说明

产品简介

ESP32-S3-Touch-LCD-4 是一款微雪 (Waveshare) 设计的低成本，高性能的微控制器开发板。其支持 2.4GHz WiFi 和 BLE 5，集成大容量 Flash 和 PSRAM，板载 4 英寸电容触摸LCD屏，可流畅运行 LVGL 等 GUI 界面程序；结合多种外设接口(如：CAN、I2C和RS485等接口)，快速开发 ESP32-S3 的 HMI 等应用。多种功能与接口满足在物联网 (IoT)、移动设备、智能家居等应用场景的功耗需求。

产品特性

• 搭载高性能 Xtensa 32 位 LX7 双核处理器，主频高达 240MHz
• 支持 2.4 GHz Wi-Fi (802.11 b/g/n) 和 Bluetooth 5 (LE)，板载天线
• 内置 512KB SRAM 和 384KB ROM，叠封 16MB Flash 和 8MB PSRAM
• 板载 4 英寸电容触摸屏，480 × 480 分辨率，65K 彩色
• 支持 I2C 接口控制电容触摸，5 点触控，支持中断
• 板载 CAN、RS485、I2C 接口和 Micro SD 卡座等，集成全速 USB
• 板载 RTC、锂电池充放电IC，适用于移动场景
• 支持灵活时钟，模块电源单独设置等精准控制，实现多场景低功耗模式

硬件说明

接口说明

• CAN 接口:实现 CAN 总线网络的收发控制、数据分析、采集和监控。
• I2C 接口:ESP32-S3 提供多路硬件 I2C ，目前使用 GPIO8(SDA1)，GPIO9(SCL1) 引脚做 I2C 总线挂载 IO 扩展芯片；使用GPIO7(SCL0),GPIO15(SDA0)引脚作为触摸接口，I2C接口
• RS485 接口:开发板板载 RS485 接口电路，可直接接入 RS485 设备进行通信，RS485电路收发模式自动切换
• PH2.0 电池接口:开发板使用高效充放电管理芯片 SW6106 ，支持I2C读取电池电量

硬件连接

• 开发板使用USB下载程序，如果出现无法识别到端口，请进入boot模式（摁住boot按键后，再连接电脑，然后松开boot按键），下载程序后，按 RESET 按键运行程序
• 使用时注意 PCB 天线区域，避免其它金属，塑料件贴合 PCB 天线
• 开发板使用 3.5mm的接线端子引出 CAN，I2C，RS485和隔离IO等外设引脚
• CAN 和 RS485 外设默认不使用开关连接 120 欧姆电阻，可选 ON 打开终端电阻连接
• TF 卡使用 SPI 通信，注意 SD_CS 引脚需要由 TCA9554PWR 的 EXIO3 驱动

其它说明

• 目前在 ESP-IDF v5.3 下使用单核跑 LVGL benchamark 示例的平均帧率上限为 26, 对应接口帧率为 41 (PCLK 21 MHz)，编译前需要通过menuconfig 对ESP32 跟 LVGL进行配置：

CONFIG_FREERTOS_HZ=1000
CONFIG_ESP_DEFAULT_CPU_FREQ_MHZ_240=y
CONFIG_ESPTOOLPY_FLASHMODE_QIO=y
CONFIG_ESPTOOLPY_FLASHFREQ_120M=y [需要与 PSRAM 保持一致]
CONFIG_SPIRAM_MODE_OCT=y
CONFIG_IDF_EXPERIMENTAL_FEATURES=y and CONFIG_SPIRAM_SPEED_120M=y [需要与 FLASH 保持一致]
CONFIG_SPIRAM_FETCH_INSTRUCTIONS=y
CONFIG_SPIRAM_RODATA=y
CONFIG_ESP32S3_DATA_CACHE_LINE_64B=y
CONFIG_COMPILER_OPTIMIZATION_PERF=y
#以下 LVGL 配置项对帧率提升有帮助 (LVGL v8.3):
#define LV_MEM_CUSTOM 1 or CONFIG_LV_MEM_CUSTOM=y
#define LV_MEMCPY_MEMSET_STD 1 or CONFIG_LV_MEMCPY_MEMSET_STD=y
#define LV_ATTRIBUTE_FAST_MEM IRAM_ATTR or CONFIG_LV_ATTRIBUTE_FAST_MEM=y

产品尺寸

环境设置

ESP32 系列开发板的软件框架成熟，可使用 C/C++(Arduino,ESP-IDF)，MicroPython 等进行快速开发产品原型，以下简要介绍：

• 乐鑫官方的 C/C++ 库方便快速安装，中国大陆用户遇到下载问题请查看FAQ解决
  • ESP32系列 的 Arduino 开发手册
  • ESP32系列 的 ESP-IDF 开发手册

• 环境设置是在 Windows 10 系统下进行，用户可以选择使用 Arduino 或 Visual Studio Code(ESP-IDF) 作为 IDE 进行开发，Mac/Linux 操作系统用户请参考官方说明

ESP-IDF

• 推荐使用VSC插件进行开发

使用VSCode插件开发

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Espressif IDF插件

• 注：当前插件最新版本为V1.7.1，为体验一致，用户可以选择与我们一样的版本

1. 打开VSCode,使用快捷键Shift+Ctrl+X，进入插件管理器
   
2. 在搜索栏中，输入Espressif IDF，选择对应的插件点击 install即可
   
3. 使用快捷键F1，输入

   esp-idf: configure esp-idf extension

   
   
4. 选择express（此教程针对第一次安装的用户，故只讲述初次的通用安装教程）
   
   
5. 打开后显示该界面
   
6. 选择下载服务器，我们推荐国内用户使用Espressif作为你的下载服务器
   
7. 选择想要现在的ESP-IDF版本，我们选择最新的V5.3(注意ESP-IDF从V4.4版本后才开始支持ESP32-S3)
   
8. 下面两个分别为ESP-IDF容器安装地址和ESP-IDF所需的工具安装地址，
   
   • 注意：如果之前有安装过ESP-IDF，或者失败过的，请务必彻底删除文件或者创建全新的无中文路径
9. 配置完成后，点击 install 进行下载
   
   
   
10. 进入下载页面，其会自动安装对应工具与环境，稍等片刻即可,安装完成后，会进入以下界面，说明安装完成

离线包

• 如果出现无法下载esp-idf，可以尝试离线包(提取码：1w3r)，工具包还是需要在线下载
• 下载后双击运行，填入你指定的位置，按照如下操作：

1. 比如我安装在F盘的esp文件夹中，设置好路径后，点击Extract，开始解压：
   
2. 解压完成后，创建一个存放编译工具的文件夹在解压后的文件夹中，名为Espressif
   
   
3. 然后进入到安装Espressif IDF插件的第7点，我们按照下图进行设置，随后点击安装：
   
   
4. 等待出现下图显示，即按照成功：
   
   

使用官方例程

创建例程

1. 使用快捷键F1，输入

   esp-idf:show examples projects
   

   
   

   
   
2. 选择你当前的IDF版本
   
   
3. 以Hello world例程为例
   
   
4. ①选择对应例程
5. ②其readme会说明该例程适用于什么芯片（下文有介绍例程怎么使用与文件结构，这里略）
6. ③点击创建例程
7. 选择放置例程的路径，要求无例程同名文件夹

修改COM口

1. 左下角第一项显示使用对应的COM口，点击可以修改对应COM口
   
2. 我们的CH343的COM为COM5，所以我们选择COM5，请根据自己CH343对应COM口进行选择
   
3. 选择使用的工程或者例程
   
4. 然后我们的COM口就修改好了

修改驱动对象

1. 左下角第二项显示的是使用的驱动对象，点击可以修改对应驱动对象
   
2. 选择使用的工程或者例程
   
3. 点击后需要稍等片刻
   
4. 选择我们需要驱动的对象，也就是我们的主芯片为ESP32S3
   
   
5. 选择openocd的路径，这里对我们没有影响，所以我们随便选择一个即可
   

其余状态栏简介

• ①SDK 配置编辑器，ESP-IDF很多功能与配置可以在其内修改
• ②全部清理，清空所有编译文件，
• ③编译
• ④当前下载方式，默认为UART
• ⑤烧录当前固件，请在编译后进行
• ⑥打开串口监视器，用于查看串口信息
• ⑦编译，烧录，打开串口监视器 一体按键（调试时最常用）

编译、烧录、串口监视

1. 点击我们之前介绍的 编译，烧录，打开串口监视器按键
   
2. 编译可能需要较长时间才能完成，尤其是在第一次编译时。
   
   • 在此过程中，ESP-IDF可能会占用大量CPU资源，因此可能会导致系统卡顿。
3. 因为我们使用的是CH343为USB转串口芯片，并且板载自动下载电路，无需手动操作即可自动下载
   
4. 下载成功后，自动进入串口监视器，可以看到芯片输出对应的信息并提示10S后重启

Arduino

• 如果没用使用过arduino-esp32的基础建议仔细阅读官方文档，点击此处查看

安装Arduino IDE

1. 打开官网软件下载页面,选择对应的系统和系统位数下载
   
2. 可以选择直接下载，也可以选择捐赠并下载
   
3. 运行安装程序，全部默认安装即可

在线安装arduino-esp32

1. 打开首选项在 File->Preferences 下 Settings 界面的 Additional boards manager URLs 处填写下面链接后保存

   https://raw.githubusercontent.com/espressif/arduino-esp32/gh-pages/package_esp32_index.json

2. 
   
3. 打开板管理器并搜索输入ESP32,选择版本3.0.2
   
   
4. 等待下载
   
5. arduino-esp32下载完成
   
   

I2C

Two way I2C

ESP32-S3支持两路I2C同时工作，此开发板使用两路I2C驱动，SDA0(IO8)、SCL0(IO9) I2C 0驱动拓展芯片TCA9554PWR。

SDA1(IO15)、SCL1(IO7) I2C 1驱动其他I2C从设备

示例程序

Arduino

必须要配置如下，否则USB口将不会输出信息：

USB CDC On Boot 设置成 Enabled
Flash Size 设置成 16MB(128Mb)

使用屏幕要配置如下：

USB CDC On Boot 设置成 Enabled
Flash Size 设置成 16MB(128Mb)
PSRAM 设置成 OPI PSRAM

• 使用Arduino示例需要确保软件库满足以下条件：
  • 使用我们提供的库文件
  • 安装Arduino esp32
  • Arduino IDE的用户名必须是英文，出现中文会导致无法找到对应文件

如果安装的Arduino esp32的版本不同，可能会出现报错

RS485_Test

RS485_Test 示例，用于测试RS-485 座子的使用，此接口连接GPIO44(TXD)、GPIO43(RXD) 作 RS485通讯 使用

• 烧录代码后，该例程需要使用到USB转RS485转换器，RS-485 座子连接“HY2.0 2P 转杜邦公头 2P 10cm”，再连接USB转RS485转换器，USB转RS485转换器连接电脑
• 打开串口调试助手，发送RS485消息给ESP32-S3-Touch-LCD-7，ESP32-S3-Touch-LCD-7会把收到的消息返回给串口调试助手，注意需要选择正确的COM口和波特率，发送消息前勾选“加回车换行/AddCrLf”

SD_Test

SD_Test 示例，用于测试SD卡座的使用，需先插入SD卡，烧录代码后对SD卡进行读写操作

• 烧录代码后，ESP32-S3-Touch-LCD-4.3b会识别SD卡的类型和大小，再对进行文件的增删改查

RTC_Test

RTC_Test 示例，用于RTC时钟跟RTC中断的使用，

• 烧录代码后会设置时间，启动闹钟，然后读取当前时间，等待进入闹钟
• 箭头是触发闹钟，红框是读取时间

TWAItransmit

TWAItransmit 示例，用于测试CAN卡座的使用，此接口连接GPIO15(TXD)、GPIO16(RXD) 作 CAN通讯 使用

• 烧录代码后，使用 “HY2.0 2P 转杜邦公头 2P 红黑 10cm” 线缆对应连接 ESP32-S3-Touch-LCD-7 和 USB-CAN-A 的 CAN H 和 CAN L引脚
• 打开串口调试助手，可以看到Esp32-s3-touch-lcd-7已经开始发送CAN消息

• USB-CAN-A 连接电脑，打开USB-CAN-A_TOOL_2.0 上位机，选择对应COM口， 按下图所示 2000000 端口波特率，CAN波特率 50.000Kbps，即可看到Esp32-s3-touch-lcd-4.3B发送的CAN消息

TWAIreceive

TWAIreceive 示例，用于测试CAN卡座的使用，此接口连接GPIO15(TXD)、GPIO16(RXD) 作 CAN通讯 使用

• 烧录代码后，使用 “HY2.0 2P 转杜邦公头 2P 红黑 10cm” 线缆对应连接 ESP32-S3-Touch-LCD-7 和 USB-CAN-A 的 CAN H 和 CAN L引脚
  
  
• USB-CAN-A 连接电脑，打开USB-CAN-A_TOOL_2.0 上位机，选择对应COM口， 按下图所示 2000000 端口波特率，CAN波特率 500.000Kbps，即可发送CAN消息至Esp32-s3-touch-lcd-7
  
  

• 打开串口调试助手，在USB-CAN-A_TOOL_2.0中发送数据，可以看到Esp32-s3-touch-lcd-4.3B已经开始接收CAN消息（若接收报错，可多进行几次复位与软件重新开启设备，耐心等待）

lvgl_Porting

lvgl_Porting 示例，用于测试RGB触摸屏幕的使用

• 烧录代码后，可进行一系列触屏操作，是可供用户LVGL移植的例程（若烧录代码后，屏幕无反应，可查看是否有在Arduino IDE -> Tools正确配置：选择对应 Flash(16MB) 和使能 PSRAM(8MB OPI)）
• 此处运行的是LVGL的demo,底层使用的是ESP Display Panel，常见问题可以点击此处查看：英文链接 中文链接

DrawColorBar

DrawColorBar 示例，用于测试RGB屏幕的使用

• 烧录代码后，可观察屏幕显示蓝色、绿色、红色的色带（若烧录代码后，屏幕无反应，可查看是否有在Arduino IDE -> Tools正确配置：选择对应 Flash(16MB) 和使能 PSRAM(8MB OPI)）

ESP-IDF

RS485_Test

RS485_Test 示例，用于测试RS 485座子的使用

• 烧录代码后，对应连接 USB TO RS485 和 ESP32-S3-Touch-LCD-4 的 A 和 B 引脚，USB TO RS485 连接电脑后打开 串口调试助手 选择对应 COM 口通信
• 按如下图所示选择 115200 波特率，发送任意字符则会回环显示，RS485座子测试通过

SD_Test

SD_Test 示例，用于测试SD卡座的使用，需先插入SD卡，烧录代码后对SD卡进行读写操作

• 烧录代码后，ESP32-S3-Touch-LCD-4会打印有关存储卡的信息，例如名称、类型、容量和支持的最大频率，再创建文件，写入文件，重命名文件，读取重命名文件

RTC_Test

RTC_Test 示例，用于RTC时钟跟RTC中断的使用，

• 烧录代码后会设置时间，启动闹钟，然后读取当前时间，等待进入闹钟
• 箭头是触发闹钟，红框是读取时间

TWAItransmit

TWAItransmit 示例，用于测试CAN卡座的使用，此接口连接GPIO15(TXD)、GPIO16(RXD) 作 CAN通讯 使用

• 烧录代码后，使用 “HY2.0 2P 转杜邦公头 2P 红黑 10cm” 线缆对应连接 ESP32-S3-Touch-LCD-4 和 USB-CAN-A 的 CAN H 和 CAN L引脚
• 打开串口调试助手，可以看到Esp32-s3-touch-lcd-4已经开始发送CAN消息

• USB-CAN-A 连接电脑，打开USB-CAN-A_TOOL_2.0 上位机，选择对应COM口， 按下图所示 2000000 端口波特率，CAN波特率 50.000Kbps，即可看到Esp32-s3-touch-lcd-4发送的CAN消息

TWAIreceive

TWAIreceive 示例，用于测试CAN卡座的使用，此接口连接GPIO15(TXD)、GPIO16(RXD) 作 CAN通讯 使用

• 烧录代码后，使用 “HY2.0 2P 转杜邦公头 2P 红黑 10cm” 线缆对应连接 ESP32-S3-Touch-LCD-4 和 USB-CAN-A 的 CAN H 和 CAN L引脚
• USB-CAN-A 连接电脑，打开USB-CAN-A_TOOL_2.0 上位机，选择对应COM口， 按下图所示 2000000 端口波特率，CAN波特率 500.000Kbps，即可发送CAN消息至Esp32-s3-touch-lcd-4

• 打开串口调试助手，在USB-CAN-A_TOOL_2.0中发送数据，可以看到Esp32-s3-touch-lcd-4已经开始接收CAN消息（若接收报错，可多进行几次复位与软件重新开启设备，耐心等待）

lvgl_Porting

lvgl_Porting 示例，用于测试RGB触摸屏幕的使用

• 烧录代码后，可进行一系列触屏操作，是可供用户LVGL移植的例程
• RGB LCD驱动可以参考此链接
• GT911驱动可以参考此链接