CrowPanel HMI ESP32 Display TFT Touch Screen capacitivo

Presentazione del CrowPanel ESP32 Display da 5″ pollici, con touch screen capacitivo e una risoluzione di 800×480.
Come processore di controllo principale utilizza un modulo ESP32-S3-WROOM-1-N4R8. Si tratta di un microprocessore dual-core a 32 bit LX6, con funzioni wireless integrate compatibili con WiFi e Bluetooth, una frequenza principale fino a 240 MHz con prestazioni potenti adatte per applicazione IoT.

CrowPanel ESP32 Display touch screen capacitivo

Descrizione

Il modulo CrowPanel ESP32 Display da 5″ prodotto dalla Elecrow con sede a Shenzhen- Cina  è un potente touch screen capacitivo HMI con un display LCD con risoluzione 800×480.
Come processore di controllo principale utilizza un modulo ESP32-S3-WROOM-1-N4R8. Si tratta di un microprocessore dual-core a 32 bit LX6, con funzioni wireless 2,4 GHz (802.11 b/g/n) e compatibile con Bluetooth 5.0; una frequenza principale fino a 240 MHz.

Il modulo include un display LCD da 5,0 pollici che utilizza una tecnologia touch di tipo capacitivo. La scheda è dotata anche di uno slot per schede TF/micro SD, più interfacce periferiche, interfaccia USB, interfaccia altoparlante, interfaccia batteria, ecc., offrendo maggiori possibilità di espansione.
La scheda supporta ambienti di sviluppo come Arduino IDE, Espressif IDF, Lua RTOS e Micro Python ed è compatibile con la libreria grafica LVGL , supporta anche openHASP .
Ciò consente agli sviluppatori non solo di personalizzare le proprie interfacce UI, ma anche di creare progetti interessanti in modo rapido e semplice, riducendo notevolmente il ciclo di sviluppo.
In questo modo  il modulo CrowPanel ESP32 Display da 5″ è adatto con le sue varie interfacce e funzioni di espansione a soddisfare le esigenze di diversi settori e scenari quali a un’ampia gamma di scenari HMI (Human Machine Interfaces) per automazione, controllo industriale, elettronica civile, apparecchiature mediche, e moti dispositivi applicativi IoT.

Principali caratteristiche

Dimensione schermo:5"
Risoluzione:800x480
Tipo di touchscreen:Capacitivo
Processore principale:ESP32-S3-WROOM-1- N4R8
Frequenza:240 MHz
Memoria Flash:4MB
Memoria SRAM:512KB
Memoria ROM:384KB
Memoria PSRAM:8MB
Display DriverILI6122 & ILI5960
Tipo di schermo:TFT
Interfacce:2xUART0, 2xGPIO,
2xIIC, 1xBatteria
Alimentazione esterna:DC 5V-2A
Jack altoparlante:SI
TF Card Slot:SI
Area attiva:108x64.8mm(W*H)

Panoramica hardware

Sotto sono riportate le dimensioni esterne del modulo con una diagonale di 5″. e una risoluzione di 800×480 pixel.

CrowPanel ESP32 Display touch screen capacitivo - misure

Interfacciamento del modulo display

Sotto sono visibili, oltre alla posizione del  processore di controllo ESP32-S3-WROOM-1, anche la posizione dei vari connettori disponibili.

CrowPanel ESP32 Display touch screen capacitivo - connettori

Schema elettrico della scheda

La Elecrow  ha reso disponibile sia lo schema elettrico e PCB formato EAGLE e PDF. Tutti i file possono essere scaricati da questo link.

Microprocessore

I chip principale è rappresentato dal chip U2 tipo ESP32-S3-WROOM-1N4R8 (datasheet) 

CrowPanel ESP32 Display touch screen capacitivo - modulo ESP

Sono poi presenti due pulsanti: uno per il Boot e uno per il Reset.

Porta USB e convertitore USB-Seriale

La porta USB tipo C è utilizzata sia per l’alimentazione che per la programmazione. Questa è collegata al chip U6 tipo  CH340C (datasheet). Si tratta di un chip convertitore USB-seriale dotato di oscillatore integrato, compatibile USB 2.0, che supporta i segnali RTS, DTR, DCD, RI, DSR e CTS, case: SOP-16 (SMD)

CrowPanel ESP32 Display touch screen capacitivo - Porta USB - UART

L’alimentazione derivata dal connettore USB-C o dalla batteria è poi gestita dal chip U1 tipo HM3416B (datasheet) un convertitore step-down sincrono da 1,5 MHz, 1 A. Come visibile, il valore della tensione in uscita è data dal valore delle due resistenze R20 e R21.
La presenza della tensione di 3,3V è segalata dal LED1 di colore rosso.

Connettore batteria e circuito di carica

Sezione dedicata al connettore per batteria esterna (Li-Po) che può essere caricata tramite il chip U26 tipo 40054A (datasheet), un caricabatterie lineare autonomo agli ioni di litio con regolazione termica

Connettore display

I driver per il display sono rappresentati da ILI6122 (datasheet) +ILI5960  (datasheet). La gestione della retroilluminazione è affidata al chip U4 tipo MT9601 (datasheet), si tratta di un LED Lighting Drivers Vin:3V~24V 600mW in package SOT23-6.

Slot scheda Mini SD/ TF

Sotto lo schema di interfaccia con lo slot per l’alloggiamento della scheda Mini SD/ TF.

CrowPanel ESP32 Display touch screen capacitivo - Slot TF

Connettore SPK e amplificatore audio

Al display è possibile collegare un’altoparlante con il connettore marcato SPK.
Nel circuito è presente un chip U11 tipo NS4168 (datasheet) che supporta l’ingresso e l’uscita del segnale audio digitale I2S
Si tratta di un amplificatore di potenza audio mono Classe D con funzione anti-distorsione.
Al suo interno troviamo un convertitore digitale-analogico (DAC) e modulatore multilivello di classe D
Il chip è dotato di protezione da sovracorrente, protezione da sovratemperatura e
sotto tensione che lo proteggono da condizioni di lavoro anomale

CrowPanel ESP32 Display touch screen capacitivo - Amplificatore audio

Connettori per sensori

Sotto, lo schema dei vari connettori presenti che permettono la connessione al CrowPanel ESP32 Display touch screen capacitivo di  sensori e moduli della serie Crowtail prodotti dalla Elecrow.

Sensore di Temperatura e umidità Led di segnalazione Modulo sensore di luce digitale

Nome PinDescrizioneTipo di connettore
SPKSegnale audio in uscita, collegato agli altoparlanti. La scheda madre è dotata di un circuito chip amplificatore di potenza.PH2.0-2P
GPIO_DInterfaccia I/O digitale e artificiale.HY2.0-4P
I2CCrea la comunicazione tra microcontrollore e dispositivi periferici.HY2.0-4P
UART1Crea la comunicazione tra moduli logici, inclusi modulo di comunicazione seriale e modulo di stampa.HY2.0-4P
BATCollega con la batteria al litio. (Con il circuito di carica della batteria)PH2.0-2P
UART0Fornisce comunicazione seriale, tensione di alimentazione (trasforma USB in UART0) e stampa di informazioni seriali.HY2.0-4P/USB-C
PWRLED di alimentazione.
RSTPulsante di reset. Premere per resettare il sistema.
BOOTPulsante di BOOT per programmazione
TFFornisce salvataggio offline e spazio di archiviazione extra.

Porta HMINumero Pin
GPIO_DIO38
UARTRX(IO44); TX(IO43)
I2CSDA(IO19); SCL(IO20)
SPK(I2S)I2S-CTRL; I2S-LRCLK(IO18); I2S-BCLK(IO42); I2S-SDIN(IO17)
SD Card Slot(SPI)MOSI(IO11); MISO(IO13); CLK(IO12); CS(IO10)
LCD BacklightIO2

Ambienti di sviluppo e librerie

Il modulo CrowPanel ESP32 Display è compatibile con un ampio spettro di ambienti di sviluppo.

La scheda supporta ambienti di sviluppo come Arduino IDE, Espressif IDF, Lua RTOS e Micro Python ed è compatibile con la libreria grafica LVGL , supporta anche openHASP .

Arduino IDE

Arduino IDE, (Integrated Development Environment) è un ambiente di sviluppo open-source progettato per semplificare la programmazione e il caricamento di codice su microcontrollori Arduino e compatibili. È un software fondamentale per chiunque voglia lavorare con la piattaforma Arduino e con dispositivi di elettronica embedded. (Integrated Development Environment) è un ambiente di sviluppo open-source progettato per semplificare la programmazione e il caricamento di codice su microcontrollori Arduino e compatibili. È un software fondamentale per chiunque voglia lavorare con la piattaforma Arduino e con dispositivi di elettronica embedded.

Espressif IDF

Espressif IDF (Espressif IoT Development Framework) è il framework ufficiale sviluppato da Espressif Systems per programmare e gestire i microcontrollori della serie ESP32 (e i dispositivi correlati). È una piattaforma di sviluppo completa e modulare che consente agli sviluppatori di creare applicazioni avanzate per dispositivi IoT (Internet of Things).

PlatformIO

PlatformIO si distingue nel panorama degli ambienti di sviluppo integrati (IDE) per la sua capacità di operare come un plugin versatile, compatibile con numerosi IDE, tra cui Visual Studio Code, Atom ed Eclipse. Nonostante non sia un IDE autonomo, la sua integrazione, soprattutto con Visual Studio Code, offre agli sviluppatori un toolkit ricco di funzionalità per la programmazione di microcontrollori come Arduino, ESP8266 e ESP32.

Micro Python

Micro Python è un’implementazione software del linguaggio di programmazione Python 3, scritto in C, ottimizzato per l’esecuzione su un microcontrollore. MicroPython è un compilatore Python completo e runtime che funziona sull’hardware del microcontrollore.

Home Assistant

Home Assistant è una soluzione potente e flessibile per la domotica, ideale sia per appassionati di tecnologia che per chi desidera una casa smart personalizzata e indipendente da soluzioni cloud. Con la sua natura open-source e il vasto supporto di dispositivi e protocolli, è uno strumento chiave per costruire un ecosistema IoT completo e affidabile.
Nota: per funzionare su Windows occorre creare una macchina virtuale oppure occorre utilizzare una scheda Raspberry Pi 4 o superiore

ESPHome

ESPHome è una soluzione potente e versatile per creare dispositivi IoT basati su ESP8266 ed ESP32.
Grazie alla sua configurazione semplificata, integrazione con Home Assistant e supporto per una vasta gamma di sensori e attuatori, è ideale per sviluppatori di tutti i livelli che desiderano costruire sistemi di domotica e automazione personalizzata
ESPHome supporta una vasta gamma di sensori e attuatori, tra cui:

  • Sensori di temperatura e umidità (DHT22, DS18B20, ecc.).
  • Sensori di movimento (PIR).
  • Moduli di comunicazione come IR, RF e UART.
  • Driver per LED RGB e strip LED (WS2812, SK6812, ecc.).

Nota: Programma gratuito

Squareline Studio

Squareline Studio è uno strumento indispensabile per chi vuole creare interfacce utente grafiche per dispositivi embedded in modo rapido ed efficiente. Riduce la complessità dello sviluppo, consente di risparmiare tempo e rende accessibile la progettazione grafica anche a sviluppatori con competenze limitate in design o programmazione grafica. Grazie all’integrazione con LVGL, è una scelta ideale per sistemi IoT, domotica e dispositivi embedded avanzati.
Nota: Programma a pagamento. È disponibile un periodo di prova di 30 giorni.

Lua RTOS

Lua RTOS è un sistema operativo in tempo reale (RTOS) progettato per dispositivi embedded e basato sul linguaggio di scripting Lua. È pensato per semplificare lo sviluppo di applicazioni per l’Internet delle Cose (IoT) e altri sistemi embedded, fornendo una piattaforma leggera ma potente per la programmazione.

openHASP

openHASP (Home Automation Switch Plate) è un progetto open-source progettato per creare interfacce utente touch screen personalizzabili e intuitive per dispositivi di automazione domestica. Si basa su microcontrollori come ESP32 o ESP8266 e utilizza librerie grafiche leggere per rendere i pannelli di controllo efficienti e funzionali.
Nota: Applicazione gratuita.

LVGL

LVGL (Light and Versatile Graphics Library) è una libreria grafica opensource per sistemi embedded e microcontrollers come l’ESP32.  Permette di disegnare interfacce grafiche accattivanti e moderne per mezzo dei numerosi widget ed effetti già pronti che mette a disposizione.
Nota: Libreria gratuita.

LovyanGFX

LovyanGFX è una libreria potente e ottimizzata per gestire display grafici in progetti basati su microcontrollori. È ideale per chi desidera creare interfacce grafiche fluide e complesse, sfruttando al massimo le capacità hardware di dispositivi come ESP32 ed ESP8266. Con il suo supporto per un’ampia gamma di display e funzionalità avanzate, rappresenta una scelta eccellente per progetti di elettronica e IoT.
Nota: Libreria gratuita.

Altri modelli di display CrowPannel

Oltre al modello di display da 5″, sono disponibili altri modelli di CrowPanel con display da  2.4″ , 2.8″, 3.5″, 4.3″ e ” 7.0″ il display sono di tipo Touch resistivo o capacitivo. Sotto le loro caratteristiche.

Dimensioni2.4" 2.8"3.5"4.3"7.0"
Risoluzione320*240320*240480*320480*272800*480
Tipo di TouchResistive TouchResistive TouchResistive TouchResistive TouchCapacitive Touch
Processore principaleESP32-WROOM-32-N4ESP32-WROOM-32-N4ESP32-WROVER-BESP32-S3-WROOM-1-N4R2ESP32-S3-WROOM-1-N4R8
Frequenza240 MHz240 MHz240 MHz240 MHz(Dual Core)240 MHz(Dual Core)
Flash4MB4MB4MB4MB4MB
SRAM520KB520KB520KB512KB512KB
ROM448KB448KB448KB384KB384KB
PSRAM//8MB2MB8MB
Driver displayILI9341VILI9341VILI9488NV3047EK9716BD3 & EK73002ACGB
Tipo di schermoTFTTFTTFTTFTTFT
Interfaccia1*UART0, 1*UART1, 1*I2C, 1*GPIO, 1*Battery1*UART0, 1*UART1, 1*I2C, 1*GPIO, 1*Battery2*UART0, 1*I2C, 1*GPIO, 1*Battery1*UART0, 2*UART1, 2*GPIO, 1*Battery2*UART0, 2*GPIO, 2*I2C, 1*Battery
Area attiva (L*A)36.72*48.96mm43.2*57.6mm48.96*73.44mm95.04*53.86mm153.84*85.63mm

Dove trovare il display

Il display potrà essere acquistato sia direttamente dal sito della Elecrow oppure sul sito AliExpress.
Oltre al solo pannello potrà essere acquistata la sua custodia realizzata in materiale acrilico, cosa che vi consiglio in quanto il costo della custodia acquistato insieme è molto più basso di quello preso successivamente.

Contenuto della confezione

Il display viene spedito in una scatola protetto in una busta di Pluriball. Nella confezione è presente un cavo USB-A a USB-C lungo 50 cm, e quattro cavi DuPont uniti in un connettore femmina adatto ai connettori presenti sulla scheda.

CrowPanel ESP32 Display touch screen capacitivo - Componenti

Se avete ordinato anche la custodia questa arriverà all’interno di una busta in plastica. Al suo interno sono presenti tre particolari. Una cornice stampata in 3D e due particolari in materiale acrilico di diverso spessore, il tutto avvolto in cellophane, completa la fornitura una bustina contenenti 4 viti filettate per chiudere la custodia.  Sul particolare esterno posteriore sono riportati le scritte che indicano la funzione dei connettori.

CrowPanel ESP32 Display touch screen capacitivo - Custodia

Componenti che formano la custodia del display

Componenti dopo aver rimosso la pellicola di protezione

Vista posteriore del display prima del fissaggio del pannello posteriore

CrowPanel ESP32 Display touch screen capacitivo - custodia montata

Pannello posteriore montato, collegamento di un sensore al connettore I2C

Sulla scheda è già precaricata  una demo LVGL, che si attiva in automatico appena si collega il cavo di alimentazione tramite la porta USB-C o la batteria.

CrowPanel ESP32 Display touch screen capacitivo - Test

Come utilizzare il CrowPanel ESP32

Il fornitore del display offre sul suo sito web le informazioni sul display, istruzioni su come configurare l’IDE Arduino per programmare il display.
Potete vedere le varie fasi sulla pagina Impostazione dell’ambiente di sviluppo con CrowPanel

Lezioni per imparare ad utilizzare il display

Per apprendere l’utilizzo del CrowPanel ESP32 Display touch screen capacitivo, sul sito della Elecrow sono presenti varie lezioni che insegnano l’utilizzo del display.
Per ogni lezione sono disponibili sia i video tutorial sul canale  YouTube di Elecrow, sia il codice di programmazione

Link utili

Altri moduli display

Panoramica di altre tipologie di display utilizzati nei vari progetti presenti sul sito. Dai più semplici LCD 16×2, passando per i TFT con  touch screen e quelli tipo OLED.

Display_LCD_OLED_TFT

Progetti futuri

Con questo si conclude l’articolo di presentazione del CrowPanel ESP32 Display da 5″ pollici. Prossimamente vedremo di realizzare una semplice applicazione per testare il funzionamento del display e valutarne le sue potenzialità.