ESP32-Ethernet-Kit V1.1 入门指南 ================================= :link_to_translation:`en:[English]` 本指南将介绍 ESP32-Ethernet-Kit 开发板的配置以及相关功能的使用。 :ref:`ESP32-Ethernet-Kit ` 是一款以太网转 Wi-Fi 开发板，可为以太网设备赋予 Wi-Fi 连接功能。为了提供更灵活的电源选项，ESP32-Ethernet-Kit 同时也支持以太网供电 (PoE)。 准备工作 -------- * :ref:`ESP32-Ethernet-Kit V1.1 开发板 ` * USB 数据线（A 转 Micro-B） * PC（Windows、Linux 或 Mac OS） 您可以跳过介绍部分，直接前往 `应用程序开发`_ 章节。 概述 ---- ESP32-Ethernet-Kit 是一款来自 `乐鑫 `_ 的开发板。 它由 :ref:`以太网母板（A板）` 和 `PoE 子板（B 板）`_ 两部分组成。其中 :ref:`以太网母板（A板）` 集成蓝牙 / Wi-Fi 双模 ESP32-WROVER-B 模组和单端口 10/100 Mbps 快速以太网收发器 (PHY) IP101GRI。`PoE 子板（B 板）`_ 提供以太网供电功能。ESP32-Ethernet-Kit 的 A 板可在不连接 B 板的情况下独立工作。 .. _get-started-esp32-ethernet-kit-v1.1: .. figure:: ../../_static/esp32-ethernet-kit-v1.1.png :align: center :alt: ESP32-Ethernet-Kit V1.1 :figclass: align-center ESP32-Ethernet-Kit V1.1 为了实现程序下载和监控，A 板还集成了一款先进多协议 USB 桥接器（FTDI FT2232H 芯片）。FTDI FT2232H 芯片使得开发人员无需额外的 JTAG 适配器，通过 USB 桥接器使用 JTAG 接口便可对 ESP32 直接进行调试。 功能概述 --------- ESP32-Ethernet-Kit 开发板的主要组件和连接方式如下。 .. figure:: ../../_static/esp32-ethernet-kit-v1.1-block-diagram.png :align: center :scale: 60% :alt: ESP32-Ethernet-Kit 功能框图（点击放大） :figclass: align-center ESP32-Ethernet-Kit 功能框图（点击放大） 功能说明 -------- 有关 ESP32-Ethernet-Kit 开发板的主要组件、接口及控制方式，请见下方的图片和表格。 .. _get-started-esp32-ethernet-kit-a-v1.1-layout: 以太网母板（A 板） ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^ .. figure:: ../../_static/esp32-ethernet-kit-a-v1.1-layout.png :align: center :scale: 80% :alt: ESP32-Ethernet-Kit - Ethernet board (A) layout :figclass: align-center ESP32-Ethernet-Kit - 以太网母板（A 板）布局（点击放大）（请更新图片） 下表将从图片右上角开始，以顺时针顺序介绍图中的主要组件。 .. list-table:: 表格1 组件介绍 :widths: 40 150 :header-rows: 1 * - 主要组件 - 基本介绍 * - ESP32-WROVER-B 模组 - 这款 ESP32 模组内置 64-Mbit PSRAM，可提供灵活的额外存储空间和数据处理能力。 * - GPIO Header 2 - 由 5 个未引出通孔组成，可连接至 ESP32 的部分 GPIO。具体介绍，请见 `GPIO Header 2`_。 * - 功能选择开关 - 一个 4 位拨码开关，可配置 ESP32 部分 GPIO 的功能。请注意，拨码开关旁边开发板的丝印层上的 GPIO 管脚标记的位置是不正确的。有关详细信息和正确的管脚分配，请见 `功能选择开关`_。 * - Tx/Rx LEDs - 2 个 LED，可显示 UART 传输的状态。 * - FT2232H - FT2232H 多协议 USB 转串口桥接器。开发人员可通过 USB 接口对 FT2232H 芯片进行控制和编程，与 ESP32 建立连接。FT2232H 芯片可在通道 A 提供 USB-to-JTAG 接口功能，并在通道 B 提供 USB-to-Serial 接口功能，便利开发人员的应用开发与调试。见 `ESP32-Ethernet-Kit V1.1 以太网母板（A 板）原理图`_。 * - USB 端口 - USB 接口。可用作开发板的供电电源，或连接 PC 和开发板的通信接口。 * - 电源开关 - 电源开关。拨向 **5V0** 按键侧，开发板上电；拨向 **GND** 按键一侧，开发板掉电。 * - 5V Input - 5V 电源接口建议仅在开发板自动运行（未连接 PC）时使用。 * - 5V Power On LED - 当开发板通电后（USB 或外部 5V 供电），该红色指示灯将亮起。 * - DC/DC 转换器 - 直流 5 V 转 3.3 V，输出电流最高可达 2 A。 * - Board B 连接器 - 1 对 排针和排母，用于连接 `PoE 子板（B 板）`_。 * - IP101GRI (PHY) - 物理层 (PHY) 单端口 10/100 快速以太网收发器 `IP101GRI `_ 芯片，允许开发人员实现与以太网线缆的物理层连接。PHY 与 ESP32 通过简化媒体独立接口 (RMII) 实现连接。RMII 是 `媒体独立接口 (MII) `_ 的标准简化版本。PHY 可在 10/100 Mbps 速率下支持 IEEE 802.3 / 802.3u 标准。 * - RJ45 端口 - 以太网数据传输端口。 * - 网络变压器 - 网络变压器属于以太网物理层的一部分，可保护电路，使其免受故障和电压瞬变影响，包括防止收发器芯片和线缆之间产生共模信号。同时它也可以在收发器与以太网设备之间提供电流隔绝。 * - Link/Activity LED - 2 个 LED（绿色和红色），可分别显示 PHY 处于 “Link” 状态或 “Activity” 状态。 * - BOOT Button - 下载按键。按下 **BOOT** 键并保持，同时按一下 **EN** 键（此时不要松开 **BOOT** 键）进入“固件下载”模式，通过串口下载固件。 * - EN 按键 - 复位按键。 * - GPIO Header 1 - 由 6 个未引出通孔组成，可连接至 ESP32 的备用 GPIO。具体介绍，请见 `GPIO Header 1`_。 PoE 子板（B 板） ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^ PoE 子板转换以太网电缆传输的电能 (PoE)，为以太网母板（A 板）提供电源。PoE 子板（B 板）的主要组件见 `功能概述`_ 中的功能框图。 PoE 子板（B 板）具有以下特性： * 支持 IEEE 802.3at 标准 * 电源输出：5 V，1.4 A 如需使用 PoE 功能，请用以太网线缆将以太网母板（A 板）上的 **RJ45 Port** 连接至 PoE 的交换机。以太网母板（A 板）检测到来自 PoE 子板（B 板）的 5 V 供电后，将从 USB 供电自动切换至 PoE 供电。 .. figure:: ../../_static/esp32-ethernet-kit-b-v1.0-layout.png :align: center :scale: 80% :alt: ESP32-Ethernet-Kit - PoE board (B) :figclass: align-center ESP32-Ethernet-Kit - PoE 子板（B 板）布局（点击放大） .. list-table:: 表格2 PoE 子板（B 板） :widths: 40 150 :header-rows: 1 * - 主要组件 - 基本介绍 * - A 板连接器 - 4 个排针（左侧）和排母（右侧），用于将 PoE 子板（B 板）连接至 :ref:`Ethernet board (A) `。左侧的管脚接受来自 PoE 交换机的电源。右侧的管脚为 以太网母板（A 板）提供 5 V 电源。 * - 外部电源终端 - PoE 子板（B 板）可选电源 (26.6 ~ 54 V)。 .. _get-started-esp32-ethernet-kit-v1.1-setup-options: 设置选项 -------- 本节介绍用于 ESP32-Ethernet-Kit 开发板的硬件配置选项。 功能选择开关 ^^^^^^^^^^^^^^ 拨码开关打开时，拨码开关将列出的 GPIO 路由到 FT2232H 以提供JTAG功能。拨码开关关闭时，GPIO 可以用于其他目的。 ========= ========== 拨码开关 GPIO 管脚 ========= ========== 1 GPIO13 2 GPIO12 3 GPIO15 4 GPIO14 ========= ========== .. note:: 拨码开关旁边开发板的丝印层上的 GPIO 管脚标记的位置是不正确的。请以表格中的顺序为准。 RMII 时钟源选择 ^^^^^^^^^^^^^^^^ RMII 工作模式下的以太网 MAC 和 PHY 需要一个公共的 50MHz 同步时钟（即 RMII 时钟），它既可以由外部提供，也可以由内部的 ESP32 APLL 产生。 .. note:: 有关 RMII 时钟源选择的更多信息，请参见 `ESP32-Ethernet-Kit V1.1 以太网母板（A 板）原理图`_，第 2 页的位置 D2。 PHY 侧提供 RMII 时钟 """"""""""""""""""""""""""""" ESP32-Ethernet-Kit 默认配置为 IP101GRI 的 50M_CLKO 信号线提供 RMII 时钟，该时钟信号由 PHY 外侧连接的 25MHz 无源晶振经过倍频产生。详情请参见下图。 .. figure:: ../../_static/esp32-ethernet-kit-rmii-clk-from-phy.png :align: center :scale: 80% :alt: RMII Clock from IP101GRI PHY :figclass: align-center PHY 侧提供 RMII 时钟 请注意，系统上电时 RESET_N 旁的下拉电阻会将 PHY 置于复位状态，ESP32 需要通过 GPIO5 将 RESET_N 拉高才能启动 PHY，只有这样才能保证系统的正常上电，否则 ESP32 会存在一定几率进入下载模式（当 REF_CLK_50M 时钟信号在 GPIO0 上电采样阶段刚好处于高电平）。 ESP32 APLL 内部提供的 RMII 时钟 """""""""""""""""""""""""""""""""""" 另一种选择是从 ESP32 APLL 内部获取 RMII 时钟，请参见下图。来自 GPIO0 的时钟信号首先被反相，以解决传输线延迟的问题，然后提供给 PHY。 .. figure:: ../../_static/esp32-ethernet-kit-rmii-clk-to-phy.png :align: center :scale: 80% :alt: RMII Clock from ESP Internal APLL :figclass: align-center ESP32 APLL 内部提供的 RMII 时钟 要实现此选项，用户需要在板子上移除或添加一些阻容元器件。有关详细信息，请参见 `ESP32-Ethernet-Kit V1.1 以太网母板（A 板）原理图`_，第 2 页，位置 D2。请注意，如果 APLL 已经用于其他用途（如 I2S 外设），那么只能使用外部 RMII 时钟。 GPIO 分配 --------- 本节介绍了 ESP32-Ethernet-Kit 开发板特定接口或功能的 GPIO 分配情况。 IP101GRI (PHY) 接口 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^ 下表显示了 ESP32 (MAC) 与 IP101GRI (PHY) 的管脚对应关系。ESP32-Ethernet-Kit 的实现默认设置为简化媒体独立接口。 ==== ================ =============== . ESP32 管脚 (MAC) IP101GRI (PHY) ==== ================ =============== *RMII 接口* --------------------------------------- 1 GPIO21 TX_EN 2 GPIO19 TXD[0] 3 GPIO22 TXD[1] 4 GPIO25 RXD[0] 5 GPIO26 RXD[1] 6 GPIO27 CRS_DV 7 GPIO0 REF_CLK ---- ---------------- --------------- *串行管理接口* --------------------------------------- 8 GPIO23 MDC 9 GPIO18 MDIO ---- ---------------- --------------- *PHY 复位* --------------------------------------- 10 GPIO5 Reset_N ==== ================ =============== .. Note:: 除了 REF_CLK 之外，ESP32 的 *RMII 接口* 下的所有管脚分配都是固定的，不能通过 IOMUX 或 GPIO 矩阵进行更改。 GPIO Header 1 ^^^^^^^^^^^^^ 本连接器包括 ESP32-Ethernet-Kit 开发板上部分不用做他用的 GPIO。 ==== ================ . ESP32 管脚 ==== ================ 1 GPIO32 2 GPIO33 3 GPIO34 4 GPIO35 5 GPIO36 6 GPIO39 ==== ================ GPIO Header 2 ^^^^^^^^^^^^^ 根据“说明"描述的不同情形，本连接器包含可用做他用的 GPIO。 ==== ========== ==================== . ESP32 管脚 说明 ==== ========== ==================== 1 GPIO17 见下方说明 1 2 GPIO16 见下方说明 1 3 GPIO4 4 GPIO2 5 GPIO13 见下方说明 2 6 GPIO12 见下方说明 2 7 GPIO15 见下方说明 2 8 GPIO14 见下方说明 2 9 GND Ground 10 3V3 3.3 V 电源 ==== ========== ==================== .. note:: 1. ESP32 芯片的 GPIO16 和 GPIO17 管脚没有引出至 ESP32-WROVER-B 模组的管脚，因此无法使用。如需使用 ESP32 的 GP1016 和 GPIO17 管脚，建议更换其他不含 PSRAM 的模组，比如 ESP32-WROOM-32D 或 ESP32-SOLO-1。 2. 具体功能取决与 `功能选择开关`_ 的设置。 GPIO 管脚分配总结 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^ .. csv-table:: :header: ESP32-WROVER-B,IP101GRI,UART,JTAG,GPIO,Comments S_VP,,,,IO36, S_VN,,,,IO39, IO34,,,,IO34, IO35,,,,IO35, IO32,,,,IO32, IO33,,,,IO33, IO25,RXD[0],,,, IO26,RXD[1],,,, IO27,CRS_DV,,,, IO14,,,TMS,IO14, IO12,,,TDI,IO12, IO13,,RTS,TCK,IO13, IO15,,CTS,TDO,IO15, IO2,,,,IO2, IO0,REF_CLK,,,,See note 1 IO4,,,,IO4, IO16,,,,IO16 (NC),See note 2 IO17,,,,IO17 (NC),See note 2 IO5,Reset_N,,,,See note 1 IO18,MDIO,,,, IO19,TXD[0],,,, IO21,TX_EN,,,, RXD0,,RXD,,, TXD0,,TXD,,, IO22,TXD[1],,,, IO23,MDC,,,, .. note:: 1. 为防止 ESP32 侧 GPIO0 的上电状态受 PHY 侧时钟输出的影响，PHY 侧 RESET_N 默认为低，以关闭 PHY 侧时钟输出。上电后，您可通过 GPIO5 控制 RESET_N 以打开该时钟输出。参见 `PHY 侧提供 RMII 时钟`_。对于无法通过 RESET_N 关闭时钟输出的 PHY，PHY 侧建议使用可在外部禁用/使能的有源晶振。与使用 RESET_N 类似，默认情况下晶振模块应禁用，并在上电后由 ESP32 开启。有关参考设计，请参见 `ESP32-Ethernet-Kit V1.1 以太网母板（A 板）原理图`_。 2. ESP32 芯片的 GPIO16 和 GPIO17 管脚没有引出至 ESP32-WROVER-B 模组的管脚，因此无法使用。如需使用 ESP32 的 GP1016 和 GPIO17 管脚，建议更换其他不含 PSRAM 的模组，比如 ESP32-WROOM-32D 或 ESP32-SOLO-1。 应用程序开发 ------------- ESP32-Ethernet-Kit 上电前，请首先确认开发板完好无损。 初始设置 ^^^^^^^^^^ 1. 首先，请将 :ref:`以太网母板（A 板）` 上的所有开关均拨至 **ON** 状态，使 **功能选择开关** 处于默认状态。 2. 为了方便应用程序的下载和测试，不要为开发板输入任何信号。 3. 此时可以连接 `PoE 子板（B 板）`_ ，但不要向 B 板连接任何外部电源。 4. 使用 USB 数据线将 :ref:`以太网母板（A 板）` 连接至 PC。 5. 将 **电源开关** 从 GND 拨至 5V0 一侧。此时，**5V Power On LED** 应点亮。 正式开始开发 ^^^^^^^^^^^^^ 现在，请前往 :doc:`../get-started/index` 中的 :ref:`get-started-step-by-step` 章节，查看如何设置开发环境，并尝试将示例项目烧录至您的开发板。 请务必在进入下一步前，确保您已完成上述所有步骤。 配置与加载以太网示例 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^ 在完成开发环境设置和开发板测试后，您可以配置并烧录 :example:`ethernet/ethernet` 示例。本示例专门用于测试以太网功能，支持不同 PHY，包括 :ref:`get-started-esp32-ethernet-kit-v1.1` 开发板使用的 **IP101GRI** 。 针对 ESP32-Ethernet-Kit V1.0 的主要修改： ----------------------------------------- * 原 GPIO0 反相后时钟提供给 PHY 方案改为由 PHY 侧外接无源晶振，提供时钟给 GPIO0。原用于控制有源晶振的 OSC_EN 的 IO2 释放，可用作其他用途。 * 为防止 ESP32 侧 GPIO0 的上电状态受到 PHY 侧时钟输出的影响，PHY 侧 RESET_N 默认为低，关闭 PHY 侧时钟输出。而后可通过 GPIO5 控制 RESET_N 打开该时钟输出。 * 移除 FT2232H 芯片的外部 SPI Flash U6。 * 移除流控的测试排针 J4。 * 移除 nTRST JTAG信号，相应的 GPIO4 可用作其他用途。 * GPIO15 线上的上拉电阻 R68 移至 JTAG 的 MTDO 侧。 * 为了加强 A 板和 B 板连接间的防呆设计（减少反向插入 B 板的机会），将原先 A 板上的 2 排 4 针排针改为 1 排 4 针排母和 1 排 4 针排针。相应的 4 针排针排和排母排则安装在 B 板上。 ESP32-Ethernet-Kit 的其他版本 ------------------------------- * :doc:`get-started-ethernet-kit-v1.0` 相关文档 ---------- * `ESP32-Ethernet-Kit V1.1 以太网母板（A 板）原理图`_ (PDF) * `ESP32-Ethernet-Kit V1.0 PoE 子板（B 板）原理图`_ (PDF) * `ESP32 技术规格书 `_ (PDF) * `ESP32-WROVER-B 技术规格书 `_ (PDF) * :doc:`../api-guides/jtag-debugging/index` * :doc:`../hw-reference/index` .. _ESP32-Ethernet-Kit V1.1 以太网母板（A 板）原理图: https://dl.espressif.com/dl/schematics/SCH_ESP32-ETHERNET-KIT_A_V1.1_20190711.pdf .. _ESP32-Ethernet-Kit V1.0 PoE 子板（B 板）原理图: https://dl.espressif.com/dl/schematics/SCH_ESP32-ETHERNET-KIT_B_V1.0_20190517.pdf .. _ESP32-Ethernet-Kit V1.0 以太网母板（A 板）原理图: https://dl.espressif.com/dl/schematics/SCH_ESP32-ETHERNET-KIT_A_V1.0_20190517.pdf .. toctree:: :hidden: get-started-ethernet-kit-v1.0.rst