2021-12-13 15:00:56 +08:00
# ESP32-S3-EYE v2.2 <!-- omit in toc -->
[[English Version]](../../en/get-started/ESP32-S3-EYE_Getting_Started_Guide.md)
- [1. 入门指南 ](#1-入门指南 )
- [1.1. 概述 ](#11-概述 )
- [1.2. ESP32-S3-EYE 与 ESP-EYE ](#12-esp32-s3-eye-与-esp-eye )
- [1.3. 功能框图 ](#13-功能框图 )
- [1.4. ESP32-S3-EYE-MB 主板组件 ](#14-esp32-s3-eye-mb-主板组件 )
- [1.5. ESP32-S3-EYE-SUB 子板组件 ](#15-esp32-s3-eye-sub-子板组件 )
- [1.6. 内含组件和包装 ](#16-内含组件和包装 )
- [1.6.1. 零售订单 ](#161-零售订单 )
- [1.6.2. 批量订单 ](#162-批量订单 )
- [1.7. 默认固件和功能测试 ](#17-默认固件和功能测试 )
- [2. 开始开发应用 ](#2-开始开发应用 )
- [2.1. 必备硬件 ](#21-必备硬件 )
- [2.2. 可选硬件 ](#22-可选硬件 )
- [2.3. 硬件设置 ](#23-硬件设置 )
- [2.4. 软件设置 ](#24-软件设置 )
- [3. 硬件参考 ](#3-硬件参考 )
- [3.1. GPIO 分配 ](#31-gpio-分配 )
- [3.2. 独立的模组与摄像头供电电路 ](#32-独立的模组与摄像头供电电路 )
- [4. 硬件版本 ](#4-硬件版本 )
- [4.1. 改版历史 ](#41-改版历史 )
- [4.2. 已知问题 ](#42-已知问题 )
- [5. 相关文档 ](#5-相关文档 )
- [5.1. 技术规格书 ](#51-技术规格书 )
- [5.2. 原理图 ](#52-原理图 )
- [5.3. PCB 布局图 ](#53-pcb-布局图 )
- [5.4. 尺寸图 ](#54-尺寸图 )
本指南将帮助您快速上手 ESP32-S3-EYE v2.2,并提供该款开发板的详细信息。
> **注意**
>
> 如果您使用的是 ESP32-S3-EYE v2.1, 请参考本指南。v2.2 相对 v2.1 的变化在[硬件版本](#4-硬件版本)小节中列出。
ESP32-S3-EYE 是[乐鑫](https://www.espressif.com/zh-hans/home)推出的一款小型 AI( 人工智能) 开发板, 搭载 [ESP32-S3 ](https://www.espressif.com/zh-hans/products/socs/esp32-s3 ) 芯片和乐鑫 AI 开发框架 [ESP-WHO ](https://github.com/espressif/esp-who/blob/master/README_CN.md )。开发板配置一个 2 百万像素的摄像头、一个 LCD 显示屏和一个麦克风,适用于图像识别和音频处理等应用。板上还配有 8 MB 八线 PSRAM 和 8 MB flash, 具有充足的存储空间。此外, ESP32-S3 芯片还为开发板提供了 Wi-Fi 图传和 USB 端口调试等功能。您可以使用 ESP-WHO 开发各种 AIoT( 人工智能物联网) 应用, 例如智能门铃、监控系统、人脸识别打卡机等。
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| ![ESP32-S3-EYE ](../../_static/get-started/ESP32-S3-EYE-isometric.png ) |
|:--:|
|ESP32-S3-EYE|
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本指南包括如下内容:
- [入门指南 ](#1-入门指南 ):介绍了开发板的功能和特性、组件、包装,以及如何快速使用开发板。
- [开始开发应用 ](#2-开始开发应用 ):说明了开发板烧录固件需要的硬件设置和软件设置。
- [硬件参考 ](#3-硬件参考 ):详细介绍了开发板的硬件。
- [硬件版本 ](#4-硬件版本 ):介绍硬件历史版本和已知问题,并提供链接至历史版本开发板的入门指南(如有)。
- [相关文档 ](#5-相关文档 ):列出了相关文档的链接。
# 1. 入门指南
## 1.1. 概述
ESP32-S3-EYE 开发板包含两部分:一块主板 ESP32-S3-EYE-MB, 配置 ESP32-S3-WROOM-1 模组、摄像头、SD 卡槽、数字麦克风、USB 接口和功能按键等;一块子板 ESP32-S3-EYE-SUB, 配置 LCD 显示屏等。主板和子板通过排针连接。
## 1.2. ESP32-S3-EYE 与 ESP-EYE
ESP32-S3-EYE 相比 [ESP-EYE ](https://github.com/espressif/esp-who/blob/master/docs/zh_CN/get-started/ESP-EYE_Getting_Started_Guide.md ) 支持更多功能。下表列出了两款开发板的主要不同之处:
| 特性 | ESP32-S3-EYE | ESP-EYE |
|---------|--------------|-----------|
| 内置芯片 | ESP32-S3 | ESP32 |
| PSRAM | 8 MB 八线 PSRAM | 8 MB 四线 PSRAM |
| Flash | 8 MB flash | 4 MB flash |
| LCD 显示屏 | 有 | 无 |
| 加速度传感器 | 有 | 无 |
| 可选电源 | 外接锂电池 | 无 |
| USB 至 UART 桥接器 | 不需要,由 ESP32-S3 USB Serial/JTAG 接口提供 | 需要 |
| 天线连接器 | 不需要,由 ESP32-S3-WROOM-1 模组提供 | 需要 |
## 1.3. 功能框图
功能框图显示了主板 ESP32-S3-EYE-MB( 左侧) 和子板 ESP32-S3-EYE-SUB( 右侧) 的主要组件, 以及组件之间的连接方式。
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| ![ESP32-S3-EYE 功能框图 ](../../_static/get-started/ESP32-S3-EYE_20210913_V03_SystemBlock.png ) |
|:--:|
|ESP32-S3-EYE 功能框图|
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下面分别介绍主板和子板上的主要组件。
## 1.4. ESP32-S3-EYE-MB 主板组件
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| ![ESP32-S3-EYE-MB - 正面和背面 ](../../_static/get-started/ESP32-S3-EYE_MB-annotated-photo.png ) |
|:--:|
|ESP32-S3-EYE-MB - 正面和背面|
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下面从摄像头开始依次介绍主板正面和背面的主要组件。
| 序号 | 主要组件| 介绍 |
|-----|----|--|
| 1 | Camera( 摄像头) | [OV2640 ](https://github.com/espressif/esp32-camera ) 摄像头, 200 万像素, 66.5° 视角,最高支持 1600x1200 分辨率。开发程序时可以配置分辨率。|
| 2 | Module Power LED( 模组电源指示灯) | 开发板连接 USB 电源,模组电源指示灯绿灯亮起。如果绿灯不亮,则表示 USB 电源未接入,或者 **5 V 转 3.3 V LDO** 损坏。软件可以通过配置 GPIO3 为开发板的不同状态设置不同的 LED 灯组合状态(常亮/熄灭,闪烁等)。注意 GPIO3 必须配置为开漏模式,否则可能损坏 LED 灯。|
| 3 | Pin Headers( 排针) | 连接子板的排母。|
| 4 | 5 V to 3.3 V LDO( 5 V 转 3.3 V LDO) | 模组电路的电源转换器,输入 5 V, 输出 3.3 V。|
| 5 | Digital Microphone( 数字麦克风) | MEMS 数字麦, I2S 通信,灵敏度 -26 dBFS, SNR 61 dB, 3V3 供电。|
| 6 | FPC Connector( FPC 接口) | 通过 FPC 排线连接主板和子板。 |
| 7 | Function Button( 功能按键) | 板子上有 6 个功能按键,除了 RST 键不能配置,您可以配置其他 5 个按键的功能。 |
| 8 | ESP32-S3-WROOM-1 | ESP32-S3-WROOM-1 模组,内置 ESP32-S3R8 芯片,集成 Wi-Fi 和 Bluetooth 5 (LE) 子系统, 还有专门的向量指令用于加速神经网络计算和信号处理。ESP32-S3R8 芯片叠封 8 MB PSRAM, 模组还另外带有 8 MB flash, 可灵活高效读取数据。开发板也兼容 ESP32-S3-WROOM-1U 模组。|
| 9 | MicroSD Card Slot( MicroSD 卡槽) | 可插入 MicroSD 卡,适用于需要扩充数据存储空间或备份的应用开发场景。|
| 10 | 3.3 V to 1.5 V LDO( 3.3 V 转 1.5 V LDO) | 摄像头的电源转换器,输入 3.3 V, 输出 1.5 V。|
| 11 | 3.3 V to 2.8 V LDO ( 3.3 V 转 2.8 V LDO) | 摄像头的电源转换器,输入 3.3 V, 输出 2.8 V。|
| 12 | USB Port( USB 接口) | Micro-USB 接口,可用作开发板的 5 V 供电接口,也可作为通信接口,通过 GPIO19 和 GPIO20 与芯片通信。|
13 | Battery Soldering Points( 电池焊点) | 可以焊接电池母座插头,用于外接锂电池,与 USB 供电二选一。请使用带有保护电路板和电流保险器组件的锂电池。建议电池规格:容量 >1000 mAh, 输出电压 3.7 V, 输入电压 4.2 V – 5 V。|
| 14 | Battery Charger Chip( 电池充电芯片) | 1 A 线性锂电池充电器 (ME4054BM5G-N),采用 ThinSOT 封装。充电电源来自 **USB 接口** 。|
| 15 | Battery Red LED( 电池指示红灯) | 开发板连接 USB 电源,不接电池的情况下,红灯闪烁。接电池状态下,电池充电正在进行时,红灯亮;电池充电完成后,红灯灭。 |
| 16 | Accelerometer( 加速度传感器) | 三轴加速度传感器 (QMA7981),用于屏幕旋转等使用场景。|
## 1.5. ESP32-S3-EYE-SUB 子板组件
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| ![ESP32-S3-EYE-SUB - 正面和背面 ](../../_static/get-started/ESP32-S3-EYE_SUB-annotated-photo.png ) |
|:--:|
|ESP32-S3-EYE-SUB - 正面和背面|
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下面从 LCD 显示屏开始逆时针依次介绍子板正面和背面的主要组件。
| 主要组件| 介绍 |
|--------------------|----|
| LCD Display( LCD 显示屏) | 1.3” LCD 显示屏,通过 SPI 总线连接芯片。 |
| Strapping Pins( Strapping 管脚) | 从主板引出的四个 strapping 管脚,空闲管脚测试点。|
| Female Headers( 排母) | 连接主板上的排针。 |
| LCD FPC Connector( LCD FPC 接口) | 通过 FPC 排线连接子板和 LCD 显示屏。 |
| LCD_RST | LCD_RST 测试点。您可以通过控制信号重启 LCD 显示屏。|
## 1.6. 内含组件和包装
### 1.6.1. 零售订单
如购买样品,每个开发板将以防静电袋或零售商选择的其他方式包装。每个包装内含:
- 1 块 ESP32-S3-EYE-MB 主板
- 1 块 ESP32-S3-EYE-SUB 子板
主板和子板出厂时已组装好。
零售订单请前往 < https: / / www . espressif . com / zh-hans / company / contact / buy-a-sample > 。
### 1.6.2. 批量订单
如批量购买,开发板将以大纸板箱包装。
批量订单请前往 < https: / / www . espressif . com / zh-hans / contact-us / sales-questions > 。
## 1.7. 默认固件和功能测试
ESP32-S3-EYE 出厂即烧录[默认固件](https://github.com/espressif/esp-who/tree/master/default_bin/esp32-s3-eye) ,方便您立即上手使用开发板,体验语音唤醒、语音命令识别、人脸检测和识别的功能。
使用开发板前,您需要准备以下硬件:
- 1 套 ESP32-S3-EYE 开发板
- 1 根 USB 2.0 数据线(标准 A 型转 Micro-B 型),为开发板接入电源
通电前,请确保开发板完好无损,主板与子板已组装好。然后按照以下步骤开始使用开发板:
1. 使用 USB 数据线连接开发板的 **USB 接口** 与电源。开发板上电期间会有如下反应:
* **模组电源指示灯**亮起并保持几秒钟,说明默认固件正在加载。
* **模组电源指示灯**熄灭,说明默认固件加载完成。开发板默认进入人脸识别模式。
* LCD 显示屏播放实时画面。
现在,开发板已准备好等待执行命令。有两种方式操作开发板:物理按键或语音指令。下面先介绍通过物理按键操作开发板。
2. 面对摄像头,显示屏上出现整张人脸,开发板开始检测人脸。检测到人脸后,显示屏上出现蓝色方框。
3. 按下 **MENU** 键,开发板为检测到的人脸录入 ID( 从 1 开始)。
4. 按下 **UP+** 键,开发板进行人脸识别。若识别到之前检测并录入的人脸,显示屏上出现相应的人脸 ID; 若无法识别, 显示屏上出现 "WHO?"(谁?)。
5. 按下 **PLAY** 键,删除最新录入的人脸 ID, 显示屏上出现 "XXX ID(S) LEFT"(剩 XXX 个 ID) 。
下面介绍通过语音指令操作开发板:
1. 重复上面步骤 1。
2. 说出中文唤醒词“Hi 乐鑫”唤醒开发板。唤醒后,**模组电源指示灯**亮起,说明开发板在等待语音指令。
3. 说出中文命令词,命令词识别成功后**模组电源指示灯**会闪烁,等待开发板执行命令。在人脸识别模式下,默认固件支持的中文命令词见下表。
| 默认固件支持的中文命令词 | 设备反馈 |
|----------------------|----------|
| 添加人脸 | 开发板录入人脸 ID |
| 识别一下 | 开发板显示识别到的人脸 ID。若无法识别, 则显示 "WHO?"(谁?)。 |
| 删除人脸 | 开发板删除最新录入的人脸 ID, 显示 "XXX ID(S) LEFT"(剩 XXX 个 ID) 。|
4. 您也可以在执行完步骤 2 唤醒开发板后通过命令词切换开发板的工作模式,命令词识别成功后**模组电源指示灯**会闪烁。不同工作模式的命令词见下表。
| 不同工作模式的命令词 | 设备反馈 |
|-------------------|--------------------------|
| 人脸识别 | 开发板若检测到人脸,则显示蓝色方框。|
| 移动侦测 | 开发板若检测到物体移动,则左上角显示蓝色实心方框。|
| 仅显示 | 开发板仅显示摄像头拍摄的实时画面。 |
| 停止工作 | 开发板停止工作,仅显示乐鑫标志。 |
至此您已经体验了开发板的主要功能。下面的章节将说明如何在开发板上烧录固件、硬件资源和相关文档等。
# 2. 开始开发应用
本小节介绍如何在开发板上烧录固件以及相关准备工作。
## 2.1. 必备硬件
- 1 套 ESP32-S3-EYE 开发板
- 1 根 USB 2.0 数据线(标准 A 型转 Micro-B 型),用于为开发板接入电源,并向开发板烧录固件
- 1 台电脑( Windows、Linux 或 macOS)
## 2.2. 可选硬件
- 1 个 MicroSD 存储卡
- 1 块锂电池
> **注意**
>
> 请使用带有保护电路板的锂电池。
## 2.3. 硬件设置
使用 USB 数据线连接开发板的 **USB 接口** 与电源,**模组电源指示灯**应亮起。如果未接入电池,则**电池指示红灯**闪烁。
硬件设置已完成,按照下列步骤配置软件。
## 2.4. 软件设置
准备开发工具,请前往 [ESP-WHO ](https://github.com/espressif/esp-who/blob/master/README_CN.md ) 文档查看以下步骤:
1. [获取 ESP-IDF ](https://github.com/espressif/esp-who/blob/master/README_CN.md#获取-esp-idf ),配置基于 ESP32-S3 的 C 语言 PC 开发环境。
2. [获取 ESP-WHO ](https://github.com/espressif/esp-who/blob/master/README_CN.md#获取-esp-who ),运行乐鑫图像处理开发框架。
3. [运行 ESP-WHO 示例 ](https://github.com/espressif/esp-who/blob/master/README_CN.md#运行示例 )。
# 3. 硬件参考
本小节介绍有关开发板硬件的更多信息。
## 3.1. GPIO 分配
除了 GPIO3 可用于配置 LED 灯组合状态,**ESP32-S3-WROOM-1** 模组上的其他 GPIO 均已用于控制开发板的组件或功能。如果您想自己配置管脚,请参考[相关文档](#5-相关文档)部分提供的原理图。
## 3.2. 独立的模组与摄像头供电电路
ESP32-S3-EYE 开发板为摄像头和 ESP32-S3-WROOM-1 模组及其他器件提供独立电源,这样可以减少模组电路上音频信号对摄像头电路的干扰,提高开发板的整体性能。
< center >
|![ESP32-S3-EYE - 模组供电电路](../../_static/get-started/ESP32-S3-EYE-v2-1-module-ps.png)|
|:--:|
|ESP32-S3-EYE - 模组供电电路|
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< center >
|![ESP32-S3-EYE - 摄像头供电电路](../../_static/get-started/ESP32-S3-EYE-v2-1-camera-ps.png)|
|:--:|
|ESP32-S3-EYE - 摄像头供电电路|
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# 4. 硬件版本
## 4.1. 改版历史
ESP32-S3-EYE v2.2 相对于 ESP32-S3-EYE v2.1 在硬件方面有两处变更: 1) 主板丝印, 2) 主板增加限流电阻;固件方面一处变更:增加对英文唤醒词和英文命令词的支持(具体见[[英文版本文档]](../../en/get-started/ESP32-S3-EYE_Getting_Started_Guide.md))。
硬件方面的变更具体如下:
1. 主板丝印( 背面) : ESP32-S3-EYE v2.2 的主板丝印为 ESP32-S3-EYE-MB_V2.2, ESP32-S3-EYE v2.1 的主板丝印为 ESP32-S3-EYE-MB_V2.1。
| ESP32-S3-EYE v2.2 主板丝印 | ESP32-S3-EYE v2.1 主板丝印 |
|--------------------|----|
2021-12-13 16:00:34 +08:00
| ![ESP32-S3-EYE v2.2 主板丝印 ](../../_static/get-started/esp32-s3-eye-v2_2-marking.png ) |![ESP32-S3-EYE v2.1 主板丝印](../../_static/get-started/esp32-s3-eye-v2_1-marking.png) |
2021-12-13 15:00:56 +08:00
2. ESP32-S3-EYE v2.2 的主板增加限流电阻 R83, 防止用户误上拉 GPIO3 而烧坏**模组电源指示灯**。
| ESP32-S3-EYE v2.2 限流电阻 R83 位置 | ESP32-S3-EYE v2.1 无限流电阻 R83 |
|--------------------|----|
2021-12-13 16:00:34 +08:00
| ![ESP32-S3-EYE v2.2 限流电阻 R83 位置 ](../../_static/get-started/esp32-s3-eye-v2_2-resistor.png ) |![ESP32-S3-EYE v2.1 无限流电阻 R83](../../_static/get-started/esp32-s3-eye-v2_1-resistor.png) |
2021-12-13 15:00:56 +08:00
3. 因主板丝印变更和增加限流电阻同步更新**主板原理图**、**主板 PCB 布局图**、**主板尺寸图**、**主板尺寸图源文件**(见[相关文档](#5-相关文档)小节提供的文件)。
## 4.2. 已知问题
ESP32-S3-EYE 没有 USB 至 UART 桥接器,可能会出现已烧写的程序不停重启时无法再烧写程序的情况。
如果出现这个问题,您需要:
1. 按住 BOOT 键再按住 RST 键,然后松开 RST 键,再松开 BOOT 键,然后开发板进入下载模式,开始下载程序。
2. 下载完成后再按下 RST 键启动程序。
# 5. 相关文档
## 5.1. 技术规格书
- [ESP32-S3 技术规格书 ](https://www.espressif.com/sites/default/files/documentation/esp32-s3_datasheet_cn.pdf ) (PDF)
- [ESP32-S3-WROOM-1 & ESP32-S3-WROOM-1U 技术规格书 ](https://www.espressif.com/sites/default/files/documentation/esp32-s3-wroom-1_wroom-1u_datasheet_cn.pdf ) (PDF)
## 5.2. 原理图
- [ESP32-S3-EYE-MB v2.2 主板原理图 ](https://dl.espressif.com/dl/schematics/SCH_ESP32-S3-EYE-MB_20211201_V2.2.pdf ) (PDF)
- [ESP32-S3-EYE-MB v2.1 主板原理图 ](https://dl.espressif.com/dl/schematics/SCH_ESP32-S3-EYE-MB_20210913_V2.1.pdf ) (PDF)
- [ESP32-S3-EYE-SUB 子板原理图 ](https://dl.espressif.com/dl/schematics/SCH_ESP32-S3-EYE_SUB_V1.1_20210913.pdf ) (PDF)
## 5.3. PCB 布局图
- [ESP32-S3-EYE-MB v2.2 主板 PCB 布局图 ](https://dl.espressif.com/dl/schematics/PCB_ESP32-S3-EYE_MB_V2.2_20211201.pdf ) (PDF)
- [ESP32-S3-EYE-MB v2.1 主板 PCB 布局图 ](https://dl.espressif.com/dl/schematics/PCB_ESP32-S3-EYE_MB_V2.1_20210913.pdf ) (PDF)
- [ESP32-S3-EYE-SUB 子板 PCB 布局图 ](https://dl.espressif.com/dl/schematics/PCB_ESP32-S3-EYE_SUB_V1.1_20210913.pdf ) (PDF)
## 5.4. 尺寸图
- [ESP32-S3-EYE-MB v2.2 主板正面尺寸图 ](https://dl.espressif.com/dl/schematics/DXF_ESP32-S3-EYE_MB_top_V2.2_20211207.pdf ) (PDF)
- [ESP32-S3-EYE-MB v2.1 主板正面尺寸图 ](https://dl.espressif.com/dl/schematics/DXF_ESP32-S3-EYE_MB_top_V2.1_20211111.pdf ) (PDF)
- [ESP32-S3-EYE-MB v2.2 主板背面尺寸图 ](https://dl.espressif.com/dl/schematics/DXF_ESP32-S3-EYE_MB_Bottom_V2.2_20211207.pdf ) (PDF)
- [ESP32-S3-EYE-MB v2.1 主板背面尺寸图 ](https://dl.espressif.com/dl/schematics/DXF_ESP32-S3-EYE_MB_Bottom_V2.1_20211111.pdf ) (PDF)
- [ESP32-S3-EYE-SUB 子板尺寸图 ](https://dl.espressif.com/dl/schematics/DXF_ESP32-S3-EYE_SUB_V1.1_20211111.pdf ) (PDF)
- [ESP32-S3-EYE-MB v2.2 主板正面尺寸图源文件 ](https://dl.espressif.com/dl/schematics/DXF_ESP32-S3-EYE_MB_top_V2.2_20211207.dxf ) (DXF) - 可使用 [Autodesk Viewer ](https://viewer.autodesk.com/ ) 查看
- [ESP32-S3-EYE-MB v2.1 主板正面尺寸图源文件 ](https://dl.espressif.com/dl/schematics/DXF_ESP32-S3-EYE_MB_top_V2.1_20211111.dxf ) (DXF) - 可使用 [Autodesk Viewer ](https://viewer.autodesk.com/ ) 查看
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