ESP32-S3 N16R8 распиновка и описание выводов GPIO

ESP32-S3 N16R8 — одна из самых мощных плат семейства ESP32: два ядра до 240 МГц, 16 МБ флеш-памяти, 8 МБ PSRAM, Wi-Fi, Bluetooth 5 и родной USB. В этой статье — подробная распиновка платы, назначение каждого вывода и то, на что нужно обратить внимание, чтобы проект заработал с первого раза.

Что за плата

Плата повторяет официальную ESP32-S3-DevKitC-1 и построена на модуле ESP32-S3-WROOM-1-N16R8. Буквы в названии означают объём памяти: N16 — 16 МБ флеш-памяти, R8 — 8 МБ PSRAM. На плате:

• два разъёма USB Type-C — через преобразователь USB-UART и родной USB микроконтроллера;
• кнопки BOOT (GPIO0) и RST;
• адресный RGB-светодиод WS2812 на GPIO48;
• стабилизатор 3,3 В и два ряда по 22 вывода.

Распиновка ESP32-S3 N16R8

Ниже все 44 вывода по порядку от антенны к разъёмам USB. Подписи на плате совпадают с номером GPIO, а номер в Arduino IDE равен номеру GPIO: pinMode(4, OUTPUT) — это GPIO4.

«Вход/выход» значит, что вывод работает и как цифровой вход (с внутренней подтяжкой к питанию или к земле), и как цифровой выход. У ESP32-S3 все GPIO двунаправленные — выводов «только вход», как GPIO34–39 у обычного ESP32, здесь нет. ШИМ можно вывести на любой GPIO.

Какие выводы нельзя или нежелательно использовать

Выводы обвязки (strapping pins)

В момент включения или сброса ESP32-S3 читает уровни на четырёх выводах и по ним выбирает режим работы. Если подключённая к ним схема задаст неправильный уровень, плата не запустит программу или не прошьётся.

После запуска все эти выводы работают как обычные GPIO. Безопасно подключать к ним то, что при включении не тянет вывод в «запрещённый» уровень: например, светодиоды через резистор, выходы на реле через транзистор.

Два разъёма USB: в чём разница

• USB-UART (часто подписан «COM» или «UART») — работает через преобразователь, подключённый к GPIO43/44. Подходит для прошивки и монитора порта в любом случае, даже если программа зависла.
• USB OTG (подписан «USB») — родной USB микроконтроллера на GPIO19/20. Через него тоже можно прошивать, а ещё плата может работать как USB-клавиатура, мышь, MIDI-устройство или флешка. Встроенный отладчик JTAG тоже работает через этот разъём.

Настройки Arduino IDE для ESP32-S3 N16R8

Если плата не прошивается, зажмите BOOT, нажмите и отпустите RST, затем отпустите BOOT — плата перейдёт в режим прошивки.

Интерфейсы и выводы по умолчанию

Почти любой интерфейс ESP32-S3 можно назначить на любые свободные GPIO. Если выводы не указаны в программе, Arduino использует такие:

Пример запуска I2C на других выводах:

Wire.begin(17, 18); // SDA = GPIO17, SCL = GPIO18

АЦП и сенсорные входы

У ESP32-S3 два 12-битных АЦП на 20 каналов. ADC1 — GPIO1–10, ADC2 — GPIO11–20. ADC2 не работает, пока включён Wi-Fi, поэтому для аналоговых датчиков в проектах с Wi-Fi используйте GPIO1–10. Измеряемое напряжение — не выше 3,3 В; для измерения большего напряжения нужен резистивный делитель.

Сенсорные (емкостные) входы Touch1–Touch14 находятся на GPIO1–14 — к ним можно подключить металлическую площадку и сделать сенсорную кнопку без механики.

Встроенный RGB-светодиод

Светодиод WS2812 подключён к GPIO48. Проще всего управлять им библиотекой Adafruit NeoPixel:

#include <Adafruit_NeoPixel.h>
Adafruit_NeoPixel led(1, 48, NEO_GRB + NEO_KHZ800);

void setup() {
  led.begin();
  led.setBrightness(30);
}

void loop() {
  led.setPixelColor(0, led.Color(255, 0, 0)); led.show(); delay(500); // красный
  led.setPixelColor(0, led.Color(0, 255, 0)); led.show(); delay(500); // зелёный
  led.setPixelColor(0, led.Color(0, 0, 255)); led.show(); delay(500); // синий
}

Питание

Плату можно питать от любого из разъёмов USB или подать 5 В на вывод 5V. Вывод 3V3 — выход стабилизатора платы, от него можно питать датчики. Все GPIO работают с логикой 3,3 В: подавать на них 5 В нельзя — для датчиков с выходом 5 В нужен преобразователь уровней или делитель.

Купить плату можно в нашем магазине: ESP32-S3 N16R8 с двумя Type-C.