MCU Arayüzleri
Espressif geliştirme kartlarındaki iki transistörlü devre: esptool, Arduino IDE ve PlatformIO bir USB-UART köprüsünün DTR ve RTS hatları üzerinden ESP32’yi resetler ve seri bootloader’ını başlatır; hiçbir düğmeye basmak gerekmez.
Devreye genel bakış
Elektriksel değerlerini ve bağlantılarını görmek için yukarıdaki şemadan herhangi bir bileşene tıklayın.
Bu, Espressif ESP32-DevKitC V4 şemasındaki “auto program” bloğudur; EN gecikme ağı ile BOOT ve EN düğmeleriyle birlikte yeniden çizilmiştir. ESP32, resetten çıktığı anda IO0 düşük seviyedeyse seri bootloader’ını başlatır. DevKitC üzerindeki CP2102N ya da bir CH340G gibi bir USB-UART köprüsünün iki boş modem kontrol çıkışı vardır, DTR ve RTS; bellenim yükleme araçları EN ve IO0’ı sürmek için bunları değiştirir. İki NPN transistör çapraz bağlıdır, bu yüzden her biri yalnızca iki kontrol hattı farklı seviyedeyken iletime geçer: DTR ve RTS ikisi de yüksek ya da ikisi de düşükken hiçbir şey olmaz; böylece iki hattı birlikte etkinleştiren bir terminal programı çipi resetlemez. Referans kart SS8050 transistörler kullanır; burada çizilen genel amaçlı 2N3904 bu akımlarda aynı işi görür. EN üzerindeki pull-up direnci ve kondansatör, Espressif’in önerdiği 10 kΩ ve 1 µF değerlerini izler; DevKitC V4 ise 0,1 µF kullanır. GPIO0’ın dahili zayıf pull-up direnci olduğundan devrenin IO0 üzerinde dirence ihtiyacı yoktur.
| Çalışma lojik seviyesi | 3,3 V (DevKitC V4 üzerinde VDD33) |
|---|---|
| Kontrol doğruluk tablosu (pin seviyeleri) | DTR 1, RTS 0 → EN 0; DTR 0, RTS 1 → IO0 0; eşit seviyeler → EN 1, IO0 1 (DevKitC V4 şeması) |
| Reset koşulu | CHIP_PU en az 50 µs boyunca 0,6 V altında (Espressif Hardware Design Guidelines) |
| EN gecikme ağı | Espressif’in önerdiği 10 kΩ ve 1 µF, τ = 10 ms (hesaplanan); DevKitC V4 üzerinde 0,1 µF |
| Bootloader başlatma koşulu | Resetten çıkışta IO0 düşük; GPIO2 düşük veya bağlantısız (esptool dokümantasyonu) |
| Transistörler | DevKitC V4 üzerinde SS8050; burada 2N3904 çizilmiştir |
| Baz akımı | 10 kΩ baz dirençleriyle transistör başına ≈ 0,26 mA (hesaplanan, VBE ≈ 0,7 V varsayımıyla) |
DTR ve RTS aktif düşük çıkışlardır: yazılım bir hattı etkinleştirdiğinde pin 0 V’a iner; bıraktığında 3,3 V’a döner. Aşağıdaki her şey, DevKitC V4 şemasına basılmış doğruluk tablosundaki gibi pin seviyeleriyle anlatılmıştır.
Q1’in bazı R1 üzerinden DTR’ye, emiteri RTS’ye bağlıdır; kolektörü EN’i çeker. Q2 bunun ayna görüntüsüdür: baz R2 üzerinden RTS’ye, emiter DTR’ye, kolektör IO0’a bağlıdır. Bir transistör yalnızca baz tarafı yüksek ve emiter tarafı düşükken iletime geçer:
DTR = 1, RTS = 1: iki transistör de kesimde, EN = 1, IO0 = 1.
DTR = 0, RTS = 0: iki transistör de kesimde, EN = 1, IO0 = 1.
DTR = 1, RTS = 0: Q1 iletimde, EN = 0 (çip resette), IO0 = 1.
DTR = 0, RTS = 1: Q2 iletimde, EN = 1, IO0 = 0.
Eşit seviyeler hiçbir şeyi anahtarlamadığından, iki hattı birlikte etkinleştiren bir port açılışı çipi resetlemez. Bir transistör kesimdeyken emiteri yüksek ve bazı düşükse, baz-emiter eklemi 3,3 V ile ters kutuplanır; bu, 2N3904’ün en az 6 V olan V(BR)EBO değerinin oldukça altındadır.
esptool önce DTR = 1, RTS = 0 yapar. Q1 doyuma girer, EN’i toprağa çeker ve C1’i boşaltır. ESP32, CHIP_PU en az 50 µs boyunca 0,6 V’un altında kaldığında resetlenir; esptool bu durumu 100 ms korur. R1 = 10 kΩ ile Q1’in baz akımı yaklaşık olarak:
IB = (VDTR - VBE) / (R1) ≈ (3.3 V - 0.7 V) / (10 kΩ) = 0.26 mAolur; bu, R3’ün sağladığı 0,33 mA’e karşı transistörü doyuma sokar.
Ardından esptool art arda iki çağrıyla DTR = 0 ve RTS = 1 yapar. Bu ikisi arasında iki hat da kısa bir süre düşüktür ve iki transistör de kesimdedir; C1 bu ara boyunca EN’in yükselişini yavaşlatır, böylece Q2 iletime geçip IO0’ı düşüğe çektiğinde çip hâlâ resettedir. Ardından EN, R3 üzerinden C1’i şarj ederek yükselir:
\tau = R3 × C1 = 10 kΩ × 1\,µF = 10 msÇip resetten çıkarken strapping pinlerini okur. IO0’ı düşük bulunca flash’taki program yerine seri bootloader’ı başlatır. Bootloader’ın başlaması için GPIO2’nin de düşük seviyede ya da bağlantısız olması gerekir.
50 ms sonra esptool DTR’yi bırakır; böylece iki hat da yüksek, iki transistör de kesimdedir ve IO0 dahili pull-up direnci üzerinden yüksek seviyeye döner. Bootloader çalışmaya devam eder ve yükleme TXD0 ve RXD0 üzerinden sürer. Yeni bellenimi çalıştırmak için esptool yalnızca RTS’ye darbe verir (DTR = 1, RTS = 0): IO0 yüksekken sıradan bir donanım reseti.
Q1 veya SW2 bıraktıktan sonra EN’in yükselişinin zaman sabiti.
| Sembol | Parametre | Tipik değer |
|---|---|---|
| R3 | EN pull-up direnci | 10kΩ |
| C1 | EN gecikme kondansatörü | 1µF |
| τ | Zaman sabiti (hesaplanan) | 10ms |
EN, bir zaman sabitinden sonra besleme geriliminin %63’üne, beş zaman sabitinden sonra yaklaşık %99’una ulaşır (çizilen değerlerle 50 ms).
| Sembol | Parametre | Tipik değer |
|---|---|---|
| VDD | Besleme gerilimi | 3.3V |
| τ | Zaman sabiti | 10ms |
Kendi kontrol hattı yüksek, diğeri düşükken iletimdeki transistörün baz akımı.
| Sembol | Parametre | Tipik değer |
|---|---|---|
| VDD | Kontrol hattının yüksek seviyesi | 3.3V |
| VBE | Baz-emiter gerilimi (varsayılan) | 0.7V |
| R1 | Baz direnci | 10kΩ |
| IB | Baz akımı (hesaplanan) | 0.26mA |
Bu devreyi kurmak için gereken tüm parçalar. Şemada incelemek için bir referans tanımlayıcı seçin.
| Ref. | Bileşen | Değer | Kılıf | Devredeki rolü | Kaynak |
|---|---|---|---|---|---|
| Küçük sinyal NPN transistör DevKitC V4 üzerinde SS8050-G. Bu akımlarda herhangi bir küçük NPN anahtar iş görür. | 2N3904 | TO-92 | EN’i düşük seviyeye çeker | Küçük sinyal NPN transistör: pin yapısı ve veri sayfası | |
| Küçük sinyal NPN transistör DevKitC V4 üzerinde SS8050-G. | 2N3904 | TO-92 | IO0’ı düşük seviyeye çeker | Küçük sinyal NPN transistör: pin yapısı ve veri sayfası | |
| Direnç DevKitC V4 üzerinde R21. | 10kΩ | 0603 / 0805 / axial | Q1 baz direnci | — | |
| Direnç DevKitC V4 üzerinde R22. | 10kΩ | 0603 / 0805 / axial | Q2 baz direnci | — | |
| Direnç DevKitC V4 üzerinde R11. | 10kΩ | 0603 / 0805 / axial | EN pull-up direnci | — | |
| Seramik kondansatör Espressif’in önerdiği değer. DevKitC V4 üzerinde 0,1 µF (C9) ve ayrıca EN düğmesine paralel 0,1 µF (C14) bulunur. | 1µF | 0603 / 0805 | EN gecikmesi | — | |
| Dokunsal buton DevKitC V4 buna paralel 0,1 µF ekler (C15). | BOOT | SMD / THT | IO0’ı elle düşüğe çekme | — | |
| Dokunsal buton | EN | SMD / THT | Elle reset | — |
Gerçek montajlarda karşılaşılan tuzaklar ve her birinin çözümü.
EN ile GND arasında kondansatör yoksa ya da çok küçükse otomatik reset güvenilmez olur ve esptool çipe bağlanamayabilir; bu en çok Windows’ta görülür.
esptool dokümantasyonunun önerdiği gibi EN ile GND arasına 1 µF ile 10 µF arası bir kondansatör takın; 10 kΩ ile birlikte 1 µF, Espressif donanım tasarım kılavuzlarıyla örtüşür.
Bazı terminal programları ve sürücüler portu açarken RTS veya DTR’yi kendiliğinden etkinleştirir; RTS/CTS donanım akış kontrolü de RTS’yi sürer. Seviyelere bağlı olarak kart resetlenir ya da resette veya bootloader’da kalır. Linux’ta boştaki bir port varsayılan olarak RTS’yi etkinleştirebilir.
Terminal programında RTS/CTS donanım akış kontrolünü kapatın. Linux’ta esptool dokümantasyonunda anlatıldığı gibi portun HUPCL bayrağını temizleyin (stty -F /dev/ttyUSB0 -hupcl).
ESP32 seri bootloader’a yalnızca IO0 düşükken GPIO2 de düşük veya bağlantısızsa girer. GPIO2’yi yüksekte tutan bir pull-up direnci ya da başka bir devre, transistörler doğru anahtarlasa bile otomatik resetin çalışmasını engeller.
GPIO2’yi bağlantısız bırakın ya da reset sırasında düşük olduğundan emin olun; üzerine pull-up direnci koymayın.
IO0 üzerindeki büyük bir kondansatör, güç verildikten sonra pini bir süre düşük tutar ve çip kendi programı yerine bootloader’ı başlatabilir.
Espressif donanım tasarım kılavuzlarının uyardığı gibi IO0’a yüksek değerli kondansatör eklemeyin; devre yalnızca dahili zayıf pull-up direncine dayanır.
Bu devreyi kurdunuz, simüle ettiniz veya incelediniz mi? Onaylayın ya da yanlış bir parça, değer veya bağlantıyı bildirin.
GitHub'da bu sayfanın önceden doldurulduğu herkese açık bir form açar; ücretsiz bir GitHub hesabı gerekir. Bildirimler ve onaylar nasıl işler
3.3V/5V MCU kontrolü için 1N4007 flyback sönümleme diyotu, beyz doyum sürmesi ve besleme dekuplajına sahip ayrık NPN transistörlü alçak taraf 12V röle sürücü devresi.
Pull-up dirençleri ve besleme dekuplajı ile iki adet onsemi BSS138 N-kanal MOSFET kullanarak 3.3V ve 5V mantık alanlarını birbirine bağlayan çift yönlü I2C veri yolu gerilim seviye dönüştürücüsü.
Infineon IRLZ44NPbF mantık seviyeli N-kanal MOSFET ile 3.3V veya 5V mikrodenetleyici mantığından yüksek akımlı endüktif ve omik yükleri süren 12V/24V ayrık alt kol DC anahtar devresi.