Так и не дождавшись DoomWatch платы сделал новый заказ с доставкой Fedex. В этот раз развел платы в KiCad. Как ни странна, Kicad понравился даже больше Eagle AutoDesk



Основная цель была попробовать распаять чип esp32d0wdq6. Не сам готовый модуль, а именно отдельно микросхемой с отдельным Flash и PSRAM. Как это сделано и работает, с видеодемками, читаете и смотрите дальше

Здесь можно прочитать про первую итерация платы

Boot

KiCad PCB

В KiCad как мне показалось все проще. На мой вкус конечно. Немного по другому чем в Eagle Autodesk. Главный плюс в том, что нет ограничения на размер платы если не хотите платить за лицензию. Напомню что в Eagle есть ограничение на размер 100x80мм для бесплатной разработки. Если плата больше надо платить годовую лицензию. По моему, есть также ограничение на количество слоев



Посмотреть 3D View в Eagle я так и не смог. Надо ставить Eagle Fusion 360. В Kicad это отдельный пункт меню. Хотя может я не там смотрел. В общем можно сказать перешел полностью на KiCad

Разделил все на модули, оставив на главной странице то что связано с ESP32 непосредственно. Сам чип и память

Ошибки

Рисовал плату в попыхах. В результате забыл вывести GPIO0. Подвел ее во внешний DAC как MCCLK, а вот вывести на кнопку режима загрузки забыл. Пришлось сдирать лак с дорожки для пайки вывода кнопки. Так же резистор в цепи кварца развел на XTAL_N а в мануале надо на XTAL_P. Повесил резистор несколько Ом, но можно было и перемычку кинуть

Не развелись резисторы Address и Reset для MCP23017. Чипу можно задать адрес I2C тремя выводами. 0x20h когда все три вывода на земле. Все потому что не указал FootPrint

На ошибку не обратил внимания

Error: Cannot add R10 (no footprint assigned).
Error: Cannot add R9 (no footprint assigned)

Перепутал i2C для ES8374. Бывает и такое. В принципе можно использовать переключив 21 -> 22 и 22 -> 21 выводы. Или перерезать дорожки и отскоблить лак, ну как это мы обычно делали с TX RX Uart (Грустный смайл)



На удивление запаяв ESP32 и FLASH плата завелась без каких то проблем. Но, поставив SPRAM, получил бесконечный reboot. Оказался банальный непропай по питанию. Вот бы я искал если ESP32 не припаялся!

Мультиплексор MCP23017

Предусмотрел возможность альтернативного опроса кнопок как через мультиплексор MCP23017 так и с помощью ЦАП. На резистивном делителе. Если нет возможности поставить мультиплексор можно задействовать внутренний ADC. По уровню напряжения на входе GPIO34 можно детектировать нажатие кнопки. Минус в том что невозможно опрашивать несколько кнопок одновременно. Плюс соответственно, что не надо дополнительной микросхемы. Только несколько резисторов

Мультиплексор имеет 2 порта по 8 выводов. Один порт, в нашем случае, можно сконфигурировать как выход и повесить на них светодиоды. Хотел предусмотреть мигание если жизни осталось меньше 20% или кончились патроны. Тогда можно будет играть без панели. Получилось реализовать. Остался один зеленый светодиод. Если в комнате нет врагов или в прямой видимости можно подсветить

Аудио чип ES8374

Для звука, в качестве ЦАП и АЦП применил ES8374. Микросхема содержит встроенный усилитель низкой частоты ~ 1.25 Ватт. Она поддерживается Espressif Audio Development Framework из коробки. В маленьком корпусе QFN-28 получаем Моно ЦАП, АЦП для микрофона и УНЧ с поддержкой SDK. То что надо для такого устройства


Запустил BT Speaker из примера pipeline_bt_sink

Взял в настройках борду lyrat_v4_3. Исправил кодек на AUDIO_CODEC_ES8374_DEFAULT_HANDLE
Настроил порты GPIO

esp_err_t get_i2s_pins(i2s_port_t port, i2s_pin_config_t *i2s_config)
{
    AUDIO_NULL_CHECK(TAG, i2s_config, return ESP_FAIL);
    if (port == I2S_NUM_0 || port == I2S_NUM_1) {
        i2s_config->bck_io_num = GPIO_NUM_18;
        i2s_config->ws_io_num = GPIO_NUM_26;
        i2s_config->data_out_num = GPIO_NUM_27;
        i2s_config->data_in_num = GPIO_NUM_35;
    } else {
        memset(i2s_config, -1, sizeof(i2s_pin_config_t));
        ESP_LOGE(TAG, "i2s port %d is not supported", port);
        return ESP_FAIL;
    }
    return ESP_OK;
}

И выкинул инициализацию audio_board_key_init и audio_board_led_init. По правильному надо определять свою кастомную плату

Гироскоп L3GD20

Решил добавить гироскоп L3GD20. Интересная особенность, что его можно подключить как SPI или I2C устройство. R27, R28 в случае подключения по I2C задают адрес

// L3GD20H addresses
#define L3GD20H_I2C_ADDRESS_1 0x6a // SDO pin is low
#define L3GD20H_I2C_ADDRESS_2 0x6b // SDO pin is high

На GitHub есть библиотека l3gd20h-esp-idf


Таким образом на I2C имеем 3 устройства. Управление ADC-DAC ES8374, кнопки на MCP23017 и собственно L3GD20. Запустил все три



Но почемуто L3GD20 не отдает координаты. WHO_AM_I корректо отвечает 0xd4. углы не меняются. У меня нет конденсатора С1 — 10nF, попытался поставить который нашел самый близкий 100nF. Думал пусть хотя бы врет, но похоже не запускается внутрений преобразователь. И это важно

Дисплей 18 pin ILI9341

Рассчитал ток подсветки так. Требуется 90mA. Поскольку падение на открытом транзисторе ~0.7V питание для светодиодов подсветки 3.3V — 0.7V = 2.6V. И по закону Ома 2.6V / 0.090A = 28.8 Ohm. Поставил 47 Ohm. Получилось немного темновато. Надо будет уменьшить сопротивление


Также развел Touch XPT2046TS. SPI выводы повесил параллельно дисплею. XPT_CS выведен отдельным выводом. Есть сомнение что заработает. Если бы дисплей не завелся, сделал бы эксперименты. Для приставки он не особо нужен. Взял из примера

Демки

Запустил демо LVGL. В настройках примера пробовал выставлять 40MHz для шины SPI. Пример заработал немного быстрее чем на видео



А вот Doom запустился и стабильно работал только на 32MHz. Хотя 26MHz для ILI9341 уже считается разгон

spi_device_interface_config_t devcfg={
        .clock_speed_hz=26000000,               //Clock out at 26 MHz. Yes, that's heavily overclocked.
        .mode=0,                                //SPI mode 0
        .spics_io_num=PIN_NUM_CS,               //CS pin
        .queue_size=NO_SIM_TRANS,               //We want to be able to queue this many transfers
        .pre_cb=ili_spi_pre_transfer_callback,  //Specify pre-transfer callback to handle D/C line
    };

Заключение

Портов ввода вывода ESP32 не всегда хватает чтобы нафаршировать по максимуму. В этом плане STM32 выглядит привлекательнее. Но у нее нет встроенной поддержки Wi-Fi

В заключении отмечу, что на устройстве можно запустить Nintendo эмулятор ESP32-NESEMU, a Nintendo Entertainment System emulator for the ESP32
Я заказал Game Console с Али. Интересно будет посмотреть что там внутри. Возможно тоже ESP32



Обсуждение и советы жду в комментариях