【機智云Gokit3測評】Gokit3硬件電路學習

1. 寫在前面

很多人拿到開發(fā)板的第一件事情應該是：寫入demo，看看效果。但是我覺得還是應該把別人好的設計拿過來學習，對產品的原理弄清楚了，在進行下一步會更加清晰明白，知道如何開發(fā)?，F(xiàn)在開始學習GoKit3的硬件電路原理學習之旅吧。

GoKit3是什么？

GoKit3是機智云（GizWits）推出的物聯(lián)網智能硬件開發(fā)套件之一，目的是幫助傳統(tǒng)硬件快速接入互聯(lián)網。完成入網之后，數(shù)據(jù)可以在產品與云端、制造商與用戶之間互聯(lián)互通，實現(xiàn)智能互聯(lián)。

主要特點：

分體式的設計方案，即底板(SoC方式應去掉)+功能板+模組。

支持MCU和SoC兩種連接方式。

MCU方式支持多種無線WiFi模組并可隨意更換。

支持標準版(STM32底板)和創(chuàng)客版(Arduino底板)。

基于機智云(GizWits)開發(fā)平臺，高效、易用、安全。

提供完整開源Demo工程和相關SDK集成指南。

2. GoKit3的硬件組成

GoKit3主控板分兩類，分別是STM32和Arduino uno R3；擴展板上有紅外探測器、溫濕度傳感器、RGB三色LED、可調速微型直流電機、3個自定義功能按鍵、OLED顯示屏接口、Arduino標準接口、內置USB2UART調試接口、其他預留接口；支持的MCU方案模組有ESP8266、漢風、慶科、宇音天下等模組。

3. GoKit3底板（核心板）功能

核心板是基于STM32F103C8T6單片機，是一款基于ARM Cortex-M 內核STM32系列的32位的微控制器，程序存儲器容量是64KB，封裝為LQFP-48，電壓2V~3.6V，工作溫度為-40°C ~ 85°C。外圍功能有：2個12位的ADC控制器（9個IO口），7通道DMA控制器，3個16位定時器，1個16位PWM高級定時器，2個I2C接口，3個USART接口，2個SPI接口，1個CAN接口，1個USB2.0接口，還有部分GPIO接口。

核心板自帶有USB轉串口調試器，使用的是CP2102芯片，可以很方便的進行數(shù)據(jù)的交換和讀寫。硬件原理圖如下：

核心板除了單片機、USB轉串口CP2102、電源指示燈外均是IO引出的接插件。

4. GoKit3的功能板（擴展版）

GoKit 3功能擴展板兼容多種型號的WiFi模組，用于連接各種外設傳感器，用于模擬實際應用功能，其擁有豐富的擴展接口（如咪頭接口、揚聲器接口、語音降噪接口等），并兼容標準 Arduino 接口，方便開發(fā)者在其上完成二次開發(fā)。開發(fā)板具有的資源有：

1個紅外探測器，1個RGB LED，1個可編程電機，1個溫濕度傳感器，3個按鍵，1個揚聲器接口，1個語音降噪接口，1個USB轉UART接口，模組接口，1個OLED接口，預留接口。

功能板外形如圖：

下面對各個硬件進行學習：

（1）紅外探測器

紅外探測器使用的是一個單光束反射式紅外光電傳感器ST188，該傳感器模塊對環(huán)境光線適應能力強，其具有一對紅外線發(fā)射與接收管，發(fā)射管發(fā)射出一定頻率的紅外線，當檢測方向遇到障礙物（反射面）時，紅外線反射回來被接收管接收，經過比較器電路處理之后，紅色指示燈會亮起，同時信號輸出接口輸出數(shù)字信號（一個低電平信號），可通過電位器旋鈕調節(jié)檢測距離，有效距離范圍2～80cm，工作電壓為3.3V-5V。該傳感器的探測距離可以通過電位器調節(jié)、具有干擾小、便于裝配、使用方便等特點。比較器采用LM393，工作穩(wěn)定。原理圖如下：

（2）RGB LED

RGB三色LED指示燈通過P9813驅動，可以實現(xiàn)對LED的全色彩控制。

P9813 是一款全彩點光源 LED 驅勱芯片，采用 CMOS 工藝，提供三路恒流驅勱及256級灰度調制輸出。采用雙線傳輸方式(DATA不CLK)，內建再生，可提升傳輸距離。用于驅動顯示燈光發(fā)換、各式字符發(fā)換、彩色動漫圖案。

該芯片的特點：

IC 輸入電壓 5V～6.5V；內置LDO，4.5V穩(wěn)壓輸出；

外置單電阻反饋模式，三路驅勱，每路驅動電流 0-45mA；

帶有輸入信號校驗功能；

內置環(huán)振（1.2MHz）支持不間斷 FREE－RUN 調制輸出，維持畫面靜止功能；

最大串行輸入數(shù)據(jù)時鐘頻率15MHz；

具有信號鎖相再生，1MHz 數(shù)據(jù)傳輸速度下級聯(lián)點光源可達 1024 個；

LED 驅動端口耐壓 17V。

原理圖如下：

（3）可編程電機

功能板上的微型直流電動機采用L9110進行驅動。

L9110是為控制和驅動電機設計的兩通道推挽式功率放大專用集成電路器件，將分立電路集成在單片IC之中，使外圍器件成本降低，整機可靠性提高。該芯片有兩個TTL/CMOS兼容電平的輸入，具有良好的抗干擾性；兩個輸出端能直接驅動電機的正反向運動，它具有較大的電流驅動能力，每通道能通過800mA的持續(xù)電流，峰值電流能力可達1.5A；同時它具有較低的輸出飽和壓降；內置的鉗位二極管能釋放感性負載的反向沖擊電流，使它在驅動繼電器、直流電機、步進電機或開關功率管的使用上安全可靠，產品為 4 針單排引腳封裝。

原理圖如下：

（4）溫濕度傳感器

溫濕度傳感器使用的是目前市場上最常用的一款DHT11。DHT11是一款有已校準數(shù)字信號輸出的溫濕度傳感器。其精度濕度±5%RH， 溫度±2℃，量程濕度5-95%RH， 溫度-20~+60℃

該傳感器是一款含有已校準數(shù)字信號輸出的溫濕度復合傳感器。它應用專用的數(shù)字模塊采集技術和溫濕度傳感技術，確保產品具有極高的可靠性不卓越的長期穩(wěn)定性。傳感器包拪一個電阻式感濕元件和一個 NTC測溫元件，并不一個高性能MCU連接。因此該產品具有品質卓越、抗干擾能力強、性價比極高等優(yōu)點。每個 DHT11 傳感器都在極為精確的濕度校驗室中進行校準。校準系數(shù)以程序的形式儲存在 OTP 內存中，傳感器內部在檢測信號的處理過程中要調用這些校準系數(shù)。單線制串行接口，使系統(tǒng)集成變得簡易快捷。超小的體積、極低的功耗，信號傳輸距離可達 20 米以上，產品為 4 針單排引腳封裝。

（5）按鍵

功能板上的按鍵共有3個，但是賦予了各種功能：

按鍵原理圖如下：

（6）揚聲器接口和咪頭

功能板配置了一個揚聲器和2個咪頭，作為語音交互的端口。原理圖如下：

（7）模組接口

該接口是雙模式模組接口，可按需求切換為SOC模式（GoKit 3所使用的模式）或MCU模式。在開發(fā)板上有清晰的標識。默認情況下MCU模式。在SOC模式下，可以選擇不同廠家的模組進行連接測試，本次使用的是樂鑫的ESP8266模組。

（8）云之聲接口

該接口可以連接宇音天下模塊，可以控制功能板上的揚聲器和咪頭，很方便。原理圖如下：

（9）Arduino 接口

功能板采用了標準的 Arduino 接口，能使擴展板與Arduino之間無縫鏈接，也可以插在任何標準的Arduino 的 MCU 主板中。

（10）預留接口

預留接口分別是5V和3.3V電源接口，USART0接口，SWD接口。

（10）電源接口

使用USB供電，輸入電壓5V，電源芯片使用的是SY8009B。該芯片輸出電流最大可達2A，電壓可調。封裝位SOT23-6。

（11）GoKit3(S)-ESP8266轉接板原理圖

該模組使用的是樂鑫ESP8266 擁有高性能無線SOC，其功能特點為：

802.11 b/g/n

WIFI @2.4 GHz， 支持 WPA/WPA2 安全模式

超小尺寸模組 11.5mm*11.5mm

內置 10 bit 高精度 ADC

內置 TCP/IP 協(xié)議棧

內置 TR 開關、 balun、 LNA、功率放大器和匹配網絡

內置 PLL、穩(wěn)壓器和電源管理組件

802.11b 模式下+ 19.5dBm 的輸出功率

支持天線分集

斷電泄露電流小于10uA

內置低功率 32 位 CPU：可以兼作應用處理器

SDIO 2.0、 SPI、 UART

STBC、 1x1 MIMO、 2x1 MIMO

A-MPDU 、 A-MSDU 的聚合和 0.4 s的保護間隔

2ms之內喚醒、連接并傳遞數(shù)據(jù)包

待機狀態(tài)消耗功率小于1.0mW (DTIM3)

工作溫度范圍 -40 ~ 125℃

其中USART0接口是專用的燒寫固件的。

內容出處：

http://bbs.eeworld.com.cn/thread-1155807-1-1.html

http://docs.gizwits.com