物聯(lián)網(wǎng)時代的全能型微控制器原理與應用(二)
藍牙模塊:同時支持藍牙經(jīng)典版(BR/EDR)和藍牙低功耗(BLE),藍牙 5.0 標準兼容:
經(jīng)典藍牙:支持音頻傳輸(如 A2DP 協(xié)議),可連接藍牙耳機、音箱等設備;
BLE:傳輸距離可達 100 米以上,廣播包長度擴展至 255 字節(jié),適合低功耗設備組網(wǎng)(如藍牙信標、傳感器節(jié)點),待機電流僅 20μA。
射頻前端:集成功率放大器(PA)和低噪聲放大器(LNA),發(fā)射功率可達 + 20dBm(100mW),接收靈敏度 - 98dBm@802.11b,確保復雜環(huán)境下的通信可靠性(如工業(yè)廠房的多墻體遮擋場景)。
無線通信模塊與處理器通過專用總線連接,協(xié)議棧運行在 Core 0 上,用戶可通過 API 接口(如 Wi-Fi 的 esp_wifi_* 函數(shù))便捷控制,無需深入理解底層射頻技術。
外設接口:感知與控制的擴展能力
ESP32 配備豐富的外設接口,可直接連接傳感器、執(zhí)行器、顯示屏等外部設備,構(gòu)建完整的物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng),其接口設計兼顧了靈活性和易用性。
數(shù)字與模擬接口
通用輸入輸出口(GPIO):共 34 個可編程 GPIO 引腳,支持中斷、PWM(脈沖寬度調(diào)制)、I2C、SPI、UART 等多種功能復用,可通過寄存器配置靈活切換。例如,GPIO4-GPIO5 可配置為 I2C 接口連接溫濕度傳感器(如 SHT30),GPIO18-GPIO21 可配置為 SPI 接口驅(qū)動顯示屏(如 ST7735)。
模擬輸入(ADC):2 個 12 位 SAR ADC(模數(shù)轉(zhuǎn)換器),支持 18 個通道(包括 16 個 GPIO 引腳和 2 個內(nèi)部信號),測量范圍 0-3.3V,采樣率最高 2MHz,可用于采集電池電壓、光敏電阻、模擬傳感器等模擬信號,配合 DMA(直接內(nèi)存訪問)實現(xiàn)高速數(shù)據(jù)采集。
數(shù)模輸出(DAC):2 個 8 位 DAC 通道,可輸出 0-3.3V 的模擬電壓,用于生成簡單波形(如正弦波、三角波)或驅(qū)動模擬電路(如運算放大器)。
通信與控制接口
UART:3 個硬件 UART 接口,支持高達 5Mbps 的波特率,可連接 GPS 模塊、藍牙模塊(作為備用通信)、調(diào)試串口等,支持硬件流控(RTS/CTS),適合高速數(shù)據(jù)傳輸。
SPI:4 個 SPI 主機接口和 1 個 SPI 從機接口,最高速率 80MHz,支持雙數(shù)據(jù)線路(Dual SPI)和四數(shù)據(jù)線路(Quad SPI),可連接外部 Flash、顯示屏、ADC/DAC 芯片等高速外設。
I2C:2 個 I2C 控制器,支持主從模式,速率高達 1Mbps,可連接傳感器(如 MPU6050 加速度計)、OLED 顯示屏(如 SSD1306)、EEPROM 等,支持多設備共線(通過地址區(qū)分)。
PWM:16 個通道的 PWM 控制器,可生成頻率和占空比可調(diào)的脈沖信號,用于電機調(diào)速(如直流電機 PWM 調(diào)速)、LED 調(diào)光、舵機控制(如 SG90 舵機的角度控制)。
脈沖計數(shù)器(PCNT):8 個脈沖計數(shù)器單元,可對外部脈沖信號進行計數(shù)(如旋轉(zhuǎn)編碼器的位置檢測),支持上升沿、下降沿觸發(fā),計數(shù)范圍 ±40 億。