32-S2 芯片的人机交互功能
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- 为用户提供基于 ESP32-S2 的人机交互应用开发工具
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ESP32-S2 的功能强大，应用场景非常丰富。对于初学者来说，可能的用例包括：
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- **智能家居**：从最简单的智能照明、智能门锁、智能插座，到更复杂的视频流设备、安防摄像头、OTT 设备和家用电器等
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- **电池供电设备**：Wi-Fi mesh 传感器网络、Wi-Fi 网络玩具、可穿戴设备、健康管理设备等
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- **工业自动化设备**：无线控制与机器人技术、智能照明、HVAC 控制设备等
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- **零售和餐饮业**：POS 机和服务机器人
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.. figure:: https://dl.espressif.com/dl/schematics/pictures/esp32-s2-kaluga-1-kit-v1.0-3d.png
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:align: center
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:width: 3452px
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:height: 1590px
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:scale: 20%
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:alt: ESP32-S2-Kaluga-1-Kit-Assembly
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:figclass: align-center
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ESP32-S2-Kaluga-1-Kit 概述（点击放大）
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ESP32-S2-Kaluga-1 套件包括以下几个开发板：
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- 主板：*ESP32-S2-Kaluga-1*
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- 扩展板：
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- :doc:`user-guide-esp-lyrat-8311a_v1.2` - 音频播放器
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- :doc:`user-guide-esp-lyrap-toucha-v1.1` - 触摸板
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- :doc:`user-guide-esp-lyrap-lcd32-v1.1` - 3.2" LCD 屏
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- :doc:`user-guide-esp-lyrap-cam-v1.0` - 摄像头
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由于 ESP32-S2 的管脚复用，部分扩展板的兼容性有所限制，具体请见 :ref:`user-guide-esp32-s2-kaluga-1-kit-v1.2-ext-board-compatibility`。
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本文档主要介绍 **ESP32-S2-Kaluga-1 主板** 及其与扩展板的交互。更多有关具体扩展板的信息，请点击相应的链接。
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本指南包括：
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- `快速入门`_：提供 ESP32-S2-Kaluga-1 的简要概述及必须了解的硬件和软件信息。
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- `硬件参考`_：提供 ESP32-S2-Kaluga-1 的详细硬件信息。
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- `硬件修订历史`_：提供该开发板的“修订历史”、“已知问题”以及此开发板之前版本的用户指南链接。
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- `相关文档`_：提供相关文档的链接。
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快速入门
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本节介绍如何开始使用 ESP32-S2-Kaluga-1，主要包括三大部分：首先，介绍一些关于 ESP32-S2-Kaluga-1 的基本信息；然后，在 `应用程序开发`_ 章节介绍如何进行硬件初始化；最后，介绍如何为 ESP32-S2-Kaluga-1 烧录固件。
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概述
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ESP32-S2-Kaluga-1 主板是整个套件的核心。该主板集成了 ESP32-S2-WROVER 模组，并配备连接至各个扩展板的连接器。ESP32-S2-Kaluga-1 是人机交互接口原型设计的关键工具。
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ESP32-S2-Kaluga-1 主板配备了多个连接器，可用于连接相应扩展板：
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- 扩展板连接器，用于连接 ESP-LyraT-8311A、ESP-LyraP-LCD32
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- 摄像头连接器，用于连接 ESP-LyraP-CAM
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- 触摸 FPC 连接器，用于连接 ESP-LyraP-TouchA
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- LCD FPC 连接器（尚无可用官方配套扩展板）
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- I2C FPC 连接器（尚无可用官方配套扩展板）
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.. figure:: https://dl.espressif.com/dl/schematics/pictures/esp32-s2-kaluga-1-v1.2-3d.png
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:align: center
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:width: 2631px
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:height: 1966px
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:scale: 25%
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:alt: ESP32-S2-Kaluga-1
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:figclass: align-center
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ESP32-S2-Kaluga-1（点击放大）
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所有四个扩展板都经过特别设计，以支持以下功能：
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* 触摸板控制
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* 带有 6 个触摸按钮
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* 支持最大 5 mm 亚克力板
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* 支持湿手操作
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* 支持防水功能。ESP32-S2 可以配置为在多个触摸板同时被水复盖时自动禁用所有触摸板功能，并在去除水滴后重新启用触摸板
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* 音频播放
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* 连接扬声器，以播放音频
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* 配合触控板使用，可控制音频播放和调节音量
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* LCD 显示屏
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* LCD 接口（8 位并行 RGB、8080 和 6800 接口）
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* 摄像头图像采集
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* 支持 OV2640 和 OV3660 摄像头模块
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* 8-bit DVP 图像传感器接口（ESP32-S2 还支持 16 位 DVP 图像传感器，但需要你自行进行二次开发）
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* 支持高达 40 MHz 时钟频率
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* 优化 DMA 传输带宽，便于传输高分辨率图像
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组件描述
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.. figure:: https://dl.espressif.com/dl/schematics/pictures/esp32-s2-kaluga-1-v1.2-layout-front.png
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:align: center
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:width: 934px
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:height: 645px
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:scale: 70%
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:alt: ESP32-S2-Kaluga-1 - 正面
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:figclass: align-center
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ESP32-S2-Kaluga-1 - 正面（点击放大）
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下表将从左边的 ESP32-S2 模组开始，以顺时针顺序介绍上图中的主要组件。
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**保留** 表示该功能可用，但当前版本的套件并未启用该功能。
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.. list-table::
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:widths: 30 70
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:header-rows: 1
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* - 主要组件
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- 描述
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* - ESP32-S2-WROVER 模组
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- 集成 ESP32-S2 芯片，可提供 Wi-Fi 连接、数据处理和灵活的数据存储功能。
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* - 4.3" LCD FPC 连接器
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- （保留）可使用 FPC 线连接 4.3" LCD 扩展板。
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* - ESP Prog 连接器
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- （保留）用于连接乐鑫固件烧录设备 (ESP-Prog)。
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* - JTAG 开关
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- 切换到 ON 方向，启用 ESP32-S2 和 FT2232 之间的连接。此时，可通过 USB-UART/JTAG 端口进行 JTAG 调试，详见 :doc:`../../api-guides/jtag-debugging/index`。
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* - 引出管脚排针 2
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- ESP32-S2-WROVER 模组的部分 GPIO 直接引出至该开发板（详见开发板上的标记）。
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* - USB-to-UART/JTAG 桥接器
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- FT2232 适配器开发板，允许在 USB 端口使用 UART/JTAG 协议通信。
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* - 摄像头连接器
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- 用于连接摄像头扩展板，比如 ESP-LyraP-CAM。
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* - 扩展板连接器
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- 用于连接带有配套连接器的扩展板。
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* - Reset 复位按钮
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- 用于重启系统。
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* - Boot 按钮
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- 按下 **Boot** 键并保持，同时按一下 **Reset** 键，进入“固件下载”模式，通过串口下载固件。
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* - USB-UART/JTAG 端口
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- PC 和 ESP32-S2 模组之间的通信接口（UART 或 JTAG）。
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* - USB 电源端口
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- 为开发板供电。
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* - 电池端口
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- 2 针连接器，用于连接外部电池。
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* - 电源 LED 指示灯
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- 当 USB 电源或外部电源供电电压正常，则 LED 亮起。
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* - 电源开关
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- 打开可为系统供电。
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* - RGB 跳线
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- 如需使用 RGB LED，需在该位置增加一个跳线。
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* - RGB LED 指示灯
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- 可编程 RGB LED 指示灯，受控于 GPIO45。在使用前需要安装 RGB 跳线。
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* - 调压器
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- 5 V 转 3.3 V 调压器。
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* - I2C FPC 连接器
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- （保留）可通过 FPC 线连接其他 I2C 扩展板。
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* - 引出管脚排针 1
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- ESP32-S2-WROVER 模组的部分 GPIO 直接引出至该开发板（详见开发板上的标记）。
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* - 触摸 FPC 连接器
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- 可通过 FPC 线连接 ESP-LyraP-TouchA 扩展板。
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* - 触摸开关
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- 切换到 OFF 方向，配置 GPIO1 到 GPIO14 连接触摸传感器；切换到 ON 方向，配置 GPIO1 到 GPIO14 用于其他目的。
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* - 3.2" LCD FPC 连接器
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- 可通过 FPC 线连接 3.2" LCD 扩展板，比如 ESP-LyraP-LCD32。
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应用程序开发
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ESP32-S2-Kaluga-1 上电前，请首先确认开发板完好无损。
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硬件准备
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- ESP32-S2-Kaluga-1
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- 两根 USB 2.0 电缆（标准 A 转 Micro-B)
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- 电源选项
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- 用于 UART/JTAG 通信
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- PC（Windows、Linux 或 macOS）
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- 你选择的任何扩展板
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硬件设置
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1. 连接你选择的扩展板（更多信息，请见对应拓展板的用户指南）
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2. 插入两根 USB 电缆
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3. 打开 **电源开关** 时，**电源 LED 指示灯** 应点亮。
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.. _user-guide-esp32-s2-kaluga-1-kit-v1.2-software-setup:
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软件设置
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请前往 :doc:`../../get-started/index`，在 :ref:`get-started-step-by-step` 一节查看如何快速设置开发环境。
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你还可以点击 `这里 <https://github.com/espressif/esp-dev-kits/tree/master/esp32-s2-kaluga-1>`_，获取有关 ESP32-S2-Kaluga-1 套件编程指南与应用示例的更多内容。
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内容和包装
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零售订单
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每一个零售 ESP32-S2-Kaluga-1 开发套件均有独立包装，内含以下部分：
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- 主板
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- ESP32-S2-Kaluga-1
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- 扩展板：
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- ESP-LyraT-8311A
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- ESP-LyraP-CAM
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- ESP-LyraP-TouchA
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- ESP-LyraP-LCD32
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- 连接器
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- 20 针 FPC 线（用于连接 ESP32-S2-Kaluga-1 主板至 ESP-LyraP-TouchA 扩展板）
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- 紧固件
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- 安装螺栓 (x 8)
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- 螺丝 (x 4)
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- 螺母 (x 4)
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零售购买，请前往 https://www.espressif.com/zh-hans/contact-us/get-samples。
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批发订单
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ESP32-S2-Kaluga-1 开发套件的批发包装为纸板箱。
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批量订单请前往 https://www.espressif.com/zh-hans/contact-us/sales-questions。
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硬件参考
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功能框图
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ESP32-S2-Kaluga-1 的主要组件和连接方式如下图所示。
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.. figure:: https://dl.espressif.com/dl/schematics/pictures/esp32-s2-kaluga-1-v1.2-block-diagram.png
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:align: center
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:alt: ESP32-S2-Kaluga-1 功能框图
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:figclass: align-center
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ESP32-S2-Kaluga-1 功能框图
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电源选项
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开发板可任一选用以下四种供电方式：
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- Micro USB 端口供电（默认）
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- 通过 2 针电池连接器使用外部电池供电
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- 5V / GND 管脚供电
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- 3V3 / GND 管脚供电
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.. _user-guide-esp32-s2-kaluga-1-kit-v1.2-ext-board-compatibility:
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扩展板的兼容性
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如需同时使用多块扩展板，请首先查看以下兼容性信息：
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.. list-table::
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:widths: 20 10 30 40
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:header-rows: 1
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* - 扩展板组合
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- 复用接口或管脚
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- 无法运行原因
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- 解决方案
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* - 8311A v1.2 + CAM v1.0
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- I2S 控制、IO46
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- ESP32-S2 仅有 1 个 I2S 接口，但这两个开发板均需使用 ESP32-S2 的 I2S 接口进行通信（ESP-LyraT-8311A 使用标准模式；ESP-LyraP-CAM 使用 Camera 协议）。如两个扩展板同时复用 IO46，ESP-LyraP-CAM 的正常使用将受到干扰。
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- 暂无解决方法。
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||
* - TouchA v1.1 + LCD32 v1.1
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- IO11、IO6
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- ESP-LyraP-TouchA 因管脚 IO11 复用，导致无法触发触摸动作；ESP-LyraP-LCD32 因 BK (BLCT) 管脚连接至 IO6 管脚复用，因此也无法使用。
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- 不要初始化 ESP-LyraP-TouchA 扩展板的 IO11 (NETWORK) 和 IO6 (PHOTO) 管脚。
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* - 8311A v1.2 + LCD32 v1.1
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||
- IO6
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||
- 这两款扩展板可以同时使用，但由于 ESP32-S2-Kaluga-1 的 BK (BLCT) 管脚已连接至 IO6，因此，ESP-LyraT-8311A 的 BT_ADC 管脚和 6 个按钮均无法使用。
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||
- 用户也可通过以下配置使用 ESP-LyraT-8311A 的 BT_ADC 管脚：移除 ESP-LyraP-LCD32 扩展板上的 R39，将 R41 换为 100 欧，并将 BLCT_L 开关打开。注意，此配置将导致用户无法通过软件控制显示屏的背光亮度。
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||
* - TouchA v1.1 + 8311A v1.2
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- ESP-LyraT-8311A 的 BT_ADC 管脚
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- 这两款扩展板可以同时使用。然而，当 ESP-LyraT-8311A 的 BT_ADC 管脚用于初始化扩展板的 6 个按钮时，ESP-LyraP-TouchA 无法成功触发。
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||
- 如果计划使用 ESP-LyraT-8311A 的 BT_ADC 管脚，请不要初始化 ESP-LyraP-TouchA 扩展板的 IO6 管脚 (PHOTO)。
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* - TouchA v1.1 + CAM v1.0
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- IO1、IO2、IO3
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- 由于管脚复用无法同时使用。
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- 不要初始化 ESP-LyraP-TouchA 的 IO1 (VOL_UP)、IO2 (PLAY) 和 IO3 (VOL_DOWN)。
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* - TouchA v1.1 + LCD32 v1.1 + CAM v1.0
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- IO1、IO2、IO3、IO6、IO11
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- 由于管脚复用无法同时使用。
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- **解决方案 1**：不要初始化 ESP-LyraP-TouchA 扩展板的 IO1 (VOL_UP)、IO2 (PLAY)、IO3 (VOL_DOWN)、IO6 (PHOTO) 和 IO11 (NETWORK)。 **解决方案 2**：用户也可通过以下配置正常初始化 IO6 (PHOTO)：移除 ESP-LyraP-LCD32 扩展板上的 R39，将 R41 换为 100 欧，并将 BLCT_L 开关打开。注意，此配置将导致用户无法通过软件控制显示屏的背光亮度。
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* - TouchA v1.1 + LCD32 v1.1 + 8311A v1.2
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- IO6、IO11
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- IO11 管脚复用导致无法同时使用；IO6 管脚复用导致 ESP-LyraT-8311A 的 BT_ADC 管脚无法使用，因此无法初始化该扩展板的 6 个按钮。
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- **解决方法 1**：不要初始化 ESP-LyraP-TouchA 扩展板的 IO6 (PHOTO) 和 IO11 (NETWORK)。注意，此时 ESP-LyraT-8311A 的 6 个按钮依然无法使用。**解决方法 2**：移除 ESP-LyraP-LCD32 扩展板上的 R39，将 R41 换为 100 欧，并将 BLCT_L 开关打开。不要初始化 ESP-LyraP-TouchA 的 IO11 (NETWORK)。如果希望使用 ESP-LyraT-8311A 的 6 个按钮，则也不要初始化 IO6 (PHOTO)。
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||
另外，所有扩展板和 :ref:`JTAG 接口 <jtag-debugging-tip-jtag-pins-reconfigured>` 共用管脚 IO39、IO40、IO41 和 IO42。因此，以下情况可能会干扰 JTAG 操作：
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* 插上扩展板
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* 调试正在使用扩展板的应用程序
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已知问题
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.. list-table::
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:widths: 22 24 32 22
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:header-rows: 1
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* - 问题硬件
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- 描述
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- 主要原因
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- 解决方法
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* - ESP-LyraP-CAM v1.0、管脚 IO45、管脚 IO46
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- 当 ESP-LyraP-CAM v1.0 连接至主板时，可能导致主板无法烧录固件。
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- 开发板上电时，strapping 管脚 IO45 和 IO46 的上电时序错误，导致开发板无法正常启动。
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- 主板烧录固件时，不应连接该扩展板。
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* - ESP-LyraP-CAM v1.0、管脚 IO45、管脚 IO46
|
||
- 使用 Reset 复位按键重启开发板可能无法达到期望结果。
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||
- 开发板上电时，strapping 管脚 IO45 和 IO46 的上电时序错误，导致开发板无法正常启动。
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- v1.2 暂无解决方法。该问题已经在 ESP32-S2-Kaluga-1 V1.3 中进行了修复。
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* - ESP-LyraT-8311A v1.2、管脚 IO46
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||
- 当 ESP-LyraT-8311A v1.2 连接至主板时，可能导致主板无法烧录固件。
|
||
- 开发板上电时，strapping 管脚 IO46 的上电时序错误，导致开发板无法正常启动。
|
||
- 主板烧录固件时，不应连接该扩展板。
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||
* - ESP-LyraT-8311A v1.2、管脚 IO46
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||
- 使用 Reset 复位按键重启开发板可能无法达到期望结果。
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||
- 开发板上电时，strapping 管脚 IO46 的上电时序错误，导致开发板无法正常启动。
|
||
- v1.2 暂无解决方法。该问题已经在 ESP32-S2-Kaluga-1 V1.3 中进行了修复。
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硬件修订历史
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尚无版本升级历史。
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||
相关文档
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.. toctree::
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:hidden:
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||
user-guide-esp-lyrap-cam-v1.0
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||
user-guide-esp-lyrap-lcd32-v1.1
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||
user-guide-esp-lyrap-toucha-v1.1
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||
user-guide-esp-lyrat-8311a_v1.2
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||
- `ESP32-S2-WROVER 技术规格书 <https://www.espressif.com/sites/default/files/documentation/esp32-s2-wrover_esp32-s2-wrover-i_datasheet_cn.pdf>`_ (PDF)
|
||
- `乐鑫产品选型工具 <https://products.espressif.com/#/product-selector?names=>`__
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||
- :doc:`../../api-guides/jtag-debugging/index`
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||
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||
- `ESP32-S2-Kaluga-1 原理图 <https://dl.espressif.com/dl/schematics/ESP32-S2-Kaluga-1_V1_2_SCH_20200424A.pdf>`_ (PDF)
|
||
- `ESP32-S2-Kaluga-1 PCB 布局图 <https://dl.espressif.com/dl/schematics/ESP32-S2-Kaluga-1_V1_2_PCB_20200325AF.pdf>`_ (PDF)
|
||
- `ESP32-S2-Kaluga-1 管脚映射 <https://dl.espressif.com/dl/schematics/ESP32-S2-Kaluga-1_V1.2_Pin-Mapping.xlsx>`_ (Excel)
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