任务介绍（自命题）

1. 设计一款基于ESP32（芯片、模组两者均可使用）的WiFi最小系统PCB
2. 包含：USB转串口、复位/烧录电路和板载天线
3. 支持Arduino/ESP-IDF开发
4. 主要器件：需在DigiKey官网上有货且正常售卖

方案介绍

该电路是基于ESP32-C6-MINI-1无线MCU的低功耗物联网核心板，集成了锂电池充电、3.3V稳压、USB通信、Qwiic/I2C扩展、状态指示和常用IO引出，适合无线传感、智能控制等应用。

图0 项目设计框图

模块介绍

基于设计要求，主控芯片选用ESP32-C6 Mini-1，全新构建的最小系统板包含一个2针JST连接器，用于连接单节锂离子（LiPo）电池，用于电池供电应用，该模块具有广泛的外围设备选项，包括SPI、UART、LPUART、I2C、I2S、LED PWM、USB串行/JTAG控制器、ADC等。这些外围设备中的许多都可以映射到任何GPIO引脚。其LED系统采用三色指示方案——电源运行（红色）、状态指示（蓝色）以及充电指示（黄色）。

ESP32-C6 Mini-1芯片Digikey链接：

ESP32-C6 Mini-1

原理图和PCB Layout图

图1 原理图

该电路设计思路如下：

1.电源管理与锂电池充电

USB供电与锂电池切换：

VBUS由USB-C接口（J3）输入，通过D2（23V 1A肖特基二极管）防止反向电流，供电给后级电路。

Q1（P沟MOS，DMG2305UX） 实现VBUS与锂电池（VBATT）自动切换，保证USB插入时优先用USB供电，拔掉USB时自动切换到电池。

锂电池充电管理：

U1（MCP73831） 是线性锂电池充电IC，负责对J1（JST 2.0mm）连接的单节锂电池充电。

D1（黄LED） 及其限流电阻R1用于充电状态指示。

R2设定充电电流，常见为4.7k对应约200mA。

3.3V稳压输出

U2（RT9080-3.3） 是3.3V LDO，输入为D2后端（USB或电池），输出3.3V为主控和外设供电。

C3、C4为输入输出滤波电容，保证电源稳定。

2.主控与外围接口

主控芯片：

U3（ESP32-C6-MINI-1），支持WiFi 6、BLE 5，适合无线通信应用。

引脚扩展：

J4、J5分别引出常用GPIO（如IO2~IO5、IO18、IO19、RX、TX等），便于外部扩展。

J2（Qwiic接口） 通过I2C（SCL/SDL）扩展传感器或外设，R8/R9为上拉电阻。

USB通信：

J3（USB-C） 直接连接到ESP32的USB D+/D-，用于固件下载、调试或USB设备通信。

R10/R11（5.1k） 为USB Type-C识别电阻，确保兼容性。

3.控制与指示

按键：

SW1（RESET） 复位主控，SW2（BOOT） 进入下载模式，均配有去抖电容和上拉/下拉电阻。

LED指示：

D3（蓝）、D4（红） 通过限流电阻R6、R13分别连接到主控IO，可用于状态指示或用户自定义功能。

测试点：

TP1~TP4便于调试和信号测试。

图2 PCB Layout

该电路PCB Layout采用4层板，顶底为信号层，中间两层为电源层（VCC GND），ESP32-C6 Mini-1、USB放置于底层，其它器件放置于顶层，ESP32-C6 Mini-1天线区域设置为禁止布线层，防止电磁干扰。滤波电容放置于对应IC芯片管脚附近，保证去噪效果。左右放置2.54排针用于引出IO资源，板子底部防止Qwiic接口。

模块规格和管脚定义

规格

管脚定义

NOTE：

通用I/O引脚注意事项： MCU的工作电压为3.3V。请确保连接到通用I/O引脚的输入电压不超过3.3V，否则可能损坏芯片。锂电池推荐Lithium Ion Battery - 1250mAh (IEC62133 Certified)。

板上设置及标识

​心得体会

通过学习ESP32参考设计，学习实践完成4层板的绘制。