Микроконтроллер JetHub E1-PD76-R5 (v1)

Подсказка

Контроллер можно приобрести на сайте производителя: http://jethome.ru/e1/

Общее описание

Контроллер JetHub PD76-R5 (v1) предназначен для управления силовой нагрузкой в системах домашней автоматизации.

Функционал контроллера полностью зависит от устанавливаемого пользователем ПО (прошивки).

Исполнение в корпусе на DIN-рейку позволяет удобно разместить контроллер в электрощите дома.

Характеристики

• Микроконтроллер ESP32-D0WDQ6.

• Частота микроконтроллера до 240МГц.

• SPI flash объемом 4 MБайт.

• Встроенная оперативная память объемом 520 КБайт.

Конструкция

На верхней стороне контроллера расположены:

1. Клемма перекидного реле 1

2. Клемма реле 2

3. Клемма реле 3

4. Клемма реле 4

5. Клемма реле 5

На лицевой стороне контроллера расположены элементы индикации и управления:

6. Двухцветный пользовательский светодиод (STAT)

7. Светодиод индикации наличия питания (PWR)

8. Пользовательская кнопка

На нижней стороне контроллера расположены:

9. Разъем Ethernet RJ45

10. Клемма дискретных входов 4-5

11. Клемма дискретных входов 1-3

12. Клемма питания 12-48В DC

На лицевой панели контроллера также расположены:

13. Разъем MicroUSB

14. Внутренняя дополнительная пользовательская кнопка

Размеры и масса

• Габаритные размеры корпуса: 130 x 76 x 57 мм.

• Ширина корпуса 76мм, что составляет около 4,3 стандартных модулей для DIN-рейки (17,5мм).

• Возможность крепления корпуса к DIN-рейке 35мм.

• Масса: 250 г

Ревизии

Ревизии процессорного модуля

• v1.3

  • Установлена микросхема расширителя портов PCA9535 вместо PCF8575.

• v1.2

  • Добавлена возможность аппаратного сброса контроллера через внутреннюю кнопку процессорного модуля (доступная через отверстие в корпусе)

• v1.1

  • Начальная версия

Ревизии материнской платы

• v1.2

  • Начальная версия

Интерфейсы

Wi-Fi/Bluetooth

• Wi-Fi 802.11b/g/n (2.4 GHz() до *150 Мбит/с.

• Bluetooth v4.2 BR/EDR с поддержкой спецификации BLE.

Ethernet

Используется встроенный в микроконтроллер ESP32 IEEE-802.3-совместимый MAC.

В качестве Ethernet PHY используется микросхема LAN8720A подключенная по интерфейсу RMII.

Основные характеристики PHY

• В процессорном модуле реализован вариант подключения PHY без использования дополнительного кварцевого резонатора или генератора.

• Тактовые импульсы частотой 50 МГц генерируются самим микроконтроллером ESP32.

Схема подключения

Микросхема Ethernet PHY подключена к следующим выводам микроконтроллера ESP32:

Вывод ESP32	Функция
IO25	ETH_RXD0
IO26	ETH_RXD1
IO27	ETH_CRS_DV
IO19	ETH_TXD0
IO22	ETH_TXD1
IO21	ETH_TXDEN
IO23	ETH_MDC
IO18	ETH_MDIO
IO17	50MHZ CLK OUT

Внешняя периферия

Светодиоды и кнопки

На процессорном модуле установлены светодиоды и кнопки:

• Индикатор наличия питания - зеленый светодиод PWR.

• Два светодиода (зеленый и красный) STAT управляемые с микросхемы расширителя портов GPIO.

• Основная пользовательская кнопка FUNC.

• Опционально дополнительная внутренняя пользовательская кнопка USER (в зависимости от ревизии процессорного модуля E1-CPU).

Примечание

Функция светодиодов STAT и кнопки FUNC во время работы контроллера определяется установленным программным обеспечением.

• Светодиоды подключены к расширителю портов GPIO:

  • красный светодиод подключен к выводу 0 расширителя,

  • зеленый светодиод - к выводу 1 расширителя.

  Подробнее об управлении светодиодами см. раздел «Расширители портов GPIO» данной документации.

• Кнопка FUNC подключена напрямую к выводу IO0 ESP32. Логика работы кнопки инверсная: при замыкании кнопки на входе микроконтроллера будет присутствовать уровень логического 0.

  Примечание

  Удерживание нажатой кнопки FUNC при включении питания, переводит контроллер в режим прошивки ПО.

• Опциональная пользовательская кнопка USER подключается к расширителю портов GPIO на порт 2. Логика работы кнопки инверсная.

Реле

Контроллер содержит 5 реле со следующими характеристиками:

• Максимальный коммутируемый ток - 16А

• Максимальное коммутируемое - 250В переменного тока.

• Гальваническая изоляция между контактами реле - 1000В.

Предупреждение

Реле не имеют защиты от перегрузки и перегрева. При превышении номинальных характеристик реле и контроллер могут быть повреждены.

Выходы реле:

• Реле 1 имеет тип выхода Перекидной контакт и выведено на трехконтактную винтовую клемму с шагом контактов 5мм

• Реле 2-5 имеют тип выхода NO контакт и выведены на двухконтактные винтовые клеммы с шагом контактов 5мм.

Дискретные входы

Контроллер содержит 6 дискретных входов типа Сухой контакт, выведенных на две внешние четырехконтактные винтовые клеммы с шагом контактов 3.5мм.

Замыкание дискретного входа должно производиться на общий контакт GND.

Предупреждение

Соблюдайте внимательность при подключении дискретных входов. Не допускайте подачи напряжения на дискретные входы, на плате установлены подтягивающие резисторы к 5В.

Внутренняя периферия

Часы реального времени (RTC)

На процессорном модуле установлена микросхема часов реального времени PCF8563 (или аналог).

Микросхема подключена к внутренней шине I2C модуля. Адрес микросхемы на шине I2C - 0x51.

Для питания RTC предусмотрена установка элемента питания с напряжением 3В формфактора CR1220.

См.также

• ESP32 GPIO & RTC GPIO

Шина I2C

Шина I2C используется для подключения различных периферийных устройств и выведена на следующие выводы микроконтроллера:

Вывод ESP32	Назначение
IO4	I2C SCL
IO5	I2С SDA

Рекомендованная частота шины: 100кГц (Standard mode) или 400кГц (Fast mode). Данные режимы поддерживают большинство периферийных микросхем.

Шина I2C также выведена на 40-pin разъем расширения и используется для подключения внешних периферийных устройств.

EEPROM

EEPROM процессорного модуля

На процессорном модуле установлена микросхема энергонезависимой памяти EEPROM AT24C64 (или аналог) объемом 64Кбит (8 КБайт).

Назначение данной памяти - хранение аппаратной конфигурации платы или текущего состояния контроллера.

Адрес микросхемы памяти на шине I2C - 0x54.

JTAG

На процессорном модуле предусмотрены площадки для подключения разъема JTAG.

Назначение выводов разъема JTAG - стандартное для ARM 10-pin разъема.

См.также

• Работа с отладчиком JTAG CJMCU-232H в esp-idf

Назначение выводов

Ниже приведено назначение выводов разъема JTAG процессорного модуля и подключение его к отладчику CJMCU-232H:

Вывод	Назначение	Вывод ESP32	Отладчик
1	+3.3V
2	TMS	IO14	AD3
3	GND
4	TCK	IO13	AD0
5	GND
6	TDO	IO15	AD2
7	N.C.
8	TDI	IO12	AD1
9	GND		GND
10	EN

Расширитель портов GPIO

Расширитель портов процессорного модуля

Для увеличения количества портов GPIO процессорного модуля на модуле установлена микросхема расширителя портов GPIO PCF8575 или PCA9535 (начиная с ревизии 1.3 процессорного модуля), подключенная к шине I2C.

Адрес на шине I2C - 0x20.

Используемые порты расширителя процессорного модуля

Канал	Функция	Описание
0	RED_LED	Красный статусный светодиод на лицевой панели контроллера
1	GREEN_LED	Зеленый статусный светодиод на лицевой панели контроллера
2	USER_BUTTON	Опциональная внутренняя пользовательская кнопка для контроллеров версии v1
3
4
5
6
7
8	GPIO5	Вход/выход. Выведен 40-pin разъем
9	GPIO6	Вход/выход. Выведен 40-pin разъем
10	GPIO7	Вход/выход. Выведен 40-pin разъем
11	GPIO8	Вход/выход. Выведен 40-pin разъем
12	GPIO9	Вход/выход. Выведен 40-pin разъем
13	GPIO10	Вход/выход. Выведен 40-pin разъем
14	GPIO11	Вход/выход. Выведен 40-pin разъем
15

Логика управления светодиодами для ревизий процессорного модуля 1.1 и 1.2: логический уровень 0 - светодиод включен, логический уровень 1 - светодиод выключен. По умолчанию после включения питания на выходах расширителя портов устанавливается логический уровень 1 (светодиоды выключены).

Логика управления светодиодами для ревизии процессорного модуля 1.3: логический уровень 0 - светодиод выключен, логический уровень 1 - светодиод включен. По умолчанию после включения питания на выходах расширителя портов устанавливается логический уровень 0 (светодиоды выключены).

Состояние опциональной пользовательской кнопки для ревизии модуля 1.1 определяется следующими логическими уровнями на входе расширителя портов: 0 - кнопка замкнута (нажата), 1 - кнопка разомкнута. В последующих ревизиях процессорного модуля данная кнопка не используется.

Внутренние разъёмы

Выводы модуля ESP32-WROOM-32

Назначение выводов модуля ESP32-WROOM-32 на процессорном модуле E1-CPU

Вывод	ESP32	Назначение	Описание
1	GND		Общий.
2	3.3V		Питание модуля.
3	EN		Аппаратный сброс модуля.
4	I36	GPI3	Вход прерывания от расширителя портов GPIO процессорного модуля. Выведен на периферийный разъем.
5	I39	UART2_RX	Линия RX порта UART2. Выведена на периферийный разъем.
6	I34	UART1_RX	Линия RX порта UART1. Выведена на периферийный разъем.
7	I35	GPI4	Вход. Выведен на периферийный разъем.
8	IO32	GPIO1	Вход/выход. Выведен на периферийный разъем. Зарезервирован под CAN_TXD.
9	IO33	UART1_TX	Линия TX порта UART1. Выведена на периферийный разъем.
10	IO25	ETHERNET_RXD0	Подключение внешнего Ethernet PHY.
11	IO26	ETHERNET_RXD1	Подключение внешнего Ethernet PHY.
12	IO27	ETHERNET_CRS_DV	Подключение внешнего Ethernet PHY.
13	IO14	SPI_CLK/JTAG_TMS	Линия SPI_CLK. Выведена на периферийный разъем и разъем JTAG.
14	IO12	SPI_MISO/JTAG_TDI	Линия SPI_MISO. Выведена на периферийный разъем и разъем JTAG.
15	GND		Общий.
16	IO13	SPI_MOSI/JTAG_TCK	Линия SPI_MOSI. Выведена на периферийный разъем и разъем JTAG.
17			Не используется.
18			Не используется.
19			Не используется.
20			Не используется.
21			Не используется.
22			Не используется.
23	IO15	GPIO2/JTAG_TDO	Вход/выход. Выведена на периферийный разъем и разъем JTAG. Зарезервирован под CAN_RXD.
24	IO2	UART2_TX	Линия RX порта UART2. Выведена на периферийный разъем.
25	IO0	BUTTON	Кнопка FUNC на лицевой панели контроллера. Используется также для входа в режим прошивки при включении питания.
26	IO4	I2C_SCL	Линия I2C_SCL. Выведена на периферийный разъем.
27	IO16	GPIO0	Вход/выход. Выведен на периферийный разъем. Зарезервирован для SPI_CS.
28	IO17	ETHERNET_CLK_50M	Подключение внешнего Ethernet PHY.
29	IO5	I2C_SDA	Линия I2C_SDA. Выведена на периферийный разъем.
30	IO18	ETHERNET_MDIO	Подключение внешнего Ethernet PHY.
31	IO19	ETHERNET_TXD0	Подключение внешнего Ethernet PHY.
32	NC		Не подключен.
33	IO21	ETHERNET_TXDEN	Подключение внешнего Ethernet PHY.
34	RXD0	UART0_RX	Линия UART_RX для прошивки и вывода системных сообщений (консоль).
35	TXD0	UART0_TX	Линия UART_TX для прошивки и вывода системных сообщений (консоль).
36	IO22	ETHERNET_TXD1	Подключение внешнего Ethernet PHY.
37	IO23	ETHERNET_MDC	Подключение внешнего Ethernet PHY.
38	GND

Разъём 40-pin на процессорной плате

Назначение контактов 40-pin разъема процессорного модуля E1-CPU

Контакт	Название	Назначение E1-CPU
1	+5.0V	Питание процессорного модуля +5В.
2	+5.0V	Питание процессорного модуля +5В.
3	GND	Общий.
4	GND	Общий.
5	ETH_TXN	Подключение внешнего трансформатора к Ethernet PHY.
6	ETH_TXP	Подключение внешнего трансформатора к Ethernet PHY.
7	ETH_RXN	Подключение внешнего трансформатора к Ethernet PHY.
8	ETH_RXP	Подключение внешнего трансформатора к Ethernet PHY.
9	ETH_LED1	Подключение внешнего светодиода к Ethernet PHY.
10	ETH_LED0	Подключение внешнего светодиода к Ethernet PHY.
11	GND	Общий.
12	SPI_MOSI	Линия SPI_MOSI. Подключена к выводу IO13 ESP32.
13	GPIO0	Вход/выход. Подключен в выводу IO16 ESP32. Зарезервирован для SPI_CS.
14	SPI_MISO	Линия SPI_MISO. Подключена к выводу IO12 ESP32.
15	SPI_CLK	Линия SPI_CLK. Подключена к выводу IO14 ESP32.
16	GND	Общий.
17	I2C_SCK	Линия I2C_SCK. Подключена к выводу IO4 ESP32.
18	I2C_SDA	Линия I2C_SDA. Подключена к выводу IO5 ESP32.
19	GND	Общий.
20	UART1_RX	Линия UART1_RX. Подключена к выводу I34 ESP32 (только вход).
21	UART1_TX	Линия UART1_TX. Подключена к выводу IO33 ESP32.
22	UART2_TX	Линия UART2_TX. Подключена к выводу IO2 ESP32.
23	UART2_RX	Линия UART2_RX. Подключена к выводу I39 ESP32 (только вход).
24	GND	Общий.
25	GPIO1	Вход/выход. Подключен к выводу IO32 ESP32. Зарезервирован для CAN_TX.
26	GPIO2	Вход/выход. Подключен к выводу IO15. Зарезервирован для CAN_RX.
27	GND	Общий.
28	GPIO3	Вход. Подлючен к выводу I36 ESP32. Зарезервирован для INT1 (сигнал прерывания от расширителя портов).
29	GPIO4	Вход. Подключен к выводу I35 ESP32. Зарезервирован для INT2 (сигнал прерывания от модулей расширения).
30	GPIO5	Вход/выход. Подключен к расширителю портов GPIO IO1_0
31	GPIO6	Вход/выход. Подключен к расширителю портов GPIO IO1_1
32	GPIO7	Вход/выход. Подключен к расширителю портов GPIO IO1_2
33	GPIO8	Вход/выход. Подключен к расширителю портов GPIO IO1_3
34	GPIO9	Вход/выход. Подключен к расширителю портов GPIO IO1_4
35	GPIO10	Вход/выход. Подключен к расширителю портов GPIO IO1_5
36	GPIO11	Вход/выход. Подключен к расширителю портов GPIO IO1_6
37	CPU_RESET	Аппаратный сброс ESP32.
38	GND	Общий.
39	USB_DN	Не используется.
40	USB_DP	Не используется.

Разъём 40-pin на материнской плате

Назначение контактов 40-pin разъема материнской платы PD-76-R5 (v1)

Контакт	Название	Назначение PD76-R5
1	+5.0V	Питание процессорного модуля +5В
2	+5.0V	Питание процессорного модуля +5В
3	GND	Общий
4	GND	Общий
5	ETH_TXN	Подключение внешнего трансформатора к Ethernet PHY
6	ETH_TXP	Подключение внешнего трансформатора к Ethernet PHY
7	ETH_RXN	Подключение внешнего трансформатора к Ethernet PHY
8	ETH_RXP	Подключение внешнего трансформатора к Ethernet PHY
9	ETH_LED1	Подключение внешнего светодиода к Ethernet PHY
10	ETH_LED0	Подключение внешнего светодиода к Ethernet PHY
11	GND	Общий
12	SPI_MOSI	Reserved (JXM)
13	GPIO0	Reserved (JXM)
14	SPI_MISO	Reserved (JXM)
15	SPI_CLK	Reserved (JXM)
16	GND	Общий
17	I2C_SCK	Reserved (JXM)
18	I2C_SDA	Reserved (JXM)
19	GND	Общий
20	UART1_RX	Выведен на 4-й контакт разъёма UART1
21	UART1_TX	Выведен на 3-й контакт разъёма UART1
22	UART2_TX	Не используется
23	UART2_RX	Не используется
24	GND	Общий
25	GPIO1	Выведен на 3-й контакт разъёма IO1
26	GPIO2	Выведен на 4-й контакт разъёма IO1
27	GND	Общий
28	GPIO3	Выход. Прерывание от расширителя портов GPIO
29	GPIO4	Выход. Прерывание от модуля JXM
30	GPIO5	Не используется
31	GPIO6	Не используется
32	GPIO7	Не используется
33	GPIO8	Не используется
34	GPIO9	Не используется
35	GPIO10	Не используется
36	GPIO11	Не используется
37	CPU_RESET	Не используется
38	GND	Общий
39	USB_DN	Не используется
40	USB_DP	Не используется

Разъём UART1

Тип разъема: MICRO JST

Контакт	Назначение
1	SERIAL_ID_VOLTAGE
2	GND
3	UART1_TX (40-pin)
4	UART1_RX (40-pin)

Разъём IO1

Тип разъема: MICRO JST

Контакт	Назначение
1	IO_ID_VOLTAGE
2	GND
3	GPIO1 (40-pin)
4	GPIO2 (40-pin)

Разъём JXM

Предупреждение

Формат разъёма JXM изменен в следующих версиях. Использование не рекомендуется.

JXM PLD-2x6-2.54

Контакт	Назначение	Описание
1	SLOT_ID0_ADC	Для задания номера слота. Используется модулем для определения номера слота в который он установлен.
2	SLOT_ID1_ADC	Для задания номера слота. Используется модулем для определения номера слота в который он установлен.
3	PWR_5V	Питание +5В
4	PWR_3V3	Питание +3.3В
5	GND	Общий
6	I2C_SCL	Шина I2C (общая для всех модулей)
7	I2C_SDA	Шина I2C (общая для всех модулей)
8	SPI_MOSI	Шина SPI (общая для всех модулей)
9	SPI_MISO	Шина SPI (общая для всех модулей)
10	SPI_SCK	Шина SPI (общая для всех модулей)
11	MOD_SEL	Вход Chip Select для выбора модуля/микросхемы SPI (активируется низким логическим уровнем)
12	MOD_INT	Выход прерывания от модуля (низкий логический уровень). Схема должна обеспечивать работы по монтажному ИЛИ - выход открытый коллектор.

JXM PLD-2x2-2.54

Контакт	Назначение	Описание
1	IO_3	Выведен на внешнюю клемму.
2	IO_2	Выведен на внешнюю клемму.
3	IO_4	Выведен на внешнюю клемму. (может не использоваться для 3-х контактного модуля)
4	IO_1	Выведен на внешнюю клемму.

Консоль

На плате процессорного модуля установлен преобразователь интерфейса USB-UART на микросхеме CP2102, а на лицевую панель контроллера выведен разъем MicroUSB.

Электропитание

Предусмотрены следующие варианты электропитания:

• От внешнего стабилизированного источника постоянного тока через внешнюю клемму.

  Примечание

  • Рекомендуемый (номинальный) диапазон входных напряжений от 12В до 48В

  • Максимальный диапазон входного напряжения питания составляет от 9 до 56В.

  • Необходимо применять стабилизированный источник постоянного тока мощностью не менее 5Вт.

• По технологии Passive PoE через разъем порта Ethernet.

  Примечание

  • Рекомендуемое номинальное входное напряжение питания Passive PoE - от 12 до 48В.

  • Полярность подключения не имеет значения.

Примечание

При одновременной подаче напряжения питания и на внешнюю клемму, и на разъем Ethernet питание будет осуществляться от внешней клеммы.

Предупреждение

Гальваническая развязка цепей питания в контроллере отсутствует.

Программное обеспечение

См.также

Установка

Официально поддерживаемое программное обеспечение:

• ESPHome - прошивка ESP32 для работы с Home Assistant.

• ESP-IDF - официальный SDK от Espressif для разработки на ESP32.

Примечание

Возможно также использовать любое другое программное обеспечение для ESP32: Tasmota, Arduino и другие.

Прошивка контроллера

Микроконтроллер ESP32 имеет возможность прошивки по выделенному интерфейсу UART0 (выводы IO34 и IO35 модуля ESP32).

Для прошивки достаточно подключить плату процессорного модуля к компьютеру по интерфейсу USB, через разъем MicroUSB на лицевой панели контроллера.

Примечание

При использовании штатных средств для прошивки микроконтроллеров ESP32 переключение в режим загрузчика при прошивке производится автоматически.

Примечание

• Процессорный модуль во время прошивки может быть запитан от разъема MicroUSB.

• Питание нижней платы контроллера при этом осуществляться не будет.

Меры безопасности

• Во время эксплуатации и технического обслуживания контроллера следует соблюдать требования ГОСТ 12.3.019-80, «Правил эксплуатации электроустановок потребителей» и «Правил охраны труда при эксплуатации электроустановок потребителей».

• Любые подключения к прибору и работы по его техническому обслуживанию следует производить только при отключенном питании контроллера и подключенных к нему исполнительных механизмов.

• Физический доступ к контроллеру при монтаже и обслуживании должен быть разрешен только квалифицированному обслуживающему персоналу.

• Не допускается попадание влаги на контакты выходных соединителей и внутренние элементы контроллера.

• Контроллер запрещено использовать при наличии в атмосфере кислот, щелочей, масел и иных агрессивных веществ.

• Контроллер не предназначен для использования на объектах, потенциально представляющих опасность для жизни и здоровья окружающих.

• Не допускается подключать прибор к локальной сети Ethernet с выходом в сеть Internet без обеспечения надежных средств межсетевой защиты.

Монтаж

Устройство может быть установлено в шкафу электрооборудования или другом месте, в котором должна быть обеспечена защита устройства от попадания влаги, грязи и посторонних предметов, а также отсутствие вибрации.

Примечание

Для лучшего охлаждения внутренних элементов корпус устройства необходимо устанавливать в вертикальном положении.

Для установки следует:

• Убедиться в наличии свободного пространства для подключения устройства и прокладки проводов.

• Надежно закрепить устройство на DIN-рейке или на вертикальной поверхности с помощью винтов.

Для демонтажа с DIN-рейки следует:

• В проушину защелки вставить острие отвертки.

• Отжать защелку вниз.

• Отвести контроллер от DIN-рейки.

Условия эксплуатации

• Температура окружающей среды: 0..+40 С.

• Относительная влажность воздуха до 80% без конденсации влаги.

• Закрытые взрывобезопасные помещения без агрессивных паров и газов.

Рекомендации по подключению

Для обеспечения надежности электрических соединений рекомендуется использовать медные многожильные кабели. Концы кабелей следует зачистить, потом залудить их или использовать кабельные наконечники. Жилы кабелей следует зачищать так, чтобы их оголенные концы после подключения к контроллеру не выступали за пределы клеммника.

Общие требования к линиям соединений:

• Во время прокладки кабелей следует выделить линии связи, соединяющие устройство с датчиками или другими устройствами, в самостоятельные трассы, располагая их отдельно от силовых кабелей, а также от кабелей, создающих высокочастотные и импульсные помехи.

• Для защиты входов устройства от влияния электромагнитных помех линии связи контроллера следует экранировать. В качестве экранов могут быть использованы специальные кабели с экранирующими оплетками.

• В линии питания контроллера рекомендуется устанавливать фильтры сетевых помех.

• В случае управления силовым оборудованием рекомендуется устанавливать искрогасящие фильтры на линии коммутации данного оборудования.

Ограничения

Предупреждение

Устройство не предназначено для использования на объектах, потенциально представляющих опасность для жизни и здоровья окружающих, а также в системах жизнеобеспечения и других критически важных системах.

Полезные ссылки

• ESP32 Pin list - Список пинов ESP32 и их функции.