esp-who/docs/zh_CN/get-started/ESP32-S3-EYE_Getting_Starte...

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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 LDO5 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 dBFSSNR 61 dB3V3 供电。|
| 6 | FPC ConnectorFPC 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 SlotMicroSD 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 LDO3.3 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 PortUSB 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 DisplayLCD 显示屏) | 1.3” LCD 显示屏,通过 SPI 总线连接芯片。 |
| Strapping PinsStrapping 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 ConnectorLCD 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。
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|![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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|![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_V2.2ESP32-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 |
|--------------------|----|
| ![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 |
|--------------------|----|
| ![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
- [ESP32-S3-EYE-MB v2.2 主板背面尺寸图源文件](https://dl.espressif.com/dl/schematics/DXF_ESP32-S3-EYE_MB_Bottom_V2.2_20211207.dxf) (DXF) - 可使用 [Autodesk Viewer](https://viewer.autodesk.com/) 查看
- [ESP32-S3-EYE-MB v2.1 主板背面尺寸图源文件](https://dl.espressif.com/dl/schematics/DXF_ESP32-S3-EYE_MB_Bottom_V2.1_20211111.dxf) (DXF) - 可使用 [Autodesk Viewer](https://viewer.autodesk.com/) 查看
- [ESP32-S3-EYE-SUB 子板尺寸图源文件](https://dl.espressif.com/dl/schematics/DXF_ESP32-S3-EYE_SUB_V1.1_20211111.dxf) (DXF) - 可使用 [Autodesk Viewer](https://viewer.autodesk.com/) 查看
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