Manual d'usuari d'Arduino Nano ESP32 amb capçaleres

Descripció
L'Arduino Nano ESP32 (amb i sense capçaleres) és una placa de factor de forma Nano basada en l'ESP32-S3 (incrustat al NORA-W106-10B d'u-blox®). Aquesta és la primera placa Arduino que es basa completament en un ESP32 i inclou Wi-Fi® i Bluetooth® LE.
El Nano ESP32 és compatible amb el núvol Arduino i té suport per a MicroPython. És un tauler ideal per començar amb el desenvolupament d'IoT.
Àrees objectiu:
Maker, IoT, MicroPython

Característiques

Microprocessador LX32 de 7 bits de doble nucli Xtensa®

Fins a 240 MHz
ROM de 384 kB

SRAM de 512 kB
SRAM de 16 kB en RTC (mode de baixa potència)

Controlador DMA

Poder

Vol. Operatiutagi 3.3 V
VBUS subministra 5 V mitjançant un connector USB-C®

El rang VIN és de 6-21 V

Connectivitat

WiFi®
Bluetooth® LE

Antena integrada
Transmissor/receptor de 2.4 GHz

Fins a 150 Mbps

Pins

14x digital (21x inclòs analògic)
8x analògic (disponible en mode RTC)

SPI(D11,D12,D13), I2C (A4/A5), UART(D0/D1)

Ports de comunicació

I2S
UART

CAN (TWAI®)

Baixa potència

Consum de 7 μA en mode de repòs profund*
Consum de 240 μA en mode de repòs lleuger*
Memòria RTC
Coprocessador d'ultra baixa potència (ULP).
Unitat de gestió d'energia (PMU)
ADC en mode RTC

*Les classificacions de consum d'energia que figuren en els modes de baixa potència són només per al SoC ESP32-S3. Altres components de la placa (com ara els LED), també consumeixen energia, la qual cosa augmenta el consum d'energia global de la placa.

La Junta

Nano ESP32 és una placa de desenvolupament de 3.3 V basada en el NORA-W106-10B d'u-blox®, un mòdul que inclou un sistema ESP32-S3 en un xip (SoC). Aquest mòdul és compatible amb Wi-Fi® i Bluetooth® Low Energy (LE), amb ampcomunicació fluida mitjançant una antena integrada. La CPU (Xtensa® LX32 de 7 bits) admet freqüències de rellotge de fins a 240 MHz.

1.1 Aplicació Examples
Domòtica: un tauler ideal per automatitzar la vostra llar, i es pot utilitzar per a interruptors intel·ligents, il·luminació automàtica i control de motors per, per exemple, persianes controlades amb motor.
Sensors IoT: amb diversos canals ADC dedicats, busos I2C/SPI accessibles i un mòdul de ràdio robust basat en ESP32-S3, aquesta placa es pot desplegar fàcilment per controlar els valors del sensor.
Dissenys de baixa potència: creeu aplicacions amb bateria amb un baix consum d'energia, utilitzant els modes de baixa potència integrats del SoC ESP32-S3.

Nucli ESP32

El Nano ESP32 utilitza el paquet Arduino Board per a plaques ESP32, una derivació del nucli arduino-esp32 d'Espressif.
Valoració

Condicions de funcionament recomanades

Símbol	Descripció	Min	Tip	Màx	Unitat
VIN	Vol d’entradatage del coixinet VIN	6	7.0	21	V
VUSB	Vol d’entradatage des del connector USB	4.8	5.0	5.5	V
Tambient	Temperatura ambient	-40	25	105	°C

Funcional acabatview

Diagrama de blocs

Topologia de la placa

5.1 Davant View
View des de la part superior

A dalt View d'Arduino Nano ESP32

Ref.	Descripció
M1	NORA-W106-10B (SoC ESP32-S3)
J1	Connector USB-C® CX90B-16P
JP1	Capçalera analògica 1×15
JP2	Capçalera digital 1×15
U2	Convertidor reduït MP2322GQH
U3	GD25B128EWIGR 128 Mbit (16 MB) ext. memòria flaix
DL1	LED RGB
DL2	LED SCK (rellotge sèrie)
DL3	Alimentació LED (verd)
D2	PMEG6020AELRX Díode Schottky
D3	PRTR5V0U2X,215 Protecció ESD

NORA-W106-10B (mòdul de ràdio/MCU)

El Nano ESP32 inclou el mòdul de ràdio autònom NORA-W106-10B, que inclou un SoC de la sèrie ESP32-S3 i una antena incrustada. L'ESP32-S3 es basa en un microprocessador de la sèrie Xtensa® LX7.
6.1 Microprocessador LX32 de 7 bits de doble nucli Xtensa®
El microprocessador per al SoC ESP32-S3 dins del mòdul NORA-W106 és un Xtensa® LX32 de 7 bits de doble nucli. Cada nucli pot funcionar fins a 240 MHz i té 512 kB de memòria SRAM. Característiques del LX7:

Conjunt d'instruccions personalitzades de 32 bits
Bus de dades de 128 bits

Multiplicador/divisor de 32 bits

El LX7 té una ROM de 384 kB (Memòria només de lectura) i 512 kB de SRAM (Memòria d'accés aleatori estàtica). També inclou una memòria RTC FAST i RTC SLOW de 8 kB. Aquestes memòries estan dissenyades per a operacions de baix consum, on es pot accedir a la memòria SLOW mitjançant el coprocessador ULP (Ulta Low Power), conservant les dades en mode de repòs profund.
6.2 Wi-Fi®
El mòdul NORA-W106-10B admet els estàndards Wi-Fi® 4 IEEE 802.11 b/g/n, amb una potència de sortida EIRP de fins a 10 dBm. L'abast màxim d'aquest mòdul és de 500 metres.

802.11b: 11 Mbit/s

802.11g: 54 Mbit/s
802.11n: 72 Mbit/s màxim a HT-20 (20 MHz), 150 Mbit/s màxim a HT-40 (40 MHz)

6.3 Bluetooth®
El mòdul NORA-W106-10B admet Bluetooth® LE v5.0 amb una potència de sortida EIRP de fins a 10 dBm i velocitats de dades de fins a 2 Mbps. Té l'opció d'escanejar i anunciar-se simultàniament, a més de suportar múltiples connexions en mode perifèric/central.

6.4 PSRAM
El mòdul NORA-W106-10B inclou 8 MB de PSRAM incrustat. (SPI octal)
6.5 Guany d'antena
L'antena integrada del mòdul NORA-W106-10B utilitza la tècnica de modulació GFSK, amb les classificacions de rendiment que s'indiquen a continuació:
Wi-Fi®:

Potència de sortida típica conduïda: 17 dBm.
Potència de sortida radiada típica: 20 dBm EIRP.

Sensibilitat conduïda: -97 dBm.

Bluetooth® de baixa energia:

Potència de sortida típica conduïda: 7 dBm.

Potència de sortida radiada típica: 10 dBm EIRP.
Sensibilitat conduïda: -98 dBm.

Aquestes dades s'obtenen del full de dades uBlox NORA-W10 (pàgina 7, secció 1.5) disponible aquí.

Sistema

7.1 Reiniciacions
L'ESP32-S3 té suport per a quatre nivells de restabliment:

CPU: restableix el nucli CPU0/CPU1
Nucli: reinicia el sistema digital, excepte els perifèrics RTC (coprocessador ULP, memòria RTC).

Sistema: restableix tot el sistema digital, inclosos els perifèrics RTC.
Xip: reinicia tot el xip.

És possible realitzar un restabliment del programari d'aquesta placa, així com obtenir el motiu del restabliment.
Per fer un restabliment de maquinari de la placa, utilitzeu el botó de restabliment integrat (PB1).

7.2 temporitzadors
El Nano ESP32 té els següents temporitzadors:

Temporitzador del sistema de 52 bits amb 2x comptadors de 52 bits (16 MHz) i 3x comparadors.
4 temporitzadors d'ús general de 54 bits

3x temporitzadors de control, dos al sistema principal (MWDT0/1), un al mòdul RTC (RWDT).

7.3 Interrupcions
Tots els GPIO del Nano ESP32 es poden configurar per utilitzar-los com a interrupcions i els proporciona una matriu d'interrupcions.
Els pins d'interrupció es configuren a nivell d'aplicació, utilitzant les configuracions següents:

BAIXA

ALTA
CANVI
CAURE

RISING

Protocols de comunicació sèrie

El xip ESP32-S3 proporciona ﬂexibilitat per als diversos protocols sèrie que admet. Per example, el bus I2C es pot assignar a gairebé qualsevol GPIO disponible.

8.1 Circuit interintegrat (I2C)
Pins per defecte:

A4 – SDA
A5 – SCL

El bus I2C s'assigna per defecte als pins A4/A5 (SDA/SCL) per a una compatibilitat retro. Tanmateix, aquesta assignació de pins es pot canviar, a causa de la ﬂexibilitat del xip ESP32-S3.
Els pins SDA i SCL es poden assignar a la majoria de GPIO, però alguns d'aquests pins poden tenir altres funcions essencials que impedeixen que les operacions I2C funcionin correctament.
Tingueu en compte: moltes biblioteques de programari utilitzen l'assignació de pins estàndard (A4/A5).

8.2 So inter-IC (I2S)
Hi ha dos controladors I2S que s'utilitzen normalment per a la comunicació amb dispositius d'àudio. No hi ha pins específics assignats per a I2S, això pot ser utilitzat per qualsevol GPIO gratuït.
Utilitzant el mode estàndard o TDM, s'utilitzen les línies següents:

MCLK: rellotge mestre
BCLK: rellotge de bits

WS: selecció de paraules
DIN/DOUT: dades de sèrie

Utilitzant el mode PDM:

CLK: rellotge PDM
Dades de sèrie DIN/DOUT

Més informació sobre el protocol I2S a l'API perifèrica d'Espressif - InterIC Sounds (I2S)
8.3 Interfície perifèrica sèrie (SPI)

SCK – D13
CIPO – D12
COPI – D11

CS – D10

El controlador SPI s'assigna per defecte als pins anteriors.
8.4 Receptor/Transmissor asíncron universal (UART)

D0 / TX

D1/RX

El controlador UART està assignat per defecte als pins anteriors.

8.5 Interfície d'automòbil de dos cables (TWAI®)
El controlador CAN/TWAI® s'utilitza per comunicar-se amb sistemes que utilitzen el protocol CAN/TWAI®, especialment comú a la indústria de l'automòbil. No hi ha pins específics assignats per al controlador CAN/TWAI®, es pot utilitzar qualsevol GPIO gratuït.
Tingueu en compte: TWAI® també es coneix com a CAN2.0B, o "CAN clàssic". El controlador CAN NO és compatible amb marcs CAN FD.

Memòria flash externa

Nano ESP32 inclou un flaix extern de 128 Mbit (16 MB), el GD25B128EWIGR (U3). Aquesta memòria està connectada a l'ESP32 mitjançant una interfície perifèrica en sèrie Quad (QSPI).
La freqüència de funcionament d'aquest IC és de 133 MHz i té una velocitat de transferència de dades de fins a 664 Mbit/s.

Connector USB

El Nano ESP32 té un port USB-C®, que s'utilitza per alimentar i programar la vostra placa, així com per enviar i rebre comunicacions en sèrie.
Tingueu en compte que no heu d'alimentar la placa amb més de 5 V mitjançant el port USB-C®.

Opcions d'energia

L'alimentació es pot subministrar mitjançant el pin VIN o mitjançant un connector USB-C®. Qualsevol voltagL'entrada mitjançant USB o VIN es redueix a 3.3 V mitjançant el convertidor MP2322GQH (U2).
El vol operatiutage per a aquesta placa és de 3.3 V. Tingueu en compte que no hi ha cap pin de 5 V disponible en aquesta placa, només el VBUS pot proporcionar 5 V quan la placa s'alimenta mitjançant USB.

11.1 Arbre de poder

11.2 pins voltage
Tots els pins digitals i analògics del Nano ESP32 són de 3.3 V. No connecteu cap volum superiortagels dispositius a qualsevol dels pins, ja que s'arriscarà a danyar la placa.
11.3 Classificació VIN
L'entrada recomanada voltagEl rang és de 6-21 V.
No hauríeu d'intentar alimentar el tauler amb un voltage fora del rang recomanat, especialment no superior a 21 V.
L'eficiència del convertidor depèn del vol d'entradatagi mitjançant el pin VIN. Vegeu la mitjana a continuació per a un funcionament de la placa amb un consum de corrent normal:

4.5 V – >90%.
12 V - 85-90%
18 V - <85%

Aquesta informació s'extreu del full de dades MP2322GQH.

11.4 VBUS
No hi ha cap pin de 5 V disponible al Nano ESP32. 5 V només es pot proporcionar mitjançant el VBUS, que es subministra directament des de la font d'alimentació USB-C®.
Mentre s'alimenta la placa mitjançant el pin VIN, el pin VBUS no està activat. Això vol dir que no teniu cap opció de proporcionar 5 V des de la placa tret que s'alimenti mitjançant USB o externament.
11.5 Ús del pin de 3.3 V
El pin de 3.3 V està connectat al carril de 3.3 V que està connectat a la sortida del convertidor reductor MP2322GQH. Aquest pin s'utilitza principalment per alimentar components externs.
11.6 Corrent de pin
Els GPIO del Nano ESP32 poden gestionar corrents d'origen de fins a 40 mA i corrents d'enfonsament de fins a 28 mA. No connecteu mai dispositius que consumeixen més corrent directament a un GPIO.
Informació mecànica

Pinout

12.1 analògic (JP1)

Pin	Funció	Tipus	Descripció
1	D13 / SCK	NC	Rellotge de sèrie
2	+3V3	Poder	+3V3 Power Rail
3	BOT0	Mode	Restabliment de la placa 0
4	A0	Analògic	Entrada analògica 0
5	A1	Analògic	Entrada analògica 1
6	A2	Analògic	Entrada analògica 2
7	A3	Analògic	Entrada analògica 3
8	A4	Analògic	Entrada analògica 4/I²C Serial Datal (SDA)
9	A5	Analògic	Entrada analògica 5/I²C Rellotge sèrie (SCL)
10	A6	Analògic	Entrada analògica 6
11	A7	Analògic	Entrada analògica 7
12	VBUS	Poder	Alimentació USB (5V)
13	BOT1	Mode	Restabliment de la placa 1
14	GND	Poder	Terra
15	VIN	Poder	Voltage Entrada

12.2 Digital (JP2)

Pin	Funció	Tipus	Descripció
1	D12 / CIPO*	Digital	Sortida perifèrica del controlador
2	D11 / COPI*	Digital	Sortida del controlador Entrada perifèrica
3	D10 / CS*	Digital	Selecció de xip
4	D9	Digital	Pin digital 9
5	D8	Digital	Pin digital 8
6	D7	Digital	Pin digital 7
7	D6	Digital	Pin digital 6
8	D5	Digital	Pin digital 5
9	D4	Digital	Pin digital 4
10	D3	Digital	Pin digital 3
11	D2	Digital	Pin digital 2
12	GND	Poder	Terra
13	RST	Interna	Restableix
14	D1/RX	Digital	Pin digital 1 / Receptor sèrie (RX)
15	D0/TX	Digital	Pin digital 0 / Transmissor sèrie (TX)

*CIPO/COPI/CS substitueix la terminologia MISO/MOSI/SS.

Forats de muntatge i contorn del tauler

Funcionament de la Junta

14.1 Primers passos – IDE
Si voleu programar el vostre Nano ESP32 desconnectat, heu d'instal·lar l'IDE Arduino [1]. Per connectar el Nano ESP32 al vostre ordinador, necessitareu un cable USB Type-C®, que també pot proporcionar energia a la placa, tal com indica el LED (DL1).

14.2 Primers passos – Arduino Web Editor
Totes les plaques Arduino, inclosa aquesta, funcionen fora de la caixa a l'Arduino Web Editor [2], només instal·lant un connector senzill.
L'Arduino Web L'editor està allotjat en línia, per tant, sempre estarà al dia amb les últimes funcions i suport per a tots els taulers. Seguiu [3] per començar a codificar al navegador i pengeu els vostres esbossos al vostre tauler.
14.3 Primers passos – Arduino Cloud
Tots els productes habilitats per a Arduino IoT són compatibles amb Arduino Cloud, que us permet registrar, representar gràficament i analitzar dades del sensor, activar esdeveniments i automatitzar la vostra llar o negoci.
14.4 Recursos en línia
Ara que ja heu fet els conceptes bàsics del que podeu fer amb el tauler, podeu explorar les infinites possibilitats que ofereix comprovant projectes interessants a Arduino Project Hub [4], Arduino Library Reference [5] i la botiga en línia [6] ]; on podràs complementar la teva placa amb sensors, actuadors i molt més.
14.5 Recuperació de la Junta
Totes les plaques Arduino tenen un carregador d'arrencada integrat que permet ﬂejar la placa mitjançant USB. En cas que un esbós bloqueja el processador i ja no es pot accedir a la placa mitjançant USB, és possible entrar al mode de carregador d'arrencada fent doble toc al botó de restabliment just després de l'encesa.
Certificacions

Declaració de conformitat CE DoC (UE)

Declarem sota la nostra exclusiva responsabilitat que els productes anteriors compleixen els requisits essencials de les següents directives de la UE i, per tant, compleixen els requisits per a la lliure circulació dins dels mercats que comprenen la Unió Europea (UE) i l'Espai Econòmic Europeu (EEE).

Declaració de conformitat amb la UE RoHS i REACH 211
01/19/2021

Les plaques Arduino compleixen la Directiva RoHS 2 2011/65/UE del Parlament Europeu i la Directiva RoHS 3 2015/863/UE del Consell de 4 de juny de 2015 sobre la restricció de l'ús de determinades substàncies perilloses en equips elèctrics i electrònics.

Substància	Límit màxim (ppm)
Plom (Pb)	1000
Cadmi (Cd)	100
Mercuri (Hg)	1000
Crom hexavalent (Cr6+)	1000
Bifenils polibromats (PBB)	1000
Èter difenílic polibromat (PBDE)	1000
Bis(2-etilhexil}ftalat (DEHP)	1000
Ftalat de bencil butil (BBP)	1000
Ftalat de dibutil (DBP)	1000
Ftalat de diisobutil (DIBP)	1000

Exempcions : No es demanen exempcions.
Les plaques Arduino compleixen totalment els requisits relacionats del Reglament de la Unió Europea (CE) 1907/2006 sobre el registre, l'avaluació, l'autorització i la restricció de productes químics (REACH). No declarem cap dels SVHC https://echa.europa.eu/web/guest/candidate-list-table), la llista candidata de substàncies molt preocupants per a l'autorització publicada actualment per l'ECHA, està present en tots els productes (i també en els envasos) en quantitats totals en una concentració igual o superior al 0.1%. Segons el nostre millor coneixement, també declarem que els nostres productes no contenen cap de les substàncies que figuren a la "Llista d'autoritzacions" (annex XIV de la normativa REACH) i substàncies de gran preocupació (SVHC) en quantitats significatives tal com s'especifica. per l'annex XVII de la llista de candidats publicada per l'ECHA (Agència Europea de Química) 1907/2006/CE.

Declaració sobre els minerals en conflicte

Com a proveïdor global de components electrònics i elèctrics, Arduino és conscient de les nostres obligacions pel que fa a les lleis i regulacions sobre Conﬂict Minerals, específicament la Llei de Reforma i Protecció del Consumidor de Dodd-Frank Wall Street, Secció 1502. Arduino no genera ni processa directament els conflictes. minerals com estany, tàntal, tungstè o or. Els minerals de conflicte es troben als nostres productes en forma de soldadura o com a component en aliatges metàl·lics. Com a part de la nostra diligència deguda raonable, Arduino s'ha posat en contacte amb els proveïdors de components dins de la nostra cadena de subministrament per verificar que segueixen complint amb la normativa. A partir de la informació rebuda fins ara, declarem que els nostres productes contenen minerals de conﬂicte procedents de zones lliures de conflicte.

Precaució de la FCC

Qualsevol canvi o modificació no aprovat expressament per la part responsable del compliment podria anul·lar l'autoritat de l'usuari per fer servir l'equip.
Aquest dispositiu compleix la part 15 de les normes de la FCC. El funcionament està subjecte a les dues condicions següents:

Aquest dispositiu no pot causar interferències perjudicials

aquest dispositiu ha d'acceptar qualsevol interferència rebuda, incloses les interferències que puguin provocar un funcionament no desitjat.

Declaració d'exposició a la radiació de la FCC:

Aquest transmissor no s'ha de col·locar ni funcionar juntament amb cap altra antena o transmissor.

Aquest equip compleix els límits d'exposició a la radiació de RF establerts per a un entorn no controlat.
Aquest equip s’ha d’instal·lar i operar a una distància mínima de 20 cm entre el radiador i el cos.

Nota: Aquest equip s'ha provat i s'ha comprovat que compleix els límits per a un dispositiu digital de classe B, d'acord amb la part 15 de les normes de la FCC. Aquests límits estan dissenyats per proporcionar una protecció raonable contra interferències nocives en una instal·lació residencial. Aquest equip genera, utilitza i pot irradiar energia de radiofreqüència i, si no s'instal·la i s'utilitza d'acord amb les instruccions, pot causar interferències perjudicials a les comunicacions de ràdio. Tanmateix, no hi ha cap garantia que no es produeixin interferències en una instal·lació concreta. Si aquest equip provoca interferències perjudicials a la recepció de ràdio o televisió, cosa que es pot determinar apagant i encenent l'equip, es recomana a l'usuari que intenti corregir la interferència mitjançant una o més de les mesures següents:

Reorienta o reubica l'antena receptora.
Augmentar la separació entre l'equip i el receptor.
Connecteu l'equip a una presa d'un circuit diferent d'aquell al qual està connectat el receptor.

Consulteu el distribuïdor o un tècnic de ràdio/TV amb experiència per obtenir ajuda.

Els manuals d'usuari d'aparells de ràdio exempts de llicència han de contenir l'avís següent o equivalent en un lloc ben visible del manual d'usuari o, alternativament, al dispositiu o tots dos. Aquest dispositiu compleix amb els estàndards RSS exempts de llicència de Industry Canada. El funcionament està subjecte a les dues condicions següents:

aquest dispositiu no pot causar interferències

aquest dispositiu ha d'acceptar qualsevol interferència, incloses les interferències que puguin provocar un funcionament no desitjat del dispositiu.

Advertència IC SAR:
Aquest equip s'ha d'instal·lar i operar amb una distància mínima de 20 cm entre el radiador i el cos.
Important: La temperatura de funcionament de l'EUT no pot superar els 85 ℃ i no ha de ser inferior a -40 ℃.
Per la present, Arduino Srl declara que aquest producte compleix els requisits essencials i altres disposicions rellevants de la Directiva 201453/UE. Aquest producte es pot utilitzar a tots els estats membres de la UE.

Informació de l'empresa

Nom de l'empresa	Arduino Srl
Adreça de l'empresa	Via Andrea Appiani, 25 Monza, MB, 20900 Itàlia

Documentació de referència

Ref	Enllaç
Arduino IDE (escriptori)	https://www.arduino.cc/en/Main/Software
Arduino Web Editor (núvol)	https://create.arduino.cc/editor
Web Editor - Primers passos	https://docs.arduino.cc/cloud/web-editor/tutorials/getting-started/getting-started-web-editor
Projecte Hub	https://create.arduino.cc/projecthub?by=part&part_id=11332&sort=trending
Referència de la biblioteca	https://github.com/arduino-libraries/
Botiga en línia	https://store.arduino.cc/

Registre de canvis

Data	Canvis
08/06/2023	Alliberament
09/01/2023	Actualitzar el diagrama de flux de l'arbre de potència.
09/11/2023	Actualitza la secció SPI, actualitza la secció de pins analògics/digitals.
11/06/2023	Nom de l'empresa correcte, VBUS/VUSB correcte
11/09/2023	Actualització del diagrama de blocs, especificacions de l'antena
11/15/2023	Actualització de la temperatura ambient
11/23/2023	S'ha afegit una etiqueta als modes LP

Modificat: 29/01/2024

Documents/Recursos

Arduino Nano ESP32 amb capçaleres [pdfManual d'usuari
Nano ESP32 amb capçaleres, Nano, ESP32 amb capçaleres, amb capçaleres, capçaleres

Referències

Manual d'usuari

Nano ESP32 amb capçaleres