✎ esp32无线控制模块 [小脚丫STEP开源社区]

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### 8. ESP32无线控制模块

#### 模块描述
ESP32是乐鑫公司推出的集成WiFi和蓝牙的双核MCU，采用Tensilica Xtensa LX6处理器，主频最高240MHz。内置WiFi 802.11b/g/n、蓝牙4.2/BLE，支持丰富的外设接口。板载4MB Flash，适合物联网、无线通信、远程控制等应用。特别适合电赛中需要无线通信、数据传输、远程监控的题目，是物联网应用的首选方案。

#### 工作原理
```
[5V/3.3V输入] → [AMS1117-3.3V] → [3.3V系统供电]
                                    ↓
[40MHz晶振] → [PLL] → [最高240MHz] → [双核Xtensa LX6]
                                    ↓
                        ┌───────────┴──────────┐
                        ↓                       ↓
                [核心0：应用任务]        [核心1：WiFi/BT协议栈]
                        ↓                       ↓
                    [外设控制]              [无线通信]
                        ↓                       ↓
                [GPIO/ADC/DAC/PWM]      [WiFi 2.4GHz天线]
                [UART/SPI/I2C]          [蓝牙天线]
```

#### 技术指标
- **处理器**: 双核Xtensa LX6
- **主频**: 80/160/240MHz可调
- **SRAM**: 520KB
- **Flash**: 外部4MB (最大16MB)
- **WiFi**: 802.11 b/g/n, 2.4GHz
- **蓝牙**: BT 4.2 + BLE
- **GPIO**: 34个 (部分仅输入)
- **ADC**: 2个12位SAR ADC, 18通道
- **DAC**: 2个8位DAC
- **触摸**: 10个触摸传感器
- **PWM**: 16路LED PWM
- **通信**: 3×UART, 4×SPI, 2×I2C, 2×I2S
- **其他**: SD/SDIO, CAN, 红外, 霍尔传感器
- **工作电压**: 3.0V-3.6V
- **功耗**: 运行80mA, 调制解调器睡眠20mA, 深度睡眠5μA

#### 接口管脚定义 (ESP32-WROOM-32)
| 管脚 | 名称 | 功能 | 备注 |
|------|------|------|------|
| 1 | GND | 地 | 电源地 |
| 2 | 3V3 | 电源 | 3.3V |
| 3 | EN | 使能 | 高电平使能 |
| 25-36 | GPIO0-15 | 通用I/O | 多功能 |
| 26 | GPIO2 | I/O | 板载LED |
| 9 | GPIO0 | I/O | 启动模式（低电平下载） |
| 37-38 | GPIO16-17 | I/O | 部分模块用于Flash |
| 30-33 | GPIO34-39 | 输入 | 仅输入，无上拉 |
| 4-8 | GPIO6-11 | Flash接口 | 禁止使用 |

#### 板上设置和信号指示
- **电源LED**: 3.3V供电指示
- **WiFi LED**: 板载LED（GPIO2）可编程
- **复位按键**: EN引脚复位
- **BOOT按键**: GPIO0启动模式选择
- **天线**: PCB天线或IPEX外接天线
- **USB转串口**: CH340/CP2102
- **自动下载**: DTR/RTS控制EN和GPIO0

#### 电气指标
- **供电电压**: 3.0V-3.6V (推荐3.3V)
- **工作电流**: 平均80mA, 峰值240mA (发射)
- **GPIO电流**: 单个最大40mA, 推荐12mA
- **ADC输入**: 0-3.3V (可衰减至0-11dB)
- **ADC精度**: 12位 (有效约10位)
- **DAC输出**: 0-3.3V, 8位
- **PWM频率**: 可调 (常用1kHz-5kHz)
- **WiFi发射功率**: 最大20dBm
- **WiFi灵敏度**: -98dBm@11Mbps
- **蓝牙发射功率**: 最大12dBm

#### 使用说明
1. **开发环境**: Arduino IDE (安装ESP32支持包) 或 ESP-IDF
2. **程序下载**: 按住BOOT键，按RESET键，松开RESET，松开BOOT进入下载模式
3. **WiFi连接**: 使用WiFi.begin()连接AP，支持STA/AP/STA+AP模式
4. **蓝牙使用**: 经典蓝牙（SPP）或BLE模式
5. **双核编程**: 使用xTaskCreatePinnedToCore()指定任务运行核心
6. **ADC校准**: 使用esp_adc_cal库进行ADC校准
7. **深度睡眠**: esp_deep_sleep_start()进入深度睡眠，降低功耗
8. **OTA更新**: 支持WiFi无线更新固件

#### 全国大学生电子设计竞赛相关赛题
- **2021年**: 物联网数据采集题目
- **2019年**: 无线数据传输与监控
- **2017年H题**: 远程幅频特性测试装置
- **未来趋势**: 物联网、远程监控、智能家居类题目

#### 应用技术要点总结
1. **WiFi编程**: 连接路由器或作为AP，TCP/UDP通信
2. **HTTP服务器**: 创建Web服务器显示数据或控制设备
3. **MQTT协议**: 使用PubSubClient库实现MQTT通信
4. **蓝牙串口**: 使用BluetoothSerial库实现蓝牙SPP
5. **BLE应用**: 创建BLE服务器/客户端，低功耗数据传输
6. **双核任务**: 核心0处理WiFi/BT，核心1运行用户任务
7. **FreeRTOS**: 使用任务、队列、信号量实现多任务
8. **功耗优化**: 关闭WiFi、降低主频、使用睡眠模式

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