Minimal ESP32 S3
最小構成のESP32 S3を製作しました。 2024.01.10
費用は 710円。
ESP32 S3 は USB内蔵で 小型化が可能です。
サイズは 18x25mm で S3チップの大きさです。
基板化した記事は minimal ESP32 S3 Board を参照ください。
エルチカを実施。( GPIO 4,5,6,7,15,16,17,18 )
ESP32 S3 操作方法：
開発環境：Arduino IDE
S3は USB-OTGにより書き込みは簡単です。参照：USB Device Driver
1. 初回書き込み：書き込みがされていない状態を示します。
Download Boot：シリアル通信でプログラム書込モード)にします。
GPIO_0(Boot)をGNDし 次に USB再接続 又は Reset(EN=GND) します。
Port認識：arduino-esp32 (多種のS3 Board追加) により
異なるUSB Portが表示され 書き込めません。
Download Boot により正しいPortが認識されます。初回以降も同様です。
Arduino IDEは USB-OTG 設定。USB Portを選択し書き込みます。
Board : “ESP32S3 Dev Module” Port : “/dev/cu.usbmodem3485188F12A42” USB CDC on Boot : "Enabled" CPU Frequency : “240MHz (Wifi)” Core Debug Level : “None” USB DFU On Boot : “Disabled” Erase All Flash Before sketch Upload : "Disabled" Events Run On : “Core 1” Flash Mode : “QIO 120MHz” Flash Size : “16MB (128Mb)” JTAG Adapter : "Disabled" Arduino Runs On : “Core 1” USB Firmware MSC On Boot: “Enabled (requires USB-OTG Mode)” Partition Scheme : "8M with spiffs (3MB APP/1.5MB SPIFFS)" PSRAM : "Disabled" or “OPI PSRAM” Upload Mode : “UART0/Hardware CDC” Upload Speed : “921600” USB Mode : “USB-OTG (TinyUSB)"
2. 以後は CDC mode, OTG mode, UART and OTG mode になります。
USB Firmware MSC On Boot: “Enabled (requires USB-OTG Mode)” により
PCデスクトップに ESP32-FWMSC アイコンが表示されます。
アイコンの中は FIRMWARE.BIN で 情報は MS-DOS FAT16 3.7MB です。
ESP32-S3-WROOM-1 N16R8 は Flash 16MBですが 3.7MBしか使用できません。
Arduino IDE：Sketch / Export Compiled Binaryで「 .bin 」を作成します。
.biin を ESP32-FWMSCへDrag and Drop すると スケッチが起動します。
起動すると ESP32-FWMSC アイコンの中は FIRMWARE.BIN になります。
3. Drag and Drop後の起動：
約30秒後に起動します。理由は 自動Resetが無い為と判断しています。
起動方法：約30秒 起動を待つか、bin転送後に USB再接続 又は Resetします。
Arduino IDEからは Reset の指示が出ます。
回路図：
1. ESP32 EN端子の CRは省略し3.3Vへ接続。(理由：仕様外ですが最小構成の為)
仕様外の構成ですが起動しています。
起動しない場合は 仕様通り EN端子へ 1μF + 10KΩを接続します。
2. USBの保護回路は省略。(理由：最小構成の為)
3. 部品数は８個です。( 負荷は LED + Resistor 1個 とします)
4. LDOは TPS74033SF5 3.3V 600mA を使用。
電流容量は足りますが 最強を目指す場合は 以下の1000mAを使用できます。
XC6220B331MR-G ( 1000mA ) (TPS74033SF5 ピンコンパチ) 。
TLV75733PDBVR ( 1000mA ) (TPS74033SF5 ピンコンパチ) 。
回路図 及び 配線は TPS74033SF5 使用時の物です。
配線：
1. LDO 3.3V出力は ESP32 S3 3V3直下へ接続し高効率動作します。
2. 部品数は８個です。( 負荷は LED + Resistor 1個 とします)
3. S3と部品間は 絶縁テープで保護します。
4. 両面テープで部品を固定すると製作しやすいです。
部品リスト：
費用：710円。緑色選択の場合です。
購入先：秋月(秋月電子通商)。aitendo。Aliexpress。
| No. | Nomen Symbol |
Quantity pcs |
Purchase | Price ¥ |
| 1 | ESP32-S3-WROOM-1 N16R8 with TELEC |
1 | 秋月:117256 1pcs , ¥530 |
530 |
| 2 | micro USB adapter | 1 | aitendo 1pcs , ¥99 |
99 |
| 2 | micro USB adapter | 1 | 秋月:106656 1pcs , ¥200 |
(200) |
| 2 | microUSB Connector MC-215 7.5(H) x 5.0(V) mm |
1 | JCD MC 10pcs, ¥360 輸送期間：8 day |
(36) |
| 2 | minimal PCB 19(V) x 18(H) mm |
1 | JLCPCB 5pcs , $3.36(¥535) |
(107) |
| 3 | LDO 3.3V 600mA TPS74033SF5 SOT-23-5L |
1 | 秋月: 117230 5pcs , ¥200 |
40 |
| 3 | LDO 3.3V 1000mA XC6220B331MR-G SOT-25-5 |
1 | TOREX Direct 10pcs,¥1650,mark=H63UM 輸送期間：6 day |
(165) |
| 3 | LDO 3.3V 1000mA XC6220B331MR-G * SOT-25-5 |
1 | Shenzhen Hong Ming electronics 20pcs,¥407,mark=H637S 輸送期間：13 day |
(21) |
| 3 | LDO 3.3V 1000mA XC6220B331MR-G * SOT-25-5 |
1 | Jin Tank 20pcs,¥303,mark=H633P 輸送期間：9 day |
(15) |
| 3 | LDO 3.3V 1000mA TV75733PDBVR * SOT-23-5 |
1 | RWTNF Electronic Components 10pcs,¥325,mark=1FKF 輸送期間：9 day |
(33) |
| 4 | MLCC 10μF/35V X5R |
2 | 秋月: 113161 10pcs , ¥150 |
30 |
| 5 | MLCC 0.1μF/25V X5R |
1 | 秋月:113396 100 pcs , ¥100 |
1 |
| 6 | Resistor 2KΩ 1/10W |
1 | 秋月: 116120 5000pcs , ¥980 |
1 |
| 7 | Chip Green LED 80 mcd,2012(0805) |
1 | IBUW Electron Component 100 pcs , ¥242 輸送期間：10day |
3 |
| 7 | Chip Green LED | 1 | 秋月: 106423 10pcs , ¥200 |
(20) |
| 8 | Minimal PCB 18.2 x 19.4 mm |
1 | JLCPCB 5pcs , ¥507 |
(51) |
| 9 | 絶縁テープ, 両面テープ | – | – | – |
| TOTAL | ———- | 704 |
LDO：最強を望む場合は 1000mAを 使用ください。
* XC6220B331MR-G：Shenzhen Hong Ming electronics と Jin Tank は
100% New と記載。「100% New」の意味は不明。
* TV75733PDBVR：RWTNF Electronic Components は
New Original と記載。「New Original」の意味は不明。
SOT-23 と SOT-25 は同じサイズでピンコンパチです。
他のタイプで放熱端子付きの物があります。例：XC6220B331PR-G
1000mA時は 放熱が重要の情報があります。
ESP32 S3 応用例：
0. 基礎：456 Hassle-Free ESP32 USB (ESP32-C3, ESP32-S2, ESP32-S3)：
Legacy mode , CDC mode , OTG mode , UART and OTG mode
1. USB HOST として動作します。
01：USB内蔵の為 USBコントローラー MAX3421Eは 不要になりました。
02：ESP32-S3 USB Hostの調査1：
03：USBデバイス：ESP32-S3でUSBデバイスでマウスとキーボード実験。
USBモード：USB-OTG(TinyUSB)
パソコンからUSBキーボードデバイス。ESP32-S3はUSBシリアル、
USBキーボード, USBゲームパット, USBマウス, USBマスストレージ。
GitHub：EspUsbHost：EspUsbHostKeybord, EspUsbHostMouse
04：espressif：USB Host HID
05：Episode 4: ESP32 USB HID Device Mode.
06：Example for ESP32-S3 as HID Host communicate with HID device
07：Let’s use USB Keyboard and Mouse on ESP32-S2/S3!
08：ESP32-S3でキーボード&マウス作成 #1
09：内蔵USB搭載でスケッチ書き込み&USBデバイス
10：ESP32-S3で自作キーボード 1
11：ESP32-S3で自作キーボード 2
12：ESP32-S3で自作キーボード 3
13：ESP32-S3で自作キーボード 4
14：USB Camera Example：USB カメラからビデオをキャプチャします。
2. シリアルデバイス接続経由でログ出力の取得が出来ます。
Upload Mode : “UART0 / Hardware CDC”
3. USB シリアル デバイス(CDC-AMC)として動作します。
usbsacmドライバを 使用している携帯電話, PCMCIA カード,
またはモデムのようなデバイスに接続できます。
USB-CDC(ACM)の通信をのぞき見する
4. USB MIDI デバイスとして動作します。
MIDI出力を備えたキーボードやMIDI入力を備えた音源モジュールを
繋げることが出来ます。
ESP32-S3でのMIDI その1 基礎実験：
MIDIで光を操る(ESP32 S3 USB Host)：
github / ESP32USBMIDI：
5. USB ヒューマン インターフェイス デバイスとして動作します。
6. USB 大容量記憶装置デバイス(MSC)として動作します。
例として ESP32-FWMSC アイコンにファイルを保存できます。
7. 複合 USB デバイス (MSC + CDC) として動作します。
cdc_mscは USBメモリ・デバイスとUSB-シリ アル変換デバイスの
コンボ・デバイスです。
8. DeepSleep時に 1nA が可能です。
参照：Extreme low power 1nA! ELPM-S3 by OBJEX。
9. Lovyan03/esp32s3-i2s-ntscを使用し NTSC出力が可能。
NTSC to HDMI変換コンバーターで HDMI Displayへ接続可能です。
:
参考：
ESP32マルチ書き込みボードの改造（ネイティブUSBによる書き込み）
感想：
EN端子の起動時定数無しは仕様外ですが、最小構成部品の為に使用せず。
結果、CR(1μF+10KΩ)の起動時定数は無しでも起動しています。
ESP32 S3基板を作らなくとも できる気楽さがあります。
ESP32 S3は 「ESP32 S3 応用例」に示した様に 多彩な機能がありますが、
それらの機能の実例情報は まだ不十分です。
.biin Fileを ESP32-FWMSCへDrag & Drop すると 約30秒後に
スケッチが起動します。この仕組みは理解できていません。
ESP32-FWMSC アイコン：
MS-DOS FAT16 3.7MB です。
ESP32-S3-WROOM-1 N16R8 は
メモリ：ROM 384KB、SRAM 512KB、SPIFlash 16MB、PSRAM 8MB です。
SPIFlash16MBに対し ESP32-FWMSCは 3.7MBです。
このアイコンの中に 3.7MB以上は容量オーバーでインストールできません。
この仕組みは理解できていません。
ESP32 S3 , USB内蔵 , 超小型 , TPS74033SF5 , ESP32-S3-WROOM-1 , N16R8 ,
macsbug 
コメントを残す