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乐鑫低功耗wifi ESP32-Ethernet-Kit V1.2 入门指南

乐鑫低功耗wifi ESP32-Ethernet-Kit V1.2 入门指南本指南将介绍乐鑫低功耗wifi ESP32-Ethernet-Kit 开发板的配置以及相关功能的使用。 ESP32-Ethernet-Kit 是一款以太网转 Wi-Fi 开发板，可为以太网设备赋予 Wi-Fi 连接功能。为了提供更灵活的电源选项，ESP32-Ethernet-Kit 同时也支持以太网供电 (PoE)。 ESP32-Ethernet-Kit V1.2 概图准备工作 ESP32-Ethernet-Kit V1.2 开发板 USB 数据线（A 转 Micro-B） PC（Windows、Linux 或 Mac OS）您可以跳过介绍部分，直接前往应用程序开发章节。概述 ESP32-Ethernet-Kit 是一款来自乐鑫的开发板。它由以太网母板（A板）和 PoE 子板（B 板）两部分组成。其中以太网母板（A板）集成蓝牙/Wi-Fi 双模 ESP32-WROVER-E 模组和单端口 10/100 Mbps 快速以太网收发器 (PHY) IP101GRI。PoE 子板（B 板）提供以太网供电功能。ESP32-Ethernet-Kit 的 A 板可在不连接 B 板的情况下独立工作。 ESP32-Ethernet-Kit V1.2 为了实现程序下载和监控，A 板还集成了一款先进多协议 USB 桥接器（FT2232H 芯片）。FT2232H 芯片使得开发人员无需额外的 JTAG 适配器，通过 USB 桥接器使用 JTAG 接口便可对 ESP32 直接进行调试。功能概述 ESP32-Ethernet-Kit 开发板的主要组件和连接方式如下。 ESP32-Ethernet-Kit 功能框图功能说明有关乐鑫低功耗wifi ESP32-Ethernet-Kit 开发板的主要组件、接口及控制方式，请见下方的图片和表格。以太网母板（A 板） ESP32-Ethernet-Kit - 以太网母板（A 板）布局下表将从图片右上角开始，以顺时针顺序介绍图中的主要组件。表格1 组件介绍主要组件基本介绍 ESP32-WROVER-E 模组这款 ESP32 模组内置 64-Mbit PSRAM，可提供灵活的额外存储空间和数据处理能力。 GPIO Header 2 由 5 个未引出通孔组成，可连接至 ESP32 的部分 GPIO。功能选择开关一个 4 位拨码开关，可配置 ESP32 部分 GPIO 的功能。 Tx/Rx LEDs 2 个 LED，可显示 UART 传输的状态。 FT2232H FT2232H 多协议 USB 转串口桥接器。开发人员可通过 USB 接口对 FT2232H 芯片进行控制和编程，与 ESP32 建立连接。FT2232H 芯片可在通道 A 提供 USB-to-JTAG 接口功能，并在通道 B 提供 USB-to-Serial 接口功能，便利开发人员的应用开发与调试。 USB 端口 USB 接口。可用作开发板的供电电源，或连接 PC 和开发板的通信接口。电源开关电源开关。拨向 5V0 按键侧，开发板上电；拨向 GND 按键一侧，开发板掉电。 5V Input 5V 电源接口建议仅在开发板自动运行（未连接 PC）时使用。 5V Power On LED 当开发板通电后（USB 或外部 5V 供电），该红色指示灯将亮起。 DC/DC 转换器直流 5 V 转 3.3 V，输出电流高可达 2 A。 Board B 连接器 1 对排针和排母，用于连接PoE子板。 IP101GRI (PHY) 物理层 (PHY) 单端口 10/100 快速以太网收发器 IP101GRI 芯片，允许开发人员实现与以太网线缆的物理层连接。PHY 与 ESP32 通过简化媒体独立接口 (RMII) 实现连接。RMII 是媒体独立接口（MII）的标准简化版本。PHY 可在 10/100 Mbps 速率下支持 IEEE 802.3 / 802.3u 标准。 RJ45 端口以太网数据传输端口。网络变压器网络变压器属于以太网物理层的一部分，可保护电路，使其免受故障和电压瞬变影响，包括防止收发器芯片和线缆之间产生共模信号。同时它也可以在收发器与以太网设备之间提供电流隔绝。 Link/Activity LED 2 个 LED（绿色和红色），可分别显示 PHY 处于 “Link” 状态或 “Activity” 状态。 BOOT Button 下载按键。按下 BOOT 键并保持，同时按一下 EN 键（此时不要松开 BOOT 键）进入“固件下载”模式，通过串口下载固件。 EN 按键复位按键。 GPIO Header 1 由 6 个未引出通孔组成，可连接至 ESP32 的备用 GPIO。注解如果采用了固件自动下载模式，则无需对 BOOT 或 EN 按键进行任何操作。 PoE 子板（B 板） PoE 子板转换以太网电缆传输的电能 (PoE)，为以太网母板（A 板）提供电源。PoE 子板（B 板）的主要组件见功能概述中的功能框图。 PoE 子板（B 板）具有以下特性：支持 IEEE 802.3at 标准电源输出：5 V，1.4 A 如需使用 PoE 功能，请用以太网线缆将以太网母板（A 板）上的 RJ45 Port 连接至 PoE 的交换机。以太网母板（A 板）检测到来自 PoE 子板（B 板）的 5 V 供电后，将从 USB 供电自动切换至 PoE 供电。 ESP32-Ethernet-Kit - PoE 子板（B 板）布局表格2 PoE 子板（B 板）主要组件基本介绍 A 板连接器 4 个排针（左侧）和排母（右侧），用于将 PoE 子板（B 板）连接至 Ethernet board (A)。左侧的管脚接受来自 PoE 交换机的电源。右侧的管脚为以太网母板（A 板）提供 5 V 电源。外部电源终端 PoE 子板（B 板）可选电源 (26.6 ~ 54 V)。设置选项本节介绍用于乐鑫低功耗wifi ESP32-Ethernet-Kit 开发板的硬件配置选项。功能选择开关拨码开关打开时，拨码开关将列出的 GPIO 路由到 FT2232H 以提供JTAG功能。拨码开关关闭时，GPIO 可以用于其他目的。拨码开关 GPIO 管脚 1 GPIO13 2 GPIO12 3 GPIO15 4 GPIO14 RMII 时钟源选择 RMII 工作模式下的以太网 MAC 和 PHY 需要一个公共的 50MHz 同步时钟（即 RMII 时钟），它既可以由外部提供，也可以由内部的 ESP32 APLL 产生（不推荐）。注解有关 RMII 时钟源选择的更多信息，请参见 ESP32-Ethernet-Kit V1.2 以太网母板（A 板）原理图，第 2 页的位置 D2。 PHY 侧提供 RMII 时钟 ESP32-Ethernet-Kit 默认配置为 IP101GRI 的 50M_CLKO 信号线提供 RMII 时钟，该时钟信号由 PHY 外侧连接的 25 MHz 无源晶振经过倍频产生。详情请参见下图。 PHY 侧提供 RMII 时钟请注意，系统上电时 RESET_N 旁的下拉电阻会将 PHY 置于复位状态，ESP32 需要通过 GPIO5 将 RESET_N 拉高才能启动 PHY，只有这样才能保证系统的正常上电，否则 ESP32 会存在一定几率进入下载模式（当 REF_CLK_50M 时钟信号在 GPIO0 上电采样阶段刚好处于高电平）。 ESP32 APLL 内部提供的 RMII 时钟另一种选择是从 ESP32 APLL 内部获取 RMII 时钟，请参见下图。来自 GPIO0 的时钟信号先被反相，以解决传输线延迟的问题，然后提供给 PHY。 ESP32 APLL 内部提供的 RMII 时钟要实现此选项，用户需要在板子上移除或添加一些阻容元器件。有关详细信息，请参见乐鑫低功耗wifi ESP32-Ethernet-Kit V1.2 以太网母板（A 板）原理图，第 2 页，位置 D2。请注意，如果 APLL 已经用于其他用途（如 I2S 外设），那么只能使用外部 RMII 时钟。 GPIO 分配本节介绍了 ESP32-Ethernet-Kit 开发板特定接口或功能的 GPIO 分配情况。 IP101GRI (PHY) 接口下表显示了 ESP32 (MAC) 与 IP101GRI (PHY) 的管脚对应关系。ESP32-Ethernet-Kit 的实现默认设置为简化媒体独立接口。 No. ESP32 管脚 (MAC) IP101GRI (PHY) RMII 接口 1 GPIO21 TX_EN 2 GPIO19 TXD[0] 3 GPIO22 TXD[1] 4 GPIO25 RXD[0] 5 GPIO26 RXD[1] 6 GPIO27 CRS_DV 7 GPIO0 REF_CLK 串行管理接口 8 GPIO23

产品描述

本指南将介绍乐鑫低功耗wifi ESP32-Ethernet-Kit 开发板的配置以及相关功能的使用。
ESP32-Ethernet-Kit 是一款以太网转 Wi-Fi 开发板，可为以太网设备赋予 Wi-Fi 连接功能。为了提供更灵活的电源选项，ESP32-Ethernet-Kit 同时也支持以太网供电 (PoE)。

乐鑫低功耗wifi ESP32-Ethernet-Kit V1.2 概图

ESP32-Ethernet-Kit V1.2 概图
准备工作
ESP32-Ethernet-Kit V1.2 开发板
USB 数据线（A 转 Micro-B）
PC（Windows、Linux 或 Mac OS）
您可以跳过介绍部分，直接前往应用程序开发章节。
概述
ESP32-Ethernet-Kit 是一款来自乐鑫的开发板。
它由以太网母板（A板）和 PoE 子板（B 板）两部分组成。其中以太网母板（A板）集成蓝牙/Wi-Fi 双模 ESP32-WROVER-E 模组和单端口 10/100 Mbps 快速以太网收发器 (PHY) IP101GRI。PoE 子板（B 板）提供以太网供电功能。ESP32-Ethernet-Kit 的 A 板可在不连接 B 板的情况下独立工作。

乐鑫低功耗wifi ESP32-Ethernet-Kit V1.2

ESP32-Ethernet-Kit V1.2
为了实现程序下载和监控，A 板还集成了一款先进多协议 USB 桥接器（FT2232H 芯片）。FT2232H 芯片使得开发人员无需额外的 JTAG 适配器，通过 USB 桥接器使用 JTAG 接口便可对 ESP32 直接进行调试。
功能概述
ESP32-Ethernet-Kit 开发板的主要组件和连接方式如下。

ESP32-Ethernet-Kit 功能框图

ESP32-Ethernet-Kit 功能框图
功能说明
有关乐鑫低功耗wifi ESP32-Ethernet-Kit 开发板的主要组件、接口及控制方式，请见下方的图片和表格。
以太网母板（A 板）

ESP32-Ethernet-Kit - 以太网母板（A 板）布局

ESP32-Ethernet-Kit - 以太网母板（A 板）布局
下表将从图片右上角开始，以顺时针顺序介绍图中的主要组件。

表格1 组件介绍
主要组件	基本介绍
ESP32-WROVER-E 模组	这款 ESP32 模组内置 64-Mbit PSRAM，可提供灵活的额外存储空间和数据处理能力。
GPIO Header 2	由 5 个未引出通孔组成，可连接至 ESP32 的部分 GPIO。
功能选择开关	一个 4 位拨码开关，可配置 ESP32 部分 GPIO 的功能。
Tx/Rx LEDs	2 个 LED，可显示 UART 传输的状态。
FT2232H	FT2232H 多协议 USB 转串口桥接器。开发人员可通过 USB 接口对 FT2232H 芯片进行控制和编程，与 ESP32 建立连接。FT2232H 芯片可在通道 A 提供 USB-to-JTAG 接口功能，并在通道 B 提供 USB-to-Serial 接口功能，便利开发人员的应用开发与调试。
USB 端口	USB 接口。可用作开发板的供电电源，或连接 PC 和开发板的通信接口。
电源开关	电源开关。拨向 5V0 按键侧，开发板上电；拨向 GND 按键一侧，开发板掉电。
5V Input	5V 电源接口建议仅在开发板自动运行（未连接 PC）时使用。
5V Power On LED	当开发板通电后（USB 或外部 5V 供电），该红色指示灯将亮起。
DC/DC 转换器	直流 5 V 转 3.3 V，输出电流高可达 2 A。
Board B 连接器	1 对排针和排母，用于连接PoE子板。
IP101GRI (PHY)	物理层 (PHY) 单端口 10/100 快速以太网收发器 IP101GRI 芯片，允许开发人员实现与以太网线缆的物理层连接。PHY 与 ESP32 通过简化媒体独立接口 (RMII) 实现连接。RMII 是媒体独立接口（MII）的标准简化版本。PHY 可在 10/100 Mbps 速率下支持 IEEE 802.3 / 802.3u 标准。
RJ45 端口	以太网数据传输端口。
网络变压器	网络变压器属于以太网物理层的一部分，可保护电路，使其免受故障和电压瞬变影响，包括防止收发器芯片和线缆之间产生共模信号。同时它也可以在收发器与以太网设备之间提供电流隔绝。
Link/Activity LED	2 个 LED（绿色和红色），可分别显示 PHY 处于 “Link” 状态或 “Activity” 状态。
BOOT Button	下载按键。按下 BOOT 键并保持，同时按一下 EN 键（此时不要松开 BOOT 键）进入“固件下载”模式，通过串口下载固件。
EN 按键	复位按键。
GPIO Header 1	由 6 个未引出通孔组成，可连接至 ESP32 的备用 GPIO。

注解
如果采用了固件自动下载模式，则无需对 BOOT 或 EN 按键进行任何操作。
PoE 子板（B 板）
PoE 子板转换以太网电缆传输的电能 (PoE)，为以太网母板（A 板）提供电源。PoE 子板（B 板）的主要组件见功能概述中的功能框图。
PoE 子板（B 板）具有以下特性：
支持 IEEE 802.3at 标准
电源输出：5 V，1.4 A
如需使用 PoE 功能，请用以太网线缆将以太网母板（A 板）上的 RJ45 Port 连接至 PoE 的交换机。以太网母板（A 板）检测到来自 PoE 子板（B 板）的 5 V 供电后，将从 USB 供电自动切换至 PoE 供电。

ESP32-Ethernet-Kit - PoE 子板（B 板）布局

表格2 PoE 子板（B 板）
主要组件	基本介绍
A 板连接器	4 个排针（左侧）和排母（右侧），用于将 PoE 子板（B 板）连接至 Ethernet board (A)。左侧的管脚接受来自 PoE 交换机的电源。右侧的管脚为以太网母板（A 板）提供 5 V 电源。
外部电源终端	PoE 子板（B 板）可选电源 (26.6 ~ 54 V)。

设置选项
本节介绍用于乐鑫低功耗wifi ESP32-Ethernet-Kit 开发板的硬件配置选项。
功能选择开关
拨码开关打开时，拨码开关将列出的 GPIO 路由到 FT2232H 以提供JTAG功能。拨码开关关闭时，GPIO 可以用于其他目的。

拨码开关	GPIO 管脚
1	GPIO13
2	GPIO12
3	GPIO15
4	GPIO14

RMII 时钟源选择
RMII 工作模式下的以太网 MAC 和 PHY 需要一个公共的 50MHz 同步时钟（即 RMII 时钟），它既可以由外部提供，也可以由内部的 ESP32 APLL 产生（不推荐）。
注解
有关 RMII 时钟源选择的更多信息，请参见 ESP32-Ethernet-Kit V1.2 以太网母板（A 板）原理图，第 2 页的位置 D2。

PHY 侧提供 RMII 时钟
ESP32-Ethernet-Kit 默认配置为 IP101GRI 的 50M_CLKO 信号线提供 RMII 时钟，该时钟信号由 PHY 外侧连接的 25 MHz 无源晶振经过倍频产生。详情请参见下图。

ESP32 APLL 内部提供的 RMII 时钟

PHY 侧提供 RMII 时钟
请注意，系统上电时 RESET_N 旁的下拉电阻会将 PHY 置于复位状态，ESP32 需要通过 GPIO5 将 RESET_N 拉高才能启动 PHY，只有这样才能保证系统的正常上电，否则 ESP32 会存在一定几率进入下载模式（当 REF_CLK_50M 时钟信号在 GPIO0 上电采样阶段刚好处于高电平）。
ESP32 APLL 内部提供的 RMII 时钟
另一种选择是从 ESP32 APLL 内部获取 RMII 时钟，请参见下图。来自 GPIO0 的时钟信号先被反相，以解决传输线延迟的问题，然后提供给 PHY。

ESP32 APLL 内部提供的 RMII 时钟
要实现此选项，用户需要在板子上移除或添加一些阻容元器件。有关详细信息，请参见乐鑫低功耗wifi ESP32-Ethernet-Kit V1.2 以太网母板（A 板）原理图，第 2 页，位置 D2。请注意，如果 APLL 已经用于其他用途（如 I2S 外设），那么只能使用外部 RMII 时钟。
GPIO 分配
本节介绍了 ESP32-Ethernet-Kit 开发板特定接口或功能的 GPIO 分配情况。
IP101GRI (PHY) 接口
下表显示了 ESP32 (MAC) 与 IP101GRI (PHY) 的管脚对应关系。ESP32-Ethernet-Kit 的实现默认设置为简化媒体独立接口。

No.	ESP32 管脚 (MAC)	IP101GRI (PHY)
RMII 接口
1	GPIO21	TX_EN
2	GPIO19	TXD[0]
3	GPIO22	TXD[1]
4	GPIO25	RXD[0]
5	GPIO26	RXD[1]
6	GPIO27	CRS_DV
7	GPIO0	REF_CLK
串行管理接口
8	GPIO23	MDC
9	GPIO18	MDIO
PHY 复位
10	GPIO5	Reset_N

注解
乐鑫低功耗wifi ESP32 的 RMII 接口下的所有管脚分配都是固定的，不能通过 IOMUX 或 GPIO 矩阵进行更改。REF_CLK 仅可选择 GPIO0、GPIO16 或 GPIO17，且不可通过 GPIO 矩阵进行更改。
GPIO Header 1
本连接器包括 ESP32-Ethernet-Kit 开发板上部分不用做他用的 GPIO。

No.	ESP32 管脚
1	GPIO32
2	GPIO33
3	GPIO34
4	GPIO35
5	GPIO36
6	GPIO39

GPIO Header 2
根据“说明”描述的不同情形，本连接器包含可用做他用的 GPIO。

No.	ESP32 管脚	说明
1	GPIO17	见下方说明 1
2	GPIO16	见下方说明 1
3	GPIO4
4	GPIO2
5	GPIO13	见下方说明 2
6	GPIO12	见下方说明 2
7	GPIO15	见下方说明 2
8	GPIO14	见下方说明 2
9	GND	Ground
10	3V3	3.3 V 电源

注解
1、ESP32 芯片的 GPIO16 和 GPIO17 管脚没有引出至 ESP32-WROVER-E 模组的管脚，因此无法使用。如需使用 ESP32 的 GP1016 和 GPIO17 管脚，建议更换其他不含 PSRAM 的模组，比如 ESP32-WROOM-32D 或 ESP32-SOLO-1。
2、具体功能取决与功能选择开关的设置。
GPIO 管脚分配总结

ESP32-WROVER-E	IP101GRI	UART	JTAG	GPIO	Comments
S_VP				IO36
S_VN				IO39
IO34				IO34
IO35				IO35
IO32				IO32
IO33				IO33
IO25	RXD[0]
IO26	RXD[1]
IO27	CRS_DV
IO14			TMS	IO14
IO12			TDI	IO12
IO13			TCK	IO13
IO15			TDO	IO15
IO2				IO2
IO0	REF_CLK				See note 1
IO4				IO4
IO16				IO16 (NC)	See note 2
IO17				IO17 (NC)	See note 2
IO5	Reset_N				See note 1
IO18	MDIO
IO19	TXD[0]
IO21	TX_EN
RXD0		RXD
TXD0		TXD
IO22	TXD[1]
IO23	MDC

注解
1、为防止乐鑫低功耗wifi ESP32 侧 GPIO0 的上电状态受 PHY 侧时钟输出的影响，PHY 侧 RESET_N 默认为低，以关闭 PHY 侧时钟输出。上电后，您可通过 GPIO5 控制 RESET_N 以打开该时钟输出。参见 PHY 侧提供 RMII 时钟。对于无法通过 RESET_N 关闭时钟输出的 PHY，PHY 侧建议使用可在外部禁用/使能的有源晶振。与使用 RESET_N 类似，默认情况下晶振模块应禁用，并在上电后由 ESP32 开启。有关参考设计，请参见 ESP32-Ethernet-Kit V1.2 以太网母板（A 板）原理图。
2、ESP32 芯片的 GPIO16 和 GPIO17 管脚没有引出至 ESP32-WROVER-E 模组的管脚，因此无法使用。如需使用 ESP32 的 GP1016 和 GPIO17 管脚，建议更换其他不含 PSRAM 的模组，比如 ESP32-WROOM-32D 或 ESP32-SOLO-1。
应用程序开发
ESP32-Ethernet-Kit 上电前，请先确认开发板完好无损。
初始设置
1、先请将以太网母板（A 板）上的所有开关均拨至 ON 状态，使功能选择开关处于默认状态。
2、为了方便应用程序的下载和测试，不要为开发板输入任何信号。
3、此时可以连接 PoE 子板（B 板），但不要向 B 板连接任何外部电源。
4、使用 USB 数据线将以太网母板（A 板）连接至 PC。
5、将电源开关从 GND 拨至 5V0 一侧。此时，5V Power On LED 应点亮。
正式开始开发
现在，请前往快速入门中的详细安装步骤章节，查看如何设置开发环境，并尝试将示例项目烧录至您的开发板。
请务必在进入下一步前，确保您已完成上述所有步骤。
配置与加载以太网示例
在完成开发环境设置和开发板测试后，您可以配置并烧录 ethernet/basic 示例。本示例专门用于测试以太网功能，支持不同 PHY，包括 ESP32-Ethernet-Kit V1.2（点击放大）开发板使用的 IP101GRI 。
针对乐鑫低功耗wifi ESP32-Ethernet-Kit V1.1 的主要修改：
更正拨码开关周围 GPIO 编号丝印。
C1、C2、C42 和 C43 更新为 20 pF。详细信息见 ESP32-Ethernet-Kit V1.2 以太网母板（A 板）原理图。
模组 ESP32-WROVER-B 替换为 ESP32-WROVER-E。