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【ESP8266 快速入门】硬件：ESP12S/ESP12F最小系统设计及typeC自动下载电路设计
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【ESP8266】ESP12S/12F 最小系统设计及typeC自动下载电路设计
0.引言
ESP8266面向物联网应用的，高性价比、高度集成的 Wi-Fi MCU。 芯片ESP8266EX采用的QFN无引脚封装，且需要搭配FLASH使用，以及设计天线；使用起来比较麻烦。 我希望使用起来更加方便，便想到了使用ESP12S/12F这种集成模组（集成FLASH、天线）。 我只需设计一个最小系统及typeC自动下载电路设计，就可以愉快的用到自己的项目中了。 解决两个问题： 1.设计最小系统 2.type C自动下载电路 本文目录 【ESP8266】ESP12S/12F 最小系统设计及typeC自动下载电路设计0.引言1.ESP8266 介绍2.ESP12S设计的关键信息2.1.ESP12S原理图2.2.封装尺寸2.3.ESP12S符号及管脚定义、PCB封装2.3.1.ESP12S符号2.3.2.ESP12S管脚功能说明2.3.3.模组启动模式的管脚电平要求2.3.4.PCB封装 3.最小系统电路设计3.1.原理图3.2.最小系统解释 4.type C自动下载电路设计4.1.自动下载电路原理图4.2.自动下载电路解析4.2.1 Type C接口4.2.1.1 Type C管脚定义4.2.1.2 Type C 选型4.2.1.3. Type C 16Pin接线总结4.2.1.4.16Pin typeC接线图 4.2.2.CH340芯片4.2.2.1 CH340介绍4.2.2.2.CH340引脚定义4.2.1.3.CH340C接线图 4.2.3.自动下载实现4.2.3.1.自动下载时序4.2.3.2.自动下载关键电路 5.打样及实验验证 1.ESP8266 介绍 ESP8266EX 乐鑫官网的简介图  ESP12S模组 ESP12S和ESP12F模组，主要是封装不同，其他没什么大的区别。 ESP-12S 是由安信可公司开发的 Wi-Fi 模块，基于ESP8266EX高性能无线 SoC。该模块在较小尺寸封装中囊括了晶振、FLASH、天线等元件。支持80MHz和160MHz主频，完整的 TCP/IP 协议栈。该模块既可以嵌入到现有设备添加联网功能，也可以构建独立的网络控制器。  特性介绍如下。  主要参数说明 
2.ESP12S设计的关键信息
ESP12S采用SMD16封装，我们要设计的自己电路，需要了解一下模组的原理图、管教定义、封装尺寸等等。 2.1.ESP12S原理图截取自 规格书。 实物图，以及尺寸说明。
管脚功能说明表： 脚序名称功能说明1RST复位引脚，低电平有效2ADCA/D 转换结果。输入电压范围 0～1V，取值范围：0～10243EN芯片使能端，高电平有效4IO16GPIO16，与 RST 管脚相连时可做 deep sleep 的唤醒5IO14GPIO14/HSPI_CLK/IR_T/IC_SCL/I2SI_WS6IO12GPIO12/HSPI_MISO7IO13GPIO13/HSPI_MOSI/UART0_CTS8VCC3.3V VDD；外部供电电源输出电流建议在 500mA 以上9GND接地10IO15GPIO15/I2SO_BCK/HSPICS/UART0_RTS11IO2GPIO2/UART1_TXD/I2C_SDAˈI2SO_WS12IO0GPIO0下载模式:外部拉低，运行模式:悬空或者外部拉高13IO4GPIO414RXDUART0_RXD/GPIO3/I2SO_DATA15IO5GPIO5/IR_R16TXDUART0_TXD/GPIO1 2.3.3.模组启动模式的管脚电平要求模组启动模式，对应的管脚电平要求说明。 模式CH_PD(EN)RSTGPIO15GPIO0GPIO2TXD0下载模式高高低低高高运行模式高高低高高高总结： 主要是GPIO0电平不同（低：下载；高：运行）。 其他管脚的高低电平使用上拉或下拉电阻控制。（见，前面的原理图） 2.3.4.PCB封装
参考引脚定义以及启动模式要求，依据推荐的应用电路设计， ESP12S模组原理图并未说明上下拉电阻的大小，还是再加了一些上下拉电阻。 实测可以正常运行。（理论上，不加上下拉电阻也可以） 4.type C自动下载电路设计自动下载实现思路： 使用CH340芯片将Type C的USB信号转换为TTL串口信号； 用DTR和RTS流控信号引脚，将ESP8266由运行模式变更为下载模式，这样就可以自动进入固件烧录而不需要手动复位等操作。 4.1.自动下载电路原理图
type c全功能有24pin，上下各12个。（如下图所示） 这里只是用作MCU的USB 2.0下载电路，用不上全功能的24Pin的typeC；而6Pin的没有usb 2.0的通信引脚，一般只用作给MCU供电。 故采用16pin的TypeC接口最为合适。（实际只有12个焊盘，因为VBUS、GND对应合并成一个大焊盘） 16Pin TypeC在24Pin的基础上阉割了USB3.0的TX1/2、RX1/2，其他功能上区别不大，同样支持 PD快充、音频设备、HDMI传输、调试模式等功能。 当然，16Pin TypeC在价格、焊接难度上，比24Pin会更友好一些。 4.2.1.3. Type C 16Pin接线总结16Pin Type C接线总结，如下表格所示。 名称功能接线说明VBUS电源总线USB输入的电源，接网络V_USBGND地接GNDCC1Configurationchannel5.1k下拉电阻接GNDCC2Configurationchannel5.1k下拉电阻接GNDDp1USB2.0差分信号，position1，正接差分正极，网络D+Dn1USB2.0差分信号，position1，负接差分负极，网络D-SBU1Sidebanduse(SBU)用不上悬空SBU2Sidebanduse(SBU)用不上悬空SHELL外壳的四个固定引脚接GND 4.2.1.4.16Pin typeC接线图
CH340 是一个 USB 总线的转接芯片，实现 USB 转串口或者 USB 转打印口。 常用ch340封装总结如下。 规格书中引脚定义如下。 根据上面的CH340C引脚定义，接线图如下。 注意： ESP12S采用3.3V供电，CH340C建议也保持一致，避免5V的串口信号损坏ESP12S里面的芯片。 ESP8266EX 的 Pin7 CHIP_EN 为使能管脚，当为低电平时，ESP8266EX 会下电。此管脚 也可作为复位管脚，当输⼊电平低于 0.6 V 并持续 200 μs 以上时，ESP8266EX 会重启。 推荐使⽤ CHIP_EN 进⾏芯⽚复位。 使用DTR和RTS引脚，控制GPIO0和EN（CHIP_EN）实现自动下载。 自动下载的时序图。
注意EN引脚必须接一个电容和一个上拉电阻，形成RC电路，借助电容充放电，延时EN达到高低电平的时间，以满足时序图的要求。 在下图中，C4 1uf（也可以选择10uf），10k的上拉电阻在ESP12S模组旁边。 打样的电路如下：
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采用LDO供电。将USB输入的5V降压到3.3V，给系统供电。 
引脚功能定义
注意： 做从机：CC1、CC2接5.1K电阻接地；做主机时：CC1、CC2接上拉电阻VBUS。 MCU这里用做从机，PC作主机。
实现自动下载电路需要用到DTR和RTS流控引脚，推荐使用CH340K芯片。由于CH340K比较贵，所以还是采用CH340C全功能的芯片。
烧录验证参考：【ESP8266 快速入门】0.详细步骤-Arduino IDE开发环境搭建（基于安信可NodeMCU、C/C++） 根据上面的参考，搭建好开发Arduino IDE环境，烧录Blink例程。 成功烧录，且ESP12S板子LED正常闪烁。
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