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1.85 英寸 360x360 TFT 圆形 ESP32-S3 智能屏

  • 1.85 英寸 360x360 TFT · ESP32-S3 圆形开发板 --- 圆形系列中的 TFT 版本:一块直径 Ø70 mm 的圆形开发板,以 ESP32-S3-WROOM-1 (N16R8) 与 1.85 英寸 360x360 a-Si TFT 面板为核心,面板由 ST77916 驱动 IC 通过 QSPI 驱动。另有电容触摸、I2S 数字麦克风、带扬声器接口的 D 类功放、六轴 IMU、SD3078 实时时钟及 TF 卡槽。

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1.85 英寸 360x360 圆形 TFT ESP32-S3 智能屏正反面

1. 产品简介

ESP32-S3 圆形开发板是一块直径 70 mm 的圆形开发板,一面搭载 ESP32-S3-WROOM-1 (N16R8) 模组,另一面安装一块圆形显示屏。同一块 PCB 可装配三种不同的圆形面板,本页介绍 1.85 英寸 TFT 版本:一块 360x360 a-Si TFT 面板,由 ST77916 驱动 IC 通过 4-bit QSPI 总线驱动,电容触摸走 I2C。

这是三种圆形面板中最大的一块,显示区达 45.68 x 45.68 mm,也是唯一采用透射式 TFT 而非自发光 AMOLED 的一款。127 PPI 的像素肉眼可辨,明显大于两款 AMOLED 方案,因此很适合仪表式界面、大字号读数,以及那些「完整圆形图表比高像素密度更有用」的成本敏感型产品。典型亮度为 400 cd/m²。

板上保留了完整外设:数字 MEMS 麦克风、I2S DAC 加 D 类功放(可驱动 8 Ω / 2 W 扬声器)、六轴 IMU、带可充电纽扣电池座的 SD3078 实时时钟、TF 卡槽与 RGB 状态灯。供电来自 USB Type-C 或电池,支持自动切换与充电。

仓库为每种面板尺寸都提供了独立的 ESP-IDF 上电自检工程,1.85 英寸版本对应 examples/esp-idf/ESP32-S3-Round-Dev-Board/viewe1.8。

1.1 产品特性

处理器与无线

  • 处理器:ESP32-S3-WROOM-1,丝印 ESP32-S3-N16R8。Xtensa® 双核 32 位 LX7,主频最高 240 MHz。
  • 无线:2.4 GHz Wi-Fi (802.11 b/g/n) 与蓝牙 5 (LE)。

存储

  • Flash:16 MB。
  • PSRAM:8 MB。
  • 片上:520 KB SRAM、448 KB ROM。

显示屏

参数 规格
尺寸 1.85 英寸
分辨率 360 x 360
面板类型 a-Si TFT,normally black
接口 QSPI(4 条数据线)
驱动 IC ST77916
触摸 IC CST816S
触摸接口 电容式,I2C
亮度 400 cd/m²(典型值)
显示色彩 262 K(24-bit)
像素间距 0.2 mm
像素密度 127 PPI
显示区 45.68 (H) x 45.68 (V) mm
模组外形 48.08 (H) x 49.95 (V) x 2.12 (T) mm
可视角度 全视角

外设

  • 音频输入:板载 I2S 数字 MEMS 麦克风。
  • 音频输出:I2S DAC 加 D 类功放,MX1.25 2-pin 扬声器连接器,适配 8 Ω / 2 W 扬声器。
  • 运动传感:I2C 上的 QMI8658 六轴惯性传感器(加速度计 + 陀螺仪)。
  • 计时:SD3078 实时时钟,带可充电备用电池座。
  • 存储:TF(Micro SD)卡槽。
  • 扩展:USB_OTG 接口,并引出 IO3、IO8、IO43、IO44 用于 SPI / I2C / I2S / UART。
  • 指示:板载 RGB 灯珠,用于状态指示。
  • 按键:PWR(电源)、BOOT(下载模式)、RST(硬件复位)。

其他

  • 供电:通过 USB Type-C 输入 DC 5 V,或使用电池(板载充放电管理)。两者同时接入时 USB 优先。
  • 工作电流:VCC = 5 V 充电时 1100 mA;非充电运行 210 mA。建议使用 5 V / 1 A 电源。
  • 板型尺寸:Ø70 mm 圆形 PCB。
  • 工作温度:-20 ~ 70 ℃
  • 储存温度:-30 ~ 80 ℃
  • 环保:RoHS 2.0,无卤素。
  • 静电防护:接触放电 ±4 kV,空气放电 ±8 kV。

1.2 应用场景

大尺寸高亮圆形 TFT 配合音频前端、电池支持与运动传感,适合需要「清晰圆形读数」而非「照片级画面」的产品:

  • 圆形表盘、仪表与仪器刻度盘
  • AI 语音助手与桌面陪伴设备
  • 智能家居控制旋钮、温控器与场景控制器
  • 水泵、阀门与环境监测的工业 HMI
  • 可穿戴与吊坠形态的概念产品
  • 便携、电池供电的传感器读数设备

2. 硬件说明

2.1 模块概览

整块板为单块圆形 PCB,正面安装一块面板。下图编号标出板背面的各个功能区块:

ESP32-S3 圆形开发板模块概览

编号 元件 说明
① ESP32-S3-WROOM-1 主控模组,16 MB Flash / 8 MB PSRAM。
② 1.5 英寸显示接口 QSPI FPC 连接器;备用面板尺寸。
③ 1.75 英寸显示接口 QSPI FPC 连接器;备用面板尺寸。
④ 1.85 英寸显示接口 本版本所用的 QSPI FPC 连接器。
⑤ USB Type-C 5 V 供电、固件下载与串口调试。
⑥ USER LED 电源指示灯。
⑧ BOOT 按键 上电或复位时按住可进入下载模式。
⑨ RST 按键 硬件复位。
⑩ PWR 按键 长按开 / 关机。
⑪ RTC 电池座 可充电 RTC 备用电池座。仅限可充电电池。
⑫ 贴片麦克风 数字 MEMS 麦克风。
⑬ 扬声器接口 MX1.25 2-pin 连接器,适配 8 Ω / 2 W 扬声器。
⑭ TF 卡槽 Micro SD 卡槽。
⑮ 六轴 IMU QMI8658 加速度计与陀螺仪,用于运动检测。
⑯ RTC SD3078 实时时钟。
⑰ GPIO IO3、IO8、IO43、IO44 的扩展焊盘。

编号与规格书一致

上表编号与产品规格书中印刷的编号完全一致。规格书中没有 ⑦ 号标注,本表也按相同顺序排列,以保证图示与规格书同步。

2.2 GPIO 定义(引脚图)

下表为产品规格书中的 GPIO 分配汇总,按功能着色标出:

ESP32-S3 圆形开发板 GPIO 汇总表

显示屏(QSPI)

三种面板共用板上同一组 QSPI 总线,因此下表引脚分配与装配哪种面板无关。

信号 ESP32-S3 引脚 说明
LCD_CS IO12 片选,低电平有效。
LCD_CLK IO48 QSPI 时钟。
LCD_DA0 IO13 QSPI 数据线 0。
LCD_DA1 IO47 QSPI 数据线 1。
LCD_DA2 IO21 QSPI 数据线 2。
LCD_DA3 IO14 QSPI 数据线 3。
LCD_RST IO11 面板复位。
LCDBLK IO45 背光与显示电源使能。

ST77916 以 4 条数据线的 QSPI 模式寻址,随附示例以 360 x 360、每像素 16 bit 驱动。

触摸

信号 ESP32-S3 引脚 说明
SDA IO17 I2C 数据线,与 IMU、RTC 共用。
SCL IO18 I2C 时钟线,与 IMU、RTC 共用。
TP_INT IO9 触摸中断输出。
TP_RST IO10 触摸 IC 复位。

音频

功能 信号 ESP32-S3 引脚
麦克风 MICSCK IO1
麦克风 MICSD IO2
麦克风 MICWS IO42
扬声器 (I2S) DIN IO4
扬声器 (I2S) BCK IO5
扬声器 (I2S) LRCK IO6
扬声器 (I2S) CTRL IO7

传感器、存储与主机接口

功能 信号 ESP32-S3 引脚
IMU 中断 1 IO15
IMU 中断 2 IO16
RTC INT IO46
I2C 总线 SDA IO17
I2C 总线 SCL IO18
TF 卡 CMD IO38
TF 卡 CLK IO39
TF 卡 DAT0 IO40
TF 卡 CD IO41
USB / UART U0TXD IO43
USB / UART U0RXD IO44
USB(原生) D- IO19
USB(原生) D+ IO20
RGB 灯与 BOOT RGB&BOOT IO0
扩展 空闲 IO IO3、IO8

共用与预留引脚

  • IO17 / IO18 上的 I2C 总线由触摸 IC、六轴 IMU 与 RTC 共用。新增同类 I2C 器件时请挂在同一总线上并检查地址冲突。
  • IO0 由 BOOT 按键与 RGB 灯状态线共用,规格书中将其合并标注为 RGB&BOOT。
  • IO43 / IO44 是 ESP32-S3 的 UART0 引脚。USB 接口与扩展焊盘都接到这两根线上,因此外接到 IO43 / IO44 的外设会与默认串口控制台冲突。
  • IO3 与 IO8 是留给用户扩展的两根引脚。
  • 1.85 英寸示例还把可选的旋转编码器映射到 IO5 / IO6。GPIO 汇总表将这两根引脚分配给 I2S 扬声器(BCK / LRCK),因此不要同时启用编码器与音频输出。
  • 同一时间只装配一个显示连接器,三处焊盘是互斥方案,不是多屏同时使用。

2.3 机械尺寸

ESP32-S3 圆形开发板尺寸图

PCB 为直径 70 mm 的圆形。1.85 英寸 TFT 模组为 48.08 x 49.95 x 2.12 mm,有效显示区 45.68 x 45.68 mm,是三种方案中最宽的一款,略微超出板边。作为对比,1.5 英寸 AMOLED 模组为 44.3 x 44.3 x 2.405 mm,1.75 英寸 AMOLED 模组为 45.93 x 46.35 mm。

3. 软件开发

仓库为每种面板方案提供独立的 ESP-IDF 工程。1.85 英寸 TFT 版本位于 examples/esp-idf/ESP32-S3-Round-Dev-Board/viewe1.8,ST77916 面板驱动以本地组件形式随工程提供,无需下载外部 BSP。

3.1 软件示例

所有示例代码均可在 Gitee 仓库 中找到。

框架 示例路径 说明
esp-idf examples/esp-idf/.../viewe1.8 本板上电自检:ST77916 QSPI 面板、QMI8658 IMU、SD3078 RTC 及 LVGL 演示 UI。
esp-idf examples/esp-idf/.../viewe1.5 1.5 英寸 AMOLED 方案的同构固件(CO5300 + 兼容 CST816S 的触摸)。
esp-idf examples/esp-idf/.../viewe1.75 1.75 英寸 AMOLED 方案的同构固件(CO5300 + CST9217 触摸)。
esp-idf examples/esp-idf/.../viewe1.6 附加面板方案(ST77903 QSPI + CST3530 触摸)。
esp-idf examples/esp-idf/.../viewe2.1 附加面板方案(ST7801N)。

1.85 英寸工程在 components/ 下内置这些组件:esp_lcd_st77916(面板)、lvgl、qmi8658(IMU)、sd3078(RTC)。

本工程未内置触摸驱动

触摸 IC 挂在 IO17 / IO18 的共用 I2C 总线上,地址脚已固定接好,因此接入它只需把触摸组件放进来即可。1.5 英寸工程内置的 esp_lcd_touch_cst816s 组件与本面板规格书中标注的 CST816S 触摸 IC 相匹配,可直接拷贝过来;接线为 SDA IO17、SCL IO18、RST IO10、INT IO9。

3.2 快速入门

3.2.1 准备工作

  • 硬件:装配 1.85 英寸 TFT 的 ESP32-S3 圆形开发板、USB-C 数据线,可选配 8 Ω / 2 W 扬声器与可充电 RTC 电池。
  • 软件:安装 ESP-IDF 插件的 VS Code 与 ESP-IDF v5.1 / 5.2 / 5.3,或独立的 idf.py 工具链。
  • 供电:使用 5 V / 1 A 电源。充电时峰值电流约 1100 mA;本面板运行时的耗电明显高于 AMOLED 方案——约 210 mA 对比 130 mA。

3.2.2 ESP-IDF 环境配置

  1. 在 VS Code 中打开示例目录 —— examples/esp-idf/ESP32-S3-Round-Dev-Board/viewe1.8。
  2. 设置目标芯片为 esp32s3。
  3. 编译、烧录与监视。在示例目录下使用命令行:
    idf.py set-target esp32s3
    idf.py build flash monitor
    

自检顺序

在编写应用代码之前,先确认面板点亮。若背光已亮而画面仍为空白,请先检查 QSPI 数据线与面板复位,再去怀疑驱动。

若开发板没有自动进入下载模式,请按住 BOOT,点按 RST,松开 BOOT,再开始烧录。

3.2.3 Arduino 环境配置

仓库未提供本板的 Arduino 示例,本板也尚未进入 Espressif ESP32_Display_Panel 的支持板列表,因此没有现成的 BOARD_VIEWE_* 宏可选。Arduino 仍然可用——面板是标准的 QSPI ST77916 器件——但需要自行提供引脚映射:

  1. 安装 Arduino IDE 并添加 ESP32 开发板包:
    https://espressif.github.io/arduino-esp32/package_esp32_index.json
    
  2. 选择开发板:目标 ESP32S3 Dev Module,Flash Size 设为 16MB (128Mb),PSRAM 设为 OPI PSRAM。PSRAM 模式设错会导致板子能启动但始终无法分配帧缓冲。
  3. 安装库文件:ESP32_Display_Panel 与 lvgl(推荐 v8.4.0)。
  4. 配置板级参数:在 esp_panel_board_supported_conf.h 中将 ESP_PANEL_BOARD_DEFAULT_USE_SUPPORTED 保持为 0,并按 2.2 GPIO 定义 的引脚表填写 esp_panel_board_custom_conf.h —— 面板使用单 CS 线的 QSPI,触摸使用 IO17 / IO18 上的 I2C。
  5. 编译并上传,保持 USB-C 线连接。

QSPI 不是 RGB

不要开启那些面向 RGB 面板的防撕裂模式,也不要设置 LV_COLOR_16_SWAP(除非面板颜色出现反色)。本板通过 QSPI 与面板通信,行为与更大的方形、矩形模组所用的 RGB 总线不同。

3.2.4 PlatformIO 环境配置

PlatformIO 与 Arduino 路线思路相同:使用通用的 ESP32-S3 环境,并自行提供板级定义。

  1. 创建 platformio.ini,设置 board = esp32-s3-devkitc-1,并设置 board_build.arduino.memory_type = qio_opi 以启用 Octal PSRAM。
  2. 在 build_flags 中加入 -D BOARD_HAS_PSRAM 与 -D ARDUINO_USB_CDC_ON_BOOT=false,让串口控制台保留在 UART0 上。
  3. 在 lib_deps 中加入 ESP32_Display_Panel 与 lvgl,再按 Arduino 路线配置自定义板级头文件。

4. 相关文档与资源

文档 链接
产品规格书(开发板) ESP32 S3 Round Dev Board SPEC V1.1
原理图 SCH-ESP32S3RoundDevBoard.png
TFT 屏规格书 ALL-UEOL018VG-RA31-A001A V1.0
ESP32-S3-WROOM-1 数据手册(英文) esp32-s3-wroom-1_datasheet_en.pdf
ESP32-S3-WROOM-1 数据手册(中文) esp32-s3-wroom-1_datasheet_cn.pdf
六轴 IMU 手册 QMI8658A.pdf

5. 固件下载

  1. 打开仓库的 tools 目录,找到 ESP32 烧录工具(flash_download_tool_3.9.5),解压并运行。
  2. 芯片类型选择 ESP32-S3 与对应下载模式,点击 OK。按下图 1 → 2 → 3 → 4 → 5 的编号步骤烧录固件。若下载失败,请按住 BOOT 键重试。
  3. 选择待烧录的 bin 文件。预编译固件(若已发布)放在仓库的 firmware 目录下,请查看其中的版本说明并选择合适版本。

若没有预编译固件,请改为从源码编译烧录,参见 3.2 快速入门。

固件下载步骤 1 固件下载步骤 2

6. 常见问题

这块板用的是哪颗显示驱动和触摸 IC?

1.85 英寸版本为 360x360 a-Si TFT 面板搭配 QSPI 的 ST77916 显示驱动,电容触摸由 IO17 / IO18 上 I2C 的 CST816S 处理。随附 ESP-IDF 示例内置了 esp_lcd_st77916 面板驱动;触摸驱动未随该工程提供,可从 1.5 英寸工程移植过来。

这块面板和两款 AMOLED 方案相比如何?

它是三者中有效区最大的一块,45.68 x 45.68 mm,但像素密度最低,127 PPI,而两款 AMOLED 均为 309 PPI。典型亮度 400 cd/m²。运行电流也更高——约 210 mA,而 AMOLED 方案约 130 mA。

看完教程还是不知道怎么搭建编程环境,怎么办?

请参考优奕视界常见问题中的环境搭建说明。

为什么一打开 Arduino IDE 就提示库文件需要更新?要不要更新?

请选择不更新库文件。不同版本的库文件之间可能不兼容,不建议更新。

为什么 UART 引脚没有串口输出?是板子坏了吗?

默认工程配置把 UART0 路由到 USB 接口用于调试。IO43 与 IO44 把同一组 UART0 信号引到扩展焊盘上,未重新配置控制台之前不会有输出。在 PlatformIO 中设置 ARDUINO_USB_CDC_ON_BOOT=false,或在 Arduino 的 工具 菜单中选择 USB CDC On Boot: Disabled。

为什么板子一直下载失败?

在开始下载时按住 BOOT 键,或者按住 BOOT、点按 RST、再松开 BOOT。这样可强制 ESP32-S3 进入串口 bootloader。

同一块板能换装其他圆形面板吗?

可以。PCB 上有三处独立的 QSPI 显示连接器,分别对应 1.5 英寸 AMOLED、1.75 英寸 AMOLED 与 1.85 英寸 TFT,但同一时间只能装一种面板。每种面板尺寸在 examples/esp-idf/ESP32-S3-Round-Dev-Board/ 下都有独立的上电自检工程,三者的 QSPI 引脚分配完全相同,因此换面板只需换工程,不必改接线。

板子从 USB 取电约 1 A,正常吗?

那是电池的充电电流,不是运行电流。规格书给出 5 V 充电时约 1100 mA,非充电运行时约 210 mA。推荐使用 5 V / 1 A 适配器。

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