Früher gehörte es zum guten Ton, mit jedem elektrischen Gerät auch einen Schaltplan oder Skizzen beizulegen. An diese Tradition knüpfen wir gerne an, denn was wir damals aus Schaltplänen lernen konnten, hat uns schließlich alle weitergebracht.
Die Elektronik des neuen hörberts, erkennbar am Aufdruck V2.0, verwendet den ESP32 Prozessor von Espressif. Viele Schnittstellen sind nach Außen geführt, damit wir für hörbert auch in Zukunft Erweiterungen anbieten können, wie wir das bisher schon immer getan haben.
hörbert kann mit unserer Playlist-Language PlaLa haarklein konfiguriert werden. Wir erweitern die PlaLa ständig um mehr Befehle.
Tinkerport
Über den Tinkerport spielen wir in der Fertigung hörberts Firmware auf. Hier sind alle Signale herausgeführt, die man zum Programmieren braucht. Die Platine braucht keine zusätzliche Stromversorgung über die Batterieklammern, wenn man hier an VCC eine Spannung von 3.3V bereitstellt. Über den Tinkerport bespielen wir in unserer Produktion alle hörberts mit ihrer Firmware. Dazu verwenden wir einen FT232R USB-Seriell Adapter
Encoder
Als Lautstärkeregler und Ein/Ausschalter verwenden wir einen Dreh-Encoder mit 24 Positionen und Push-Funktion. Die Signale liegen direkt am ESP32 an, damit wir hörbert auch aus dem Deep Sleep Mode per Interrupt aufwecken können, ohne den ULP zu verwenden.
Mikrofon
Wir verwenden ein PDM (Pulse Density Modulation) Mikrofon SPH0644, dessen Spannungsversorgung auf unserer Platine direkt mit einer LED verbunden ist. Wenn die LED nicht leuchtet, hat das Mikrofon auch keine Spannung, und kann daher auch nicht „heimlich“ Aufnahmen machen.
An/Aus + Analogeingang
Für die externe Steuerung mit separaten Tastern führen wir ein GPIO und einen Analogport nach Außen. Damit können wir hörbert per Interrupt aus dem Deep-Sleep Mode aufwecken, ohne den ULP zu verwenden. Außerdem lassen sich über den Analogeingang weitere Bedienelemente abfragen.
Powerport
Den Powerport haben wir für eine externe Spannungsversorgung vorgesehen. Hier können bis zu 6V an VBAT_REVPROT eingespeist werden, oder direkt 3,3V an VCC. Zudem steht hier der i2c Bus zur Verfügung und eine I/O-Leitung des I/O Expanders.
Expansion Port
Am Expansion Port stehen 2 I/O Leitungen zur Verfügung, eine davon ist mit dem ESP32 verbunden, die andere mit dem I/O Controller. Die Spannungsversorgung des Expansion Ports ist schaltbar, sodass externe Erweiterungen nicht permanent mit Strom versorgt werden müssen. Natürlich liegt hier auch der i2c Bus an.
SD-Card Slot
Der SD-Card Slot ist für 1-Bit Kommunikation bestückt. Der Card Detection Switch ist beschaltet, wird aber in neuen Firmware-Versionen nicht mehr benutzt. Der Write Protect Schalter ist nicht beschaltet, weil SD-Card Verlängerungen und Micro-SD Cards ihn sowieso nicht unterstützen.
Achtung, Falle! Hier liegt IO2 an, darum kann ein Programmierkabel am Tinkerport die Funktion der SD-Card stören.
Verpolungsschutz
Der Verpolungsschutz per FET erspart uns den Spannungsabfall durch eine Diode in Reihenschaltung.
Spannungsversorgung
Der hocheffiziente TPS62902 Buck Regulator stellt 3.3V zur Verfügung und macht einen zusätzlichen LDO für niedrige Lasten überflüssig. Darum ist der 3V3 LDO auch nicht bestückt.
Ein 1V8 LDO versorgt separat den Audio-Verstärker
Spannungsmessung
Für die Spannungsmessung verwenden wir einen Analog-Eingang des ESP32 an einem Spannungsteiler. Den Spannungsteiler schalten wir nur zur Messung ein, um Strom zu sparen.
I/O Expander
Der I/O Expander SX1503 bietet 2 Ports mit 8 GPIOs. Hier liegt die Tastaturmatrix (3 Spalten zu 4 Zeilen) an, sowie alle Signale, die am ESP32 keinen Platz mehr gefunden haben.
Verstärker
Der Class-D Verstärker TLV320DAC3120 liefert sein Mono-Signal an den/die Lautsprecher und an die kabelgebundene Kopfhörerschnittstelle. Eine Alternativbestückung mit einem Stereo-Verstärker ist möglich, aber ungetestet.
Stereo-Kopfhörer lassen sich über Bluetooth anbinden.
Mikroprozessor
Wir verbauen das größte ESP32-WROVER Modul mit 16MB Flash, um genug Platz für zukünftige Erweiterungen zu haben. Das ESP32-WROVER Modul stellt WiFi (2,4GHz), Bluetooth (BLE und Classic) über eine eingebaute Antenne zur Verfügung. Wir nutzen für die Kommunikation auf der Leiterplatte einen i2c Bus mit 400KHz.
