はじめに
ESP32S3開発ボード向けの『170x320 1.9"TFTカラーLCD&SD-Card』ボードを設計したのでメモっておく。
SDカードソケットとプッシュスイッチも4つ搭載した。反面、TXD/RXDやUSB-/+を除き、ほぼすべてのGPIOを使用しているので、空きは、IO3, IO45, IO46, IO48だけとなっている。
特徴
- LCDは、8ビットパラレル接続とSPI接続をプログラムにより選択可能
- LCDのFFC（0.5mmピッチ30p）を直接ハンダ付できるパッドを有す（FFCコネクタも実装可）
- microSDカードソケットは、カード挿入検出可能
- スルーホールは約φ7.8mmと細くしているので、開発ボードのピンヘッダーに刺して抜けにくい
対象としている開発ボード
ESP32S3
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左に示すピンアウトの並びであるESP32S3ボード （ボード幅は10ピンか11ピン幅） |
ボード幅 |
|---|---|---|
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Espressif Systems ESP32-S3-DevKitC-1 |
11ピン幅 |
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VCC-GND YD-ESP32-S3 |
11ピン幅 |
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Booth@74th ESP32-S3 USB-C 開発ボードキット |
10ピン幅 |
パーツ紹介
1) 170x320 1.9インチ TFTカラー液晶ディスプレイ
使用したLCDは〔AliExpress〕で購入
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2) 0.5ミリピッチ30ピンFFCコネクタ
使用したFFCコネクタ〔マルツ〕で購入可能
30FLZ-SM2-TB-LF-SN
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| データシート |
3) マイクロSDカードソケット
使用したマイクロSDカードソケットは〔aitendo〕で購入
DM3AT-SF-PEJM5
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| データシート |
4) プッシュスイッチ
使用したプッシュスイッチは〔AliExpress〕で購入
3x4mmプッシュボタン
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PCB
このPCBは、開発ボードの裏側に取り付ける想定で、11ピン幅の開発ボードと同じサイズで設計した。また、10ピン幅の開発ボードにも使用できるように10ピン幅と11ピン幅のスルーホールを併設。
PCBイメージ図
| おもて | うら |
|---|---|
| LCD, スイッチx4 | FFCコネクタ, SDカードソケット |
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出来上がったPCB
| おもて | うら |
|---|---|
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実装後
| おもて |  |
|---|---|
| うら |  |
ピンソケットをハンダ付けする前の撮影を忘れた。
ESP32S3開発ボードに装着した様子
背の低いピンソケットを使えば もっと格好よくなるはず（手持ちに無かった）。取り外しの必要がないなら、ピンヘッダに直接ハンダ付けしてもよい。
ピンアサイン
ピンアサインは以下のとおり。
1) TFT LCD
TFT LCDは8ビットパラレルおよびSPIの両方をサポート。
8ビットパラレルおよびSPI共通
| TFT LCD | esp32s3 GPIO |
メモ |
|---|---|---|
| VDD | 15 | TFT-LCD電源：0(Lo)でOFF / 1(Hi)でON （常時ONとするなら、3V3へワイヤジャンパ要） |
| IM1&IM2 | 16 | 8ビットパラレル接続 / SPI接続の選択 0(Lo)で8ビットパラレル接続 / 1(Hi)でSPI接続 / |
| BL | 39 | TFTバックライト(PWM制御可) （常時点灯とするなら、3V3へワイヤジャンパ要） |
| GND | GND |
8ビットパラレル接続
| TFT LCD | esp32s3 GPIO |
仕様 |
|---|---|---|
| IM1&IM2 | 16 | 0(Lo)とする |
| RES | 17 | |
| CS | 18 | |
| DC | 8 | |
| WR | 9 | |
| RD | 10 | |
| SDA | 11 | 0(Lo)とする |
| DB0 | 12 | |
| DB1 | 13 | |
| DB2 | 14 | |
| DB3 | 21 | |
| DB4 | 47 | |
| DB5 | 35 | |
| DB6 | 36 | |
| DB7 | 37 | |
| SDO | 38 |
SPI接続
| TFT LCD | esp32s3 GPIO |
仕様 |
|---|---|---|
| IM1&IM2 | 16 | 1(Hi)とする |
| CS | 18 | CS |
| DC | 8 | SCL |
| WR | 9 | DC |
| SDA | 11 | SDA |
2) SDカードソケット
SPI接続のみ
| SDカードソケット | esp32s3 GPIO |
仕様 |
|---|---|---|
| DAT3/CD | 40 | CS |
| CMD | 41 | MOSI |
| VSS | GND | |
| VDD | 3V3 | |
| CLK | 42 | SCK |
| DAT0 | 2 | MISO |
| DAT1 | - | オープン |
| DAT2 | - | オープン |
| DET_A | GND | |
| DET_B | 1 | pull_up指定する Hi：SDカード未挿入 Lo：SDカード挿入済 |
3) プッシュスイッチ
| プッシュスイッチ | esp32s3 GPIO |
仕様 |
|---|---|---|
| SW1 | 7 | pull_up指定する Lo：プッシュ状態 |
| SW2 | 6 | 〃 |
| SW3 | 5 | 〃 |
| SW4 | 4 | 〃 |
ソフトウェア
| 環境 ＼ hardware |
ESP-IDF 環境 |
Arduino 環境 |
MicroPython | CircuitPython |
|---|---|---|---|---|
| TFT LCD $^{(8ビットパラレル接続)}$ |
○ | ◎ （TFT_eSPI / LovyanGFX） |
× | × |
| TFT LCD $^{(SPI接続)}$ |
○ | ◎ （LovyanGFX） |
○ | ◎ （adafruit_st7789） |
| SDカードアクセス | ○ | ◎ | ◎ | ○ |
| プッシュスイッチ | ○ | ◎ | ◎ | ◎ |
<凡例> ◎：使用可（確認済み） ○：使用可（未確認） ×：使用不可
早く MicroPython / CircuitPython でパラレル接続をサポートしてもらいたい。
以上