BiBoard V0 快速上手指南

1. 简介

BiBoard是一款Petoi制作的一款基于ESP32的机器人控制器，主要面向社区开发者和极客发烧友。相比基础的NyBoard，配备了高性能的处理器，更大的内存和存储空间，蓝牙和WiFi连接，还配置了音频电路以满足更多的开发需求。

2. BiBoard功能模块简介

BiBoard功能模块分区图如下所示：

区域	编号	模块	功能简介
电源区	1	电池接口	接入 Bittle 的电池或外接 8.4V 供电
	2	电源指示灯	左蓝色为 5V/3.3V 供电，右橙色为舵机 8.4V 供电
	3	供电电路	提供 5V 以及 3.3V 供电
板载模块区	4	USB 下载电路	用于下载程序和软复位控制器
	5	陀螺仪	MPU6050 6 轴陀螺仪, 地址 0x68, 中断连接 1026
	6	EEPROM	64Kbit I2C EEPROM, 地址 0x51
	7	DAC 功放	单声道功放, 连接 1025
	8	红外模块	红外接收器, 连接 1023
扩展接口	9	PWM 舵机接口	12 路 ESP32 直出的 PWM 引脚
	10	3路扩展接口	4 路模拟输入, 2 个串口, 1 个 I2C, 5V 电源
按键	11	Boot模式键及 Reset复位键	经常使用的是复位键，重启程序。按键边有丝印。

电路的功能框图如下图所示：

3. 功能模块详细介绍 :

3.1 电源设计

主板的供电方式有2种：通过USB接口供电和电池插座供电。

当使用USB供电时，主板上的舵机和外置5V电源接口没有供电。主板芯片和其他外设工作正常。

当使用电池插座供电时，最大的建议电压为7.4V（最大为8.4V）。此时舵机将获得供电，同时5V开关电源（TPS565201）输出5V电压，可以为树莓派供电。线性稳压器得到5V电压后输出3.3V为主板上的传感器和ESP32主芯片供电。

3.2 板载模块

3.2.1 准备ESP32开发环境

注意：

• Arduino IDE 2.0 版本目前无法增加 large_spiffs_16MB （4.5MB APP with OTA/6.93MB SPIFFS）配置选项。

• Arduino IDE 1.8.* 中SPIFFS文件上传插件是用 Java 编写的。 而 Arduino IDE 2.0 是用不同的语言编写的（TypeScript + Golang），因此之前的上传插件不能在Arduino IDE 2.0 中使用。目前还没有支持Arduino IDE 2.0 SPIFFS文件上传插件。

因此建议您暂时安装使用 Arduino IDE 1.8.* 版本集成开发环境。

打开Arduino的“首选项”，添加ESP32开发板的地址：

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

保存后退出。

打开“开发板管理器...”，搜索 "esp32" 并安装开发板支持库：

当前最新可用版本是2.0.12，安装2.0.13及以上版本可能导致主板无法正常启动。

当显示“INSTALLED”时，BiBoard的支持库就安装好了。

3.2.2 USB及下载电路

因为ESP32不带USB电路，我们使用了官方推荐的CP2102 USB转串口桥接芯片，最大下载波特率为921600bps。桥接芯片连接了ESP32的第一串口。

USB使用了最新的TypeC接口，在CC1和CC2脚位上加入了识别电阻。原理图如下图所示：

我们参考了ESP32官方推荐的下载电路以及NodeMCU的下载电路，均不能完美工作。根据ESP32的下载时序我们设计了电路，增加了第三个三极管并修改了EN脚对地电容的阻值，问题解决。

三极管电路接受标准的Modem信号RTS和DTR后产生组合时序控制ESP32进入下载状态并复位。具体原理图如下，若有更好的改进意见也请反馈给我们！

3.2.3 陀螺仪 IMU

陀螺仪使用的是经典的MPU6050，I2C地址为0x68，数字运动处理器（DMP）的中断脚连接的是IO26。

借助Jrowberg的I2Cdev和MPU6050DMP库，不熟悉姿态融合算法的新手也可以轻松获得动作状态。ESP32如果直接使用MPU6050库需要做一些修改，主要是AVR的8位数据类型以及PGMSpace的问题。增加ESP32的宏定义即可解决，我们也提供修改好的库，直接替换掉原来的文件即可（记得备份）。替换过之后AVR也可以使用。

3.2.4 EEPROM

BiBoard上有64Kbit的EEPROM，这样可以直接使用UNO的EEPROM操作程序存储陀螺仪校准的数值，操作也比较方便。

请注意ESP32中有一个名为EEPROM的示例程序，这个程序并不是操作EEPROM的，而是使用ESP32模块的Flash模拟EEPROM操作。

3.2.5 DAC与音频输出

为了让Bittle的声音更加好听，Biboard使用了DAC输出，并连接了一个单声道D类功放（PAM8302A）。您可以使用以下3种方法驱动音频模块，记得连接扬声器并调节合适的音量大小。

1. 使用系统自带的Tone()函数，即标准的无源蜂鸣器的方法。

2. 使用ESP库函数，dacWrite(). 用法类似analogWrite()，但是精度会比通过PWM调节的analogWrite()精度更高。

3. 使用MP3解码库，使用XTronical开发的ESP32音频库，在Biboard库文件中我们已经为您封装好，需要注意的是ESP32的MP3播放需要文件系统（SPIFFS或者FAT）的支持，以及Flash分区和上传数据的操作。

URL：https://www.xtronical.com/basics/audio/dacs-on-esp32/

3.2.6 红外模块

Biboard的红外模块和Nyboard型号相同，使用的库也相同（IRremote）。因为Biboard的Flash容量非常大，所以不再需要注释掉IRremote.h中非NEC_DECODE的解码配置，所以可以适配更多的遥控器了。

4. 舵机接口

BiBoard一共设置了12个PWM舵机接口。每个PWM接口对应的IO号被标注在正面的焊盘旁边。

由于ESP32模块体积较大，所以变更了排针的方向。请接线后再装入Bittle。

5. 扩展接口

BiBoard一共有3个扩展接口，对应的丝印号为P15、P16和P17。

5.1 模拟输入接口（P15）

该接口用于模拟输入扩展，可以作为脚底压敏传感器接口。

5.2 总线接口（P16）

该接口用于板载ESP32的总线扩展。

5.3 树莓派接口 （P17）

此接口与树莓派通信，但是无法直接将树莓派安装到BiBoard上，请使用飞线或中间转接板连接。