说明

产品简介

ESP32-P4-WIFI6-Touch-LCD-3.4C是一款微雪(Waveshare)设计的基于 ESP32-P4 芯片的双核加单核 RISC-V 高性能开发板。配备了 3.4 寸 800 × 800 分辨率 IPS 圆形触摸显示屏；支持丰富的人机交互接口，包含 MIPI-CSI (集成图像信号处理器 ISP)，它还支持 USB OTG 2.0 HS 以实现高速连接，并板载 40PIN GPIO 扩展接口，兼容部分树莓派 HAT 扩展板，实现更广泛的应用适配。ESP32-P4 芯片集成了数字签名外设和专用密钥管理单元，确保数据和操作的安全性，专为高性能和高安全应用设计，充分满足嵌入式应用对人机界面支持、边缘计算能力和 IO 连接特性等方面的更高需求。

产品特性

• 处理器
  • 搭载RISC-V 32位双核处理器（HP系统），配备 DSP 和指令集扩展、浮点运算单元（FPU），主频高达400MHz
  • 搭载RISC-V 32位单核处理器（LP系统），主频高达40MHz
  • 搭载ESP32-C6 WIFI/BT协处理器，通过SDIO拓展WIFI 6/Bluetooth 5等功能
• 存储器
  • 128 KB的高性能（HP）系统只读存储器（ROM）。
  • 16 KB的低功耗（LP）系统只读存储器（ROM）。
  • 768 KB的高性能（HP）L2内存（L2MEM）。
  • 32 KB的低功耗（LP）SRAM。
  • 8 KB的系统紧密耦合内存（TCM）。
  • 封装内叠封32 MB PSRAM，QSPI接口连接32MB Nor Flash
• 外设接口
  • 板载Type-A USB 2.0 OTG接口、SDIO3.0 SD卡槽、Type-C UART烧录口，方便不同场景使用
  • 板载扬声器接口、麦克风，可使用Codec芯片和功放芯片实现理想的音频功能需求
  • 板载MIPI-CSI高清摄像头接口，支持全高清1080P画面采集及编码，集成图像信号处理器（ISP）、H264视频编码器，支持H.264 & JPEG 视频编码（1080P @30fps），方便应用到计算机视觉、机器视觉等领域
  • 板载MIPI-DSI高清屏显接口，集成像素处理加速器（PPA）、2D 图形加速控制器（2D DMA），支持JPEG 图像解码（1080P @30fps），为高清屏显和流畅的HMI体验提供了强大支持，方便应用到智能家居中控屏、工业中控屏、自动贩卖机等场景

硬件说明

产品尺寸

使用说明

本教程旨在指导用户搭建 ESP32-P4 硬件开发的软件环境，通过简单的示例展示如何使用 ESP-IDF 配置菜单，并编译、下载固件至 ESP32-P4 开发板等步骤。

• 准备工作
  • 硬件
    • ESP32-P4-WIFI6-Touch-LCD-3.4C 开发板
    • USB数据线（Type-A转Type-C，按需准备）
    • 电脑（Windows、Linux或macOS）
  • 软件（推荐使用集成开发环境安装ESP-IDF，如果你熟悉ESP-IDF可以直接从ESP-IDF终端出发，以下开发方式任选其一即可）
    • VSCode + ESP-IDF插件（推荐）
    • Eclipse + ESP-IDF插件（Espressif-IDE）
    • Arduino IDE

ESP-IDF

ESP-IDF 简介及环境搭建（VSCode专栏）

ESP-IDF（Espressif IoT Development Framework）是乐鑫（Espressif）推出的开源物联网开发框架，专门用于其ESP32系列芯片的开发。ESP-IDF提供了构建物联网应用的必要工具和库，包括Wi-Fi、蓝牙、外设驱动、文件系统、网络协议栈、加密、安全和实时操作系统（FreeRTOS）等。

下面描述只适用于使用VSCode + ESP-IDF环境搭建

• PS:
  • 如若希望使用Eclipse 编辑器来作为主力开发环境，请点击链接下载Espressif-IDE安装，并替换ESP-IDF版本≥v5.3.1
  • 若下述安装ESP-IDF过程中出现TSL Error、Network Error等报错、异常等情况，请重新清理目录文件夹、确保网络环境稳定无代理污染等并重新进行安装。所需时间较长，请耐心等待。

先决条件

1. 如果您使用的是 Mac 或 Linux，请安装以下ESP-IDF 先决条件。如果您使用的是 Windows，请忽略此步骤。

安装VSCode

1. 打开VSCode官网的下载页面，选择对应系统和系统位数进行下载
   
   
2. 运行安装包后，其余均可以默认安装，但这里为了后续的体验建议，建议在此处勾选框中的1、2、3项
   
   
   • 第一、二项开启后，可以直接通过鼠标右键文件或者目录打开VSCode，可以提高后续的使用体验
   • 第三项开启后，选择打开方式时，可以直接选择VSCode

安装ESP-IDF插件

1. 打开VSCode，点击插件管理器，并搜索ESP-IDF进行下载安装，如图：
   
   
2. 安装好后左侧工具栏有Espressif的Logo就是插件，点击进入插件（会有一小段时间用于加载程序），选择“EXPRESS”进行快速安装，如图：
   
   

安装ESP-IDF开发环境

1. 进入EXPRESS安装界面，确认好ESP-IDF 版本≥v5.3.1发布版本、ESP-IDF 目录和ESP-IDF 工具目录后，点击Install，耐心等待安装步骤完成,如图：
   
   
2. 如果是国内用户，可以选择下载服务器为Espressif，安装过程比较缓慢，确保网络状态良好，可耐心等待安装完成，
3. 安装过程展示：
   
   
4. 安装完成标志：
   
   

入门（Getting Start）

学习一门语言或开发环境的最好方式是从入门开始，在本章节详细介绍如何创建项目、从现有项目开发、以及嵌入式经典教程HelloWorld和常用接口I2C的使用

一个ESP-IDF项目的基本结构介绍

• 打开ESP-IDF插件，点击New project，选择ESP-IDF示例——>sample_project——>点击创建
  
  
• 新建并在窗口中打开可以查看到VSCode的结构如

├── CMakeLists.txt
├── main
│   ├── CMakeLists.txt
│   └── main.c
└── README.md                  

ESP-IDF工程项目详解

• 组件（Component）:ESP-IDF中的组件是构建应用的基本模块，每个组件通常是相对独立的代码库或库，能实现特定的功能或服务，可以被应用程序或是其他组件重复使用，类似于Python开发中的库的定义。
  • 组件的引用：Python开发环境中引入库只需要“import 库名或路径”即可，而ESP-IDF基于C语音基础，引入库是通过CMakeLists.txt进行配置和定义的。
  • 当我们使用在线组件时，通常使用idf.py add-dependency <componetsName>来为项目添加在线组件，这会生成一个idf_component.yml文件用于管理组件。
  • CmakeLists.txt的作用：ESP-IDF编译时编译工具CMake会首先通过读取工程目录的顶层CMakeLists.txt的内容来读取构建规则，识别需要编译的内容。当在CMakeLists.txt中引入了需要的组件、程序后，编译工具CMake会根据索引导入每个所需要编译的内容。编译过程如：

VSCode 用户界面底部工具栏说明

当我们打开一个ESP-IDF工程时，底部会自动加载环境，对于ESP32-P4-WIFI6-Touch-LCD-3.4C的开发，底部工具栏也是一个非常重要的，如图示： 

1. ESP-IDF开发环境版本管理器，当我们的工程需要区分开发环境版本时，可以通过安装不同版本的ESP-IDF来分别管理，当工程使用特定版本时，可以通过使用它来切换
2. 设备烧录COM口，选择以将编译好的程序烧录进芯片上
3. set-target 芯片型号选择，选择对应的芯片型号，如：ESP32-P4-WIFI6-Touch-LCD-3.4C需要选择esp32p4为目标芯片
4. menuconfig，点击修改sdkconfig配置文件内容
5. fullclean 清理按钮，当工程编译报错或其他操作污染编译内容时，通过点击清理全部编译内容
6. Build 构建工程，当一个工程满足构建时，通过此按钮进行编译
7. flash烧录按钮，当一个工程Build构建通过时，选择对应开发板COM口，点击此按钮可以将编译好的固件烧录至芯片
8. monitor开启烧录口监控，当一个工程Build——>Flash后，可通过点击此按钮查看烧录、调试口输出的log，以便观察应用程序是否正常工作
9. Build Flash Monitor 一键按钮，用于连续执行Build——>Flash——>Monitor，常被称作小火苗

HelloWorld 示例

了解完VSCode 用户界面底部工具栏说明后，通过Hello World工程可以快速入门和了解ESP32开发环境的基础项目。它演示了如何使用ESP-IDF来创建一个基本的应用程序，并且涵盖了ESP32的开发流程，包括编译、烧录和监视器调试的步骤。

1. 打开示例工程HelloWorld后，设置好目标端口、芯片类型(此处注意，选择好芯片类型时右下角有加载动作，这是ESP-IDF正在执行idf.py set-target esp32p4的操作指令，它需要从包管理器拉取对应芯片的架构包环境，需要一定时间处理，请一定要耐心等待，如果此时点击构建等操作会有报错！！！)
2. 通过底部工具一键构建、烧录、监视，可以查看到终端输出Hello World!
   
   
3. 代码内容解析
   1. 代码中仅有一个app_main主函数，通过条件判断来确定打印内容输出，并在末尾添加了循环，实现10s重启芯片。
   2. app_main函数是ESP-IDF（Espressif IoT Development Framework）开发框架中用户应用程序的入口点。它是ESP-IDF项目的核心函数，相当于C语言标准程序中的main函数。在ESP32开发中，app_main函数是由实时操作系统（FreeRTOS）调度的第一个任务，这也是用户代码执行的起始点。

I2C

I2C是一个较常用的串行通信总线，它可以通过两条线进行通信，一根数据线（SDA, Serial Data）和一根时钟线（SCL, Serial Clock），并支持多主多从模式。在ESP32-P4上一共有2个I2C总线接口，芯片内部通过 GPIO 交换矩阵可配置使用任意 GPIO 管脚，这个特性可以让我们自由的使用任意 GPIO 作为I2C的引脚控制，当然ESP32-P4 I2C支持Slave、Master模式，以下主要使用 I2C 主机（Master）模式，用于 ESP32-P4 启动通信、控制并向从设备（可以是任何I2C接口的传感器）发送数据请求或接收数据。 ESP32-P4-WIFI6-Touch-LCD-3.4C的I2C引脚默认使用SCL(GPIO8)、SDA(GPIO7)

ESP-IDF中，I2C总线需要i2c_master_bus_config_t指定配置：

• i2c_master_bus_config_t::clk_source选择 I2C 总线的源时钟，使用默认I2C时钟源（通常都使用默认时钟源）则为I2C_CLK_SRC_DEFAULT即可
• i2c_master_bus_config_t::i2c_port设置控制器使用的 I2C 端口，正如上述说明，ESP32-P4的I2C是有两个的，当有两个不同的I2C需要同时启用，则需要使用其来区分
• i2c_master_bus_config_t::scl_io_num设置串行时钟总线 （SCL） 的 GPIO 编号，在ESP32-P4-WIFI6-Touch-LCD-3.4C上，为 8
• i2c_master_bus_config_t::sda_io_num设置串行数据总线 （SDA） 的 GPIO 编号，在ESP32-P4-WIFI6-Touch-LCD-3.4C上，为 7
• i2c_master_bus_config_t::glitch_ignore_cnt设置 Master Bus 的 Glitch Period，如果线路上的 Glitch Period小于此值，可以过滤掉，通常值为 7
• i2c_master_bus_config_t::enable_internal_pullup启用内部 pullups，在ESP32-P4-WIFI6-Touch-LCD-3.4C上，已经有额外的I2C上拉，无需启用内部上拉

经上所述，I2C配置为：

   i2c_master_bus_config_t i2c_bus_config = {
       .clk_source = I2C_CLK_SRC_DEFAULT,
       .i2c_port = I2C_NUM_0,
       .scl_io_num = 8,
       .sda_io_num = 7,
       .glitch_ignore_cnt = 7,
       .flags.enable_internal_pullup = false,
   };

1. 打开i2c_tools工程，选择好COM口和芯片型号，点击进入设置，这里会打开一个新的标签：SDK Configuration editor也就是menuconfig，我们直接在搜索栏中搜索I2C，看到此时内容已经检索，并且示例例程中的SCL GPIO Num、SDA GPIO Num已经对应上了SCL(GPIO8)、SDA(GPIO7)
2. 接下来可以直接通过点击编译、烧录、监视，完成后会在终端查看到命令菜单，当我们执行i2cdetect后，会打印出所有的I2C地址，如果有设备存在则会显示数字（I2C地址 18 设备是板载的ES8311 Codec音频芯片，此芯片会在I2S部分详细说明），如图：
   
   
3. 上述步骤已经实现了I2C设备通信的基础，在I2C通信协议设备中，常常需要通过I2C总线向对应地址的设备写寄存器配置以实现I2C设备的功能，此时我们需要在程序中写好I2C设备的初始化程序以便驱动I2C设备。不同的I2C设备存在不同的I2C地址，在开发中我们可以通过i2ctools工具查询接入的I2C地址，然后通过阅读其芯片手册查询寄存器、配置等内容实现I2C总线的通信。

进阶（Intermediate）

SDMMC 示例

ESP32-P4-WIFI6-Touch-LCD-3.4C板载了一个 4-Wire SDIO3.0的卡槽，可拓展片外存储

• 支持的速率模式
  • 默认速率 (20 MHz)
  • 高速模式（40 MHz）
• 配置总线宽度和频率

ESP-IDF中，使用sdmmc_host_t和sdmmc_slot_config_t设置配置，如设置默认20MHz通信频率、4线宽度通信，则为：

sdmmc_host_t host = SDMMC_HOST_DEFAULT();
sdmmc_slot_config_t slot_config = SDMMC_SLOT_CONFIG_DEFAULT();

在支持 40 MHz 频率通信的设计中，可以调整 sdmmc_host_t 结构体中的 max_freq_khz 字段，提升总线频率：

sdmmc_host_t host = SDMMC_HOST_DEFAULT();
host.max_freq_khz = SDMMC_FREQ_HIGHSPEED;

ESP32-P4-WIFI6-Touch-LCD-3.4C上的SDMMC 4线连接定义应该为：

sdmmc_slot_config_t slot_config = SDMMC_SLOT_CONFIG_DEFAULT();
slot_config.width = 4;
slot_config.clk = 43;
slot_config.cmd = 44;
slot_config.d0 = 39;
slot_config.d1 = 40;
slot_config.d2 = 41;
slot_config.d3 = 42;
slot_config.flags |= SDMMC_SLOT_FLAG_INTERNAL_PULLUP;

1. 打开sdmmc工程，选择好COM口和芯片型号，因为demo工程将引脚定义为宏，所以需要进行配置，当然也可以直接填入引脚数值。点击⚙️进入设置，这里会打开一个新的标签：SDK Configuration editor也就是menuconfig，我们直接在搜索栏中搜索sd，看到此时内容已经检索，并且示例配置已经配置，勾选上默认初始化且默认创建示例文件：
   
   
2. 接下来插入准备好的SD卡，通过点击编译、烧录、监视，完成后会在终端查看到命令菜单输出了目录下的文件内容：
   
   

WIFI联网示例

ESP32-P4本身不带WIFI/BT功能，而ESP32-P4-WIFI6-Touch-LCD-3.4C 通过 SDIO 连接了一块ESP32-C6 模组来拓展WIFI功能。ESP32-C6作为Slave，通过一系列指令集支持 ESP32-P4 作为 Host 通过SDIO 来使用WIFI 6/BT 5功能，通过添加两个组件后，可以做到无缝使用esp_wifi。

// 在一个WIFI工程下，通过ESP-IDF组件管理工具添加下述两个组件
idf.py add-dependency "espressif/esp_wifi_remote"
idf.py add-dependency "espressif/esp_hosted"

1. 打开wifistation工程，进行组件的添加
   
   
2. 如上图所示，是添加组件的具体步骤
   1. 打开ESP-IDF Terminal。
   2. 在 Terminal 里将所需要的组件进行添加
   3. 成功添加后，在工程项目中的main文件夹中会多出一个idf_component.yml，此文件的作用已经在ESP-IDF工程目录章节说明过是用于管理项目组件的
   4. 打开后，可以看到已经添加上了espressif/esp_hosted: "*"和espressif/esp_wifi_remote: "*"两个组件，在构建项目时，它们会被添加到项目中
3. 接下来可以通过点击打开设置，输入Example检索，这里设置好要连接WIFI的ssid和password，注意ESP32-C6是支持2.4GHz的WiFi-6，在选择目标WiFi时要确认好频率是2.4GHz的，修改完之后需要保存，否则会出错！
   
   
4. 接下来可以直接通过点击编译、烧录、监视，完成后会在终端查看到如下结果，此时ESP32-P4-WIFI6-Touch-LCD-3.4C已经接入WIFI并且联网了：
   
   

I2S音频示例

I2S（Inter-IC Sound）是一种用于传输音频数据的数字通信协议。I2S 是一种串行总线接口，主要用于音频设备之间的数字音频数据传输，例如数字音频处理器 (DSP)、数字-模拟转换器 (DAC)、模拟-数字转换器 (ADC) 和音频编解码器。
ESP32-P4 包含 1 个 I2S 外设。通过配置这些外设，可以借助 I2S 驱动来输入和输出采样数据。ESP32-P4-WIFI6-Touch-LCD-3.4C板载了es8311 Codec芯片、ES7210 ADC芯片和NS4150B功放芯片组合，I2S总线和引脚分布如下：

• MCLK (Master Clock)：主时钟信号。这个时钟通常由外部设备（如 MCU 或 DSP）提供给 ES8311，用于为其内部的数字音频处理模块提供时钟源。
• SCLK (Serial Clock) ：串行时钟信号。这个信号通常用于 I2S 数据传输的时钟同步，由主设备生成，用于指示数据的传输速率。每个音频样本的每一位的传输都需要一个时钟周期。
• ASDOUT (Audio Serial Data Output) 或 DOUT：音频数据输出引脚。ES8311 将解码后的数字音频数据输出到该引脚，然后传输给功放芯片或其他音频设备。
• LRCK (Left/Right Clock) 或 WS (Word Select)：左右声道选择信号，用于指示当前数据样本属于左声道还是右声道。通常在 I2S 协议中，一个时钟周期表示左声道数据，另一个时钟周期表示右声道数据。
• DSDIN (Digital Serial Data Input) 或 DIN：数字音频数据输入引脚。该引脚接收来自外部音频设备或主设备的音频数据。ES7210 将这些数据解码，并通过数字信号处理模块处理这些音频信号，通过回声消除算法使能。

ESP32-P4-WIFI6-Touch-LCD-3.4C es8311驱动使用了ES8311组件（该组件即将弃用，建议使用esp_codec_dev），使用时可以通过IDF Component Manager来添加。

idf.py add-dependency "espressif/es8311"

1. 打开i2scodec工程，进行组件的添加
   
   
2. 如上图所示，是添加组件的具体步骤
   1. 打开ESP-IDF Terminal。
   2. 在 Terminal 里将所需要的组件进行添加
   3. 成功添加后，在工程项目中的main文件夹中会多出一个idf_component.yml，此文件的作用已经在ESP-IDF工程目录章节说明过是用于管理项目组件的
   4. 打开后，可以看到已经添加上了espressif/es8311组件，在构建项目时，它们会被添加到项目中
3. 接下来可以通过点击 打开设置，搜索Example，调整合适的音量
   
   
4. 接上喇叭，可以直接通过点击编译、烧录、监视，完成后会在终端查看到如下结果，此时ESP32-P4-WIFI6-Touch-LCD-3.4C已经在播放音频了
   
   

MIPI-DSI点屏示例

ESP32-P4-WIFI6-Touch-LCD-3.4C使用ESP32-P4NRW32芯片，具有以下新特性：

• 符合MIPI-DSI协议，使用 D-PHY v1.1 版本，最高 2-lane x 1.5Gbps（共3Gbps）
• 支持RGB888、RGB565、YUV422输入
• 支持RGB888、RGB666、RGB565输出
• 使用 video mode 输出视频流，支持输出固定图像 pattern

MIPI-DSI图像处理还可以使用2D-DMA控制器处理，支持PPA和JPEG编解码外设。

MIPI-DSI LCD驱动原理

所需硬件

• ESP32-P4-WIFI6-Touch-LCD-3.4C

点屏步骤

1. 打开工程后，选择esp32p4核心，接下来可以直接通过点击编译、烧录、监视，完成后可以查看屏幕已经点亮刷新色条了：

高级（Advanced）

MIPI-CSI To MIPI-DSI（实时画面显示）

此示例演示如何使用 esp_driver_cam 组件捕获相机传感器信号并通过 DSI 接口显示它。此示例将通过ESP 摄像头传感器驱动程序esp_cam_sensor，并通过 CSI 接口捕获摄像头传感器信号并通过 DSI 接口显示。

所需硬件

• OV5647摄像头
• ESP32-P4-WIFI6-Touch-LCD-3.4C

运行步骤

1. 将硬件进行连接
2. 使用Type-C TO USB连接ESP32-P4-WIFI6-Touch-LCD-3.4C与主机
3. 打开工程后，选择esp32p4核心，接下来可以直接通过点击编译、烧录、监视，完成后可以查看屏幕已经点亮刷新摄像头采集的画面了，这里拿一块ESP32-P4-86-Panel-ETH-2RO展示

LVGL HMI人机交互

本示例展示了ESP32-P4通过MIPI DSI接口将LVGL图像显示，可充分体现ESP32-P4强大的图像处理能力

所需硬件

• ESP32-P4-WIFI6-Touch-LCD-3.4C

点屏步骤

1. 打开工程后，选择esp32p4核心，接下来可以直接通过点击编译、烧录、监视，完成后可以查看屏幕：

windows拓展显示屏

本示例展示了ESP32-P4通过MIPI DSI接口、USB2.0 HS接口拓展windows显示屏，支持触摸、音频。可充分体现ESP32-P4强大的图像、USB2.0 HS、图像解码能力

所需硬件

• ESP32-P4-WIFI6-Touch-LCD-3.4C
• Type-A TO Type-A转接线
• 扬声器

软件驱动

• 驱动安装参考：Windows IDD 驱动程序

烧录运行效果

综合玩法（Expert Techniques）

ESP-Phone

本示例基于 ESP_Brookesia，展示了一个类似 Android 的界面，其中包含许多不同的应用程序。该示例使用了开发板的 MIPI-DSI 接口、MIPI-CSI 接口、ESP32-C6、SD 卡和音频接口。基于此示例，可以基于 ESP_Brookesia 创建一个使用案例，从而高效开发多媒体应用程序。

所需硬件

• OV5647或SC2336摄像头及排线
• 8Ω 2W 喇叭
• ESP32-P4-WIFI6-Touch-LCD-3.4C

点屏步骤

1. 打开工程后，选择esp32p4核心，接下来可以直接通过点击编译、烧录、监视，完成后可以查看屏幕：

资料

原理图

• ESP32-P4-WIFI6-Touch-LCD-XC原理图

示例程序

• 示例程序

数据手册

软件

• flash_download_tool_3.9.7

FAQ

技术支持

周一-周五（9:30-6:30）周六（9:30-5:30）

手机：13434470212

邮箱：services04@spotpear.cn

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