原理图¶
官方参考
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ESP32S3
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主控板¶
主控制器¶
微控制器
连接器¶
主控板连接器
由于我们设计当中，主控板位于上方，所以我们采用排针作为连接器，方便连接和拆卸。考虑到受力和原件布设，我们采用四个2x5的排针，提供10个连接点，满足主控板和扩展板之间的信号传输需求，同时作为受力支撑点，确保连接的稳定性和可靠性。
线性稳压器（LDO）¶
线性稳压器
如图所示，我们采用了一个线性稳压器（LDO）来为系统提供稳定的电压输出。LDO能够将输入电压转换为所需的稳定输出电压，确保系统的正常运行。选择LDO时，我们考虑了其输出电流能力、效率和热性能，以满足系统的功耗需求和散热要求。同时，我们配备了一个开关，可以用来控制电源的开关，方便用户在需要时切断电源，节省能源。
LED & RGBLED¶
LED和RGBLED
如图所示，本项目中我们采用了三个LED，其中两个常规LED，一个RGB LED。常规LED用于指示系统状态，例如电源指示灯和工作指示灯，而RGB LED则可以通过不同的颜色组合来提供更多的状态信息或视觉效果。LED的使用不仅提升了用户体验，还能帮助用户更直观地了解系统的运行状态。出于省点考虑，我们在电源指示灯线路中设计了一个使用跳线帽控制通断的，对于长期使用的任务，可以断开通路以节省能源，而对于室内任务，建议保持通路以便随时监测系统状态。
TF卡座¶
TF卡座
如图所示，我们在设计中集成了一个TF卡座，提供了外部存储扩展的能力。TF卡座允许用户插入TF卡，以便存储更多的数据、日志或其他文件。这对于需要大量数据存储的应用非常有用，例如数据记录、媒体存储等。通过TF卡，用户可以轻松地扩展系统的存储容量，满足不同应用场景的需求。
按键¶
按键
如图所示，本项目中我们设计了两个按钮，一个RST，另一个BOOT。RST按钮用于重置系统，方便用户在需要时快速重启设备，而BOOT按钮则用于进入特定的模式，例如下载模式或恢复模式。这些按钮的设计使得用户能够更方便地操作和管理设备，提升了用户体验和系统的可用性。
TYPE-C接口 (USB-POWER)¶
TYPE-C接口（USB-POWER）
如图所示，我们在设计中集成了一个TYPE-C接口，主要用于电源输入。TYPE-C接口具有双向插拔的特性，提供了更高的功率传输能力和更快的数据传输速度。通过TYPE-C接口，用户可以方便地为设备供电，同时也可以通过该接口进行数据传输和调试。这种设计不仅提升了设备的兼容性，还增强了用户的使用体验。该接口支持原生USB功能，用户可以通过该接口直接连接到计算机进行数据传输和调试，无需额外的转接设备，极大地提升了使用的便利性和效率。
TYPE-C接口 (USB-USART)¶
TYPE-C接口（USB-USART）
如图所示，我们在设计中也集成了一个TYPE-C接口，主要用于USB转串口（USB-USART）功能。这个接口允许用户通过USB连接到计算机，实现串口通信和调试。通过USB-USART接口，用户可以方便地进行数据传输、调试和固件更新，无需额外的串口转接设备。这种设计不仅提升了设备的兼容性，还增强了用户的使用体验，使得开发和调试过程更加高效和便捷。注意，该接口需要配合特定的USB转串口芯片使用，以确保兼容性和稳定的通信性能。
USB-UART 桥接芯片¶
USB-UART桥接芯片
如图所示，我们在设计中集成了一个USB-UART桥接芯片(CH343P)，用于实现USB转串口功能。该芯片能够将USB信号转换为UART信号，方便用户通过USB接口进行串口通信和调试。通过使用USB-UART桥接芯片，用户可以轻松地连接设备到计算机进行数据传输、调试和固件更新，无需额外的串口转接设备。这种设计不仅提升了设备的兼容性，还增强了用户的使用体验，使得开发和调试过程更加高效和便捷。需要注意的是，使用该芯片时，用户可能需要安装相应的驱动程序以确保正常的通信性能。
自动下载电路¶
自动下载电路
如图所示，我们在设计中集成了一个自动下载电路，用于实现设备的自动编程功能。该电路通过控制BOOT和RST按钮的状态，能够在用户按下下载按钮时自动进入下载模式，方便用户进行固件更新和调试。通过自动下载电路，用户可以轻松地将新的固件上传到设备，无需手动操作按钮或进行复杂的步骤。这种设计不仅提升了设备的易用性，还增强了用户的使用体验，使得固件更新和调试过程更加高效和便捷。
电源输入电路¶
电源输入电路
如图所示，我们在电路中设计了一个电源接入端子和其相应电路，具有防反接，去耦电容等功能。电源接入端子提供了一个安全可靠的接口，允许用户将电源连接到设备上。防反接功能确保了即使用户不小心将电源极性接反，也不会对设备造成损坏。去耦电容用于稳定电源供应，减少电压波动和噪声，确保设备的正常运行。
电压测量电路¶
电压测量电路
如图所示，我们在设计中集成了一个电压测量电路，用于监测系统的电压状态。该电路通过分压器和ADC（模数转换器）实现对电压的测量，能够实时监测系统的电压水平，确保设备在安全范围内运行。为了省电，我们设计了一个PMOS管作为电压测量电路的开关，用户可以通过控制该PMOS管的导通与否来选择是否进行电压测量，从而在不需要监测电压时节省能源。另外，该设计通过1x2p的排针提供了电压测量的输出接口，用户可以通过该接口获取电压测量数据，方便进行系统监控和调试。一般来说，需要把该排针两段分别接到电池的正负极，从而测量在输入BMS之前的电压水平，帮助用户了解电池的状态和剩余电量。
扩展板¶
连接器¶
扩展板连接器
如图所示，由于扩展板设计在主控板下方，我们在扩展板设计中采用了排母作为连接器，方便与主控板进行连接和拆卸。考虑到受力和原件布设，我们采用四个2x5的排母，提供10个连接点，满足主控板和扩展板之间的信号传输需求，同时作为受力支撑点，确保连接的稳定性和可靠性。
超低功耗传感器 - ADXL367¶
超低功耗传感器 - ADXL367
在本项目中，我们在扩展板上集成了两种加速度传感器，其中之一是ADXL367，这是一款超低功耗的三轴加速度计。ADXL367具有高精度和低功耗的特点，非常适合用于运动检测、姿态识别和活动监测等应用。通过集成ADXL367，用户可以实时监测设备的运动状态和环境变化，为各种智能应用提供数据支持。我们主要使用该传感器进行大部分时间的低功耗监测，一旦检测到特定的运动模式或事件，就可以触发系统进入更高性能的工作模式，提升设备的智能化水平和用户体验。
高性能传感器 - ADXL355¶
高性能传感器 - ADXL355
在本项目中，另一个一是加速度ADXL355，这是一款高性能的三轴加速度计。ADXL355具有高分辨率和低噪声的特点，非常适合用于精确的运动检测、姿态识别和活动监测等应用。通过集成ADXL355，用户可以获得更高精度的运动数据，为各种智能应用提供更可靠的数据支持。我们主要使用该传感器进行特定事件的高精度监测，例如在检测到特定的运动模式或事件时，系统可以切换到使用ADXL355进行更详细的数据采集和分析，从而使得节点兼顾能源效率和性能。