ESP32-S3 开发板配套物联网扩展板的设计与制作

作者: 日期: 8月 12, 2023 2 条评论

在完成之前的 《ESP32-S3 最小开发板》 之后，想到很长一段时间，都是用 ESP32-S3 做物联网相关的应用。在这过程中，又会碰到一些会经常重复使用的模块，例如 LCD 屏幕、I2C 外设等，这个时候如果有一个现成的扩展板，就可以省去很多通过杜邦线连接模块的时间，提升应用开发效率。

在做完 ESP32-S3 最小开发板之后，我就根据自己的需求，并且参考了一些其他扩展板，开始设计一个主要用于物联网领域的扩展板。

设计目标

和 ESP32-S3 最小开发板一样，为了使初学者更容易使用，这次的扩展板也会基于容易焊接的前提去规划，主要使用 0805 元件和 2.54mm 排母插件，其中多数元件以模块的方式来引入，这样可以在淘宝购买对应的模块直插，避免在模块的电路设计上花费太多时间。

整个扩展板以输入模块、输出模块和总线模块三部分组成，对应到物联网开发中的大多数展示以及交互场景。

输入模块

  • 5 个用户按键
    • 接受用户输入，可以作为方向键，也可以模拟鼠标移动和按下操作
  • 多功能按键
    • 常见的手持设备，会提供一个多功能按键来实现向上、向下、按压三种操作
  • TF 读卡器
    • 用于数据文件的保存和读取

输出模块

  • LCD 屏幕
    • 显示界面和数据
  • WS2812 LED
    • 状态指示，灯光效果

总线模块

  • I2C 总线
    • 常见传感器模块都支持 I2C 通信，需要支持多个 I2C 模块同时连接
  • SPI 总线
    • 和屏幕或者 TF 读卡器模块进行通信
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做一个 ESP32-S3 开发板

作者: 日期: 7月 2, 2023 4 条评论

接触立创 EDA 和嘉立创 PCB 打样服务之后，一直想从头设计一块 PCB，刚好前段时间立创硬件开源平台搞活动，就又薅了一把羊毛，蹭了立创商城的器件券，和嘉立创的打样券，相当于费用全免，做了一块开发板。

因为一直在玩 IoT，因此 MCU 就选择了最熟悉的乐鑫 ESP32-S3，这款 MCU 内置了 Wi-Fi 和蓝牙，官方支持 Arduino 开发框架，GPIO 数量相对前代 ESP8266 也多了很多，而且支持了 PSRAM，在一些高内存应用场合也可以放心使用了。看在免费的情况下，直接选了顶配 N16R8 型号，16MB Flash + 8MB PSRAM 足够应对绝大部分场景。

需求

除开嘉立创搞活动这个原因，在设计这款开发板之前，我也在淘宝上买过 ESP32-S3 的开发板，但是在使用过程中总会碰到各种不满意的地方，因此借这个机会就一起解决了。

宽度要小

在平时做原型验证的时候，会经常要使用到面包板，像下面这种常见的款式。

esp32devkit-breadboard

但是淘宝上常见的 ESP32-S3 开发板的宽度都稍微宽了一些，在插到这个面包板上之后，左右两侧的 GPIO 只能有一侧可以露出接线孔，这样在使用杜邦线或者跳线连接的时候，就非常不方便。

双 USB Type-C 接口

ESP32 系列在 ESP32-S2 之后， 就已经增加了对 USB 设备驱动的支持，可以通过 …

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一个软件工程师的 2022 电子 DIY 小结

作者: 日期: 1月 7, 2023 2 条评论

在 2022 年中的时候，已经很久没有玩过 DIY 的我，在看到稚晖君以及其他一些 UP 主的视频之后，又对电子 DIY 捡起了兴趣。在这同时，又了解到了嘉立创的免费打样活动，因此也想在之前使用万用板和飞线的基础上，更进一步，能真正向产品化迈进一点，好好地做个东西出来。

在经过了几个月的学习、尝试，也在嘉立创打了快 30 块板子之后，目前也完成了几个小玩具的开发、组装、使用，也算是完成了一些里程碑。

学习路径

为了使 DIY 产品更像一个产品，就需要使用 PCB 了，因此需要系统地了解和学习硬件产品整体的开发流程。幸运的是，现在 B 站科技区很多 UP 主，在发布视频的时候，都给出了完整的实现方式，这就让我的整个学习过程有了比较详细的参考资料。

整体学习过程中，遵循了看视频》原理图学习》EDA 学习和操作》PCB 布线》项目复刻》自主从头实现这个路径。当然因为是业余 DIY，实践的时候都以满足基本需求为主，没有特别地去优化线路、优化功耗。

总的来说，在入门电子 DIY 的时候，还是遵循了实践大于理论的原则，很多时候并没有特别去深入原理性的东西，像模电的一些内容，并没有花太大精力去深入学习，更多还是直接使用了现成的模块。

EDA

在很久以前玩 Arduino 的时候，也去尝试过一些 EDA 软件，那个时候对整个电路，都比较费解，也不太能从头去画一个原理图，并且由于没有系统地去学习过原理图绘制，因此对于什么元件使用什么符号，各个元件所起的作用之类，都不太了解。

但是在接触到了立创开源硬件平台之后，就像是在 GitHub 上去阅读开源项目代码一样，可以成体系地去学习一下开源硬件项目了，自带的编辑器立创 EDA 可以直接打开项目。并且由于立创 EDA 相对其他 EDA 工具而言，功能还不太复杂，对于我这样的初学者来说，可以比较快的掌握并去画一些基础的原理图。

在使用立创 EDA 过程最大的感受就是，可以完全不需要了解各个元件的封装之类的参数，只需要在立创商城找到的元件，就可以直接放在画布中使用，各个参数、符号、3D 模型都是现成的，这也导致我现在使用立创 EDA 的时候还保留有一个习惯，元件选型的时候，只有有模型可以直接放置在画布的元件才会去选用，这样可以完全不用操心元件封装，还可以直接在 …

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超简单 DIY – AirCube 空气检测站

作者: 日期: 12月 17, 2022 7 条评论

源由

一直以来对家里的环境状态比较在意，在很多年以前，就使用万用板 + ESP8266 + 传感器组装了很多台空气检测节点放在家里，用于监控 PM 2.5 浓度、二氧化碳浓度、温度、湿度等环境状态。

配合 ESPEasy 固件 + Domoticz，可以很方便的采集环境状态的数值，从而配置 Domoticz 的脚本来完成一些自动化动作，例如打开新风、打开空气净化器等。

进一步，也可以通过 Domoticz 将采集到的数据保存到 InfluxDB 中，使用 Grafana 图形化的展示这些环境状态的变化趋势。

在知道嘉立创的 PCB 免费打样活动之后，就产生了将这些空气检测节点进行升级的想法。

目标

这次升级，主要是为了改进以前使用洞泂板，ESP8266 等老旧部件碰到的一些问题，主要有以下几点：

  • 更美观，原先使用万用板 + 亚克力面板太多飞线，不是很好看，整体空间利用也不充分，并且现在也有 3D 打印机，可以做一个更好看的外壳。
  • 更标准，原先每个节点的传感器选型都不太一致，从而导致每块万用板的飞线都不一致，组装存在出错可能，这次通过使用统一的 PCB，将所有传感器模块位置固定，每个节点的传感器都保持一致。
  • 更强大，原先使用的 ESP8266 模组，GPIO 数量较少，在传感器数量多的情况下，GPIO 就不够用了，这次更换为更先进的 ESP32，拥有更多 GPIO，性能也更为强大。并且因为 GPIO 数量更多，还可以额外增加一个屏幕，这样即使不借助 Domoticz 的情况下，也可以独立使用，查看当前环境数据。
  • 更灵活，原先使用的 ESPEasy 固件，所有的传感器是通过在它的网页配置界面来完成的，并且它的配置保存格式为自定义的二进制格式，很难阅读以及提前配置，这次更换为更灵活的
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iOS 使用推送通知更新 Dynamic Island 和 Live Activity

作者: 日期: 10月 29, 2022 16 条评论

随着 iOS 16 推出的 Live Activity 以及 iOS 16.1 正式支持的 Dynamic Island 已经可以提交 App Store 发布了，最近在测试 Live Activity 的后台更新碰到一些问题，在这里记录一下。

什么是 Live Activity 和 Dynamic Island

Live Activity 和 Dynamic Island 其实是作为同一个 Widget 的两种形态存在的，它们使用 ActivityKit 中的 ActivityConfiguration 同时进行配置，在拥有 Dynamic Island 支持的 iPhone 14 Pro 和 iPhone 14 Pro Max 上可以正常显示 Dynamic …

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记一次硬件 Debug：ESP32 连接 Wi-Fi 报 Auth Expired 错误

作者: 日期: 10月 27, 2022 3 条评论

起因

前段时间准备把家里的空气质量检测节点更新一下，从原来的万用板升级为 PCB，并且将主控 MCU 从 ESP8266 升级为 ESP32，这样可以单个节点支持更多传感器，同时把固件从 ESPEasy 换成 ESPHome。

经过

在完成 PCB 打样测试后，就上淘宝采购了一批 ESP32 开发板，其中一批是 USB Type-C 接口的 NodeMCU-32S，最开始测试的时候只买了一块，使用下来并没有什么问题，但是在一次接错 VCC 和 GND 导致温度模式损坏之后，再次使用这块 ESP32 开发板时，发现它无法连接到之前已经配置好的 Wi-Fi 上。

这时还以为是由于之前温度模块损坏关联导致的，因此重新购买了几块同样型号的 ESP32 开发板，但是在完成固件烧录，完成固件配置之后，第二次运行时，同样发现了无法连接 Wi-Fi 的错误，日志中显示连接失败的原因为 Auth Expired：

[23:50:02][I][wifi:248]: WiFi Connecting to 'HOUSE_IOT'...
[23:50:03][W][wifi_esp32:495]: Event: Disconnected ssid='HOUSE_IOT' bssid=xx:xx:xx:xx:xx:xx reason='Auth Expired'
[23:50:03][W][wifi:536]: Error
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使用 ESPHome + INA219 模块构建一个简易功率计

作者: 日期: 10月 18, 2022 没有评论

最近在使用 ESP32 做一些小东西，其中一个设备是使用电池供电，因此对使用电池时的续航比较关心，但是手头并没有合适的电子负载仪，在翻模块库存的时候，刚好发现有一个 INA219 模块，就直接拿它现做一个功率计了。

再配上一个 12864 OLED 屏幕，这样就可以实时去观测单片机设备的实时功率以及功耗了：

EasyPower Demo

ESPHome

ESPHome 是一个配置化生成 ESP32/ESP8266 智能家居固件的系统，一般都会用它来作为智能家居节点中的系统来使用，配合很便宜的 ESP32/ESP8266 模块，使用起来很是方便。

在查阅它所支持的模块时，发现 INA219 也在其中，并且 ESPHome 本身对 12864 OLED 也有良好的支持，因此最终就直接选择了 ESPHome 来作为功率计的基础系统，这样可以省去编写很多基础代码，例如任务设计、屏幕绘制、I2C 总线读写等，只需要关注功率计核心的功能即可。

最近也使用 ESPHome 比较好，发现它还是有很多优点的，基本可以作为一个 Arduino 项目的基础应用框架来使用：

  • 配置化生成代码，无需管理复杂的库依赖
  • 丰富的模组库支持，对于开发单片机应用来说，常见的输入输出模块都内置支持
  • 完整的运行框架，开发者只需要关注业务本身，其他相关内容都内置了，例如 MQTT、OTA 等功能
  • 灵活的 Lambda 支持，它的 Lambda 就是 C++ 的 Lambda，因此对于有能力的开发者来说，可以直接写代码

总的来说，对于一般 DIY 项目来说，ESPHome 足够强大、足够灵活来处理大部分需求了。

INA219

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5 个原因让我重写 Mac Catalyst 应用

作者: 日期: 4月 24, 2022 没有评论

我写了一个名为 MermaidEditor 的 iOS App，这是一个用于编写 mermaid js 图表的编辑器，它使用 WKWebVIew 加载一个monaco 编辑器来编辑 mermaid js 图图的源代码，从而支持语法高亮和关键词自动完成。

在发布了 iOS 版本的 MermaidEditor 之后，我想把这个应用适配到 macOS 上，我认为在这里使用 Mac Catalyst 是一个很好的场景，这是苹果在 WWDC19 开始提供的一项技术，可以让我们的 iPad 应用在 macOS上 运行，只需要在 Xcode 中选中一个复选框就行了。

所以我用 Mac Catalyst 为 macOS 重新编译了 MermaidEditor，并向用户发布。但在一些版本之后，我决定用原生代码重写它。

为什么呢？

最低 macOS 版本要求

Mac Catalyst 要求的最低 macOS 部署目标版本是 macOS 10.15，所以如果我们的应用程序的目标版本早于 …

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4 步为 Monaco Editor 添加自定义语言支持

作者: 日期: 4月 17, 2022 2 条评论

在很多需要为用户提供编写代码能力的服务中，我们需要给用户提供一下能力足够强大的编辑器，这样可以使得用户在编写代码时更顺畅，减少查询文档次数，降低出错概率，提升编码效率。

而想要提供这些能力，就需要一个足够强大的代码编辑器，并且为它添加我们自定义语言的支持，这样用户可以在语法高亮、自动完成等方面得到足够的支持。

为什么用 Monaco Editor？

Visual Studio Code 是世界一个非常流行的代码编辑器，而 Monaco Editor 是用于构建 VSCode 核心功能的代码编辑器，它提供了相当多的功能，用于实现各种代码编辑能力。并且微软为 Monaco Editor 提供了单独的项目，单独的打包脚本，因此我们可以轻易的将 Monaco Editor 集成到我们自己的 Web 应用中。

Monaco Editor 已经提供了一系列的基础设施，用于完成对自定义语言的支持，只需要通过很小的步骤，我们就可以搭建一个属于自己语言的代码编辑器。

那么，这就开始吧！

Step 1. 注册一个语言

这里将不再赘述如何将 Monaco Editor 引入 Web 应用，在 Monaco Editor 的仓库提供了使用各种方式集成 Monaco Editor 的说明。

为了让 Monaco Editor 知道我们将要添加一种自定义语言的支持，首先需要注册一个自定义语言标识，这里我们选择 mylang 作为我们自定义语言的标识符。

注册一个自定义语言对于 Monaco Editor …

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使用 Link Map 分析 iOS App 二进制文件体积

作者: 日期: 4月 16, 2022 没有评论

为什么要分析 App 文件体积？

作为一个 iOS 开发者，通常会需要关心 App 体积的大小，这将会是影响用户在 App Store 看到 App 时，是否决定下载的因素之一，如果 App 的体积太大，可能会使得用户放弃下载 App，特别是在用户使用蜂窝网络的时候。

对于一个 iOS App 来说，它的体积通常由以下几个部分组成：

  • 二进制可执行文件
  • 资源文件
  • 第三方 Framework

对于资源文件和第三方 Framework 来说，我们可以直接通过统计文件大小的方式来统计它们所占用的磁盘空间，但是对于二进制文件来说，我们该如何去统计它里面所包含的代码大小组成呢？

如何分析？

非常幸运的，Xcode 为我们提供了 Link Map 这样的一个统计文件来展示代码在经过编译之后，在可执行二进制文件中的实际占用体积大小，通过分析这个文件，我们就可以精确地知道，对应到每一个代码文件，它在最终生成的可执行二进制文件中所占的体积。

为了让 Xcode 能输出我们所需要的 Link Map 文件，需要在 Xcode 进入到工程的设置界面，选择需要输出 Link Map 的 Target，选择 Build Settings Tab，在搜索框中输入“link map”（注意 link …

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