ESP32-S3-Touch-LCD-1.83 使用教程

产品介绍

产品简介

ESP32-S3-Touch-LCD-1.83 是一款微雪 (Waveshare) 设计的高性能、高集成的微控制器开发板。在较小的板型下,板载了 1.83 英寸电容液晶屏、高度集成的电源管理芯片、六轴传感器 (三轴加速度计与三轴陀螺仪)、RTC 和低功耗音频编解码芯片等外设,方便开发并嵌入应用到产品中。

产品特性

  • 搭载 ESP32-S3R8 高性能 Xtensa 32 位 LX7 双核处理器,主频高达 240MHz
  • 支持 2.4GHz Wi-Fi (802.11 b/g/n) 和 Bluetooth 5 (LE),板载天线
  • 内置 512KB 的 SRAM 和 384KB ROM,叠封 8MB PSRAM 和外接 16MB Flash
  • 采用 Type-C 接口,提高了用户的使用便捷性和设备的兼容性
  • 板载 1.83 英寸电容触摸液晶屏,240 × 284 分辨率,65K 彩色
  • 内置 ST7789P 驱动芯片和 CST816D 电容触控芯片,分别使用 SPI 和 I2C 接口通信,不占用过多接口引脚资源
  • 板载 QMI8658 六轴惯性测量单元 (3 轴加速度、3 轴陀螺仪),可检测运动姿态、计步等功能
  • 板载 PCF85063 RTC 芯片,通过 AXP2101 接入电池,实现不间断供电
  • 板载 PWR、BOOT 两个可自定义功能的侧边按钮,方便使用按钮进行自定义功能开发
  • 板载 3.7V 1.2mm 锂电池充放电接口
  • 引出 1 路 I2C、1 路 UART 和 1 路 USB 焊盘,可供外接设备和调试使用,灵活配置外设功能
  • 板载 Micro SD 卡槽,支持存储扩展与快速数据传输,便于实现数据记录与媒体播放等功能,并简化系统电路设计
  • AXP2101 提供高效的电源管理方案,支持输出多路可配置电压,集成充电与电池管理功能,有助于延长电池寿命
  • 触摸屏透过率高,响应快,寿命长

液晶屏幕参数

ESP32-S3-Touch-LCD-1.83 screen.png

资源简介

  • 板载 ESP32-S3R8,支持 Wi-Fi 和蓝牙,240MHz 运行频率,叠封 8MB PSRAM,如图中①
  • 板载 AXP2101 高集成度电源管理芯片,如图中②
  • 板载 ES8311 低功耗音频编解码芯片,如图中③
  • 板载 ES7210 ADC 芯片实现回声消除电路,如图中④
  • 板载 MX1.25 喇叭接口,如图中⑤
  • 板载 1.2mm 锂电池接口,如图中⑥
  • 板载 Type-C 接口,用于烧录程序和日志打印,如图中⑦
  • 板载 16MB NOR-Flash,用于存储数据,如图中⑧
  • 板载贴片麦克风阵列,用于麦克风输入及回声消除,如图中⑨
  • 板载贴片天线,支持 2.4GHz Wi-Fi 和 Bluetooth 5 (LE),如图中⑩
  • 板载预留 GPIO 焊盘,引出可用 IO 功能引脚,方便扩展使用,如图中⑪
  • 板载 QMI8658 六轴惯性测量单元 (IMU),包含一个 3 轴陀螺仪和一个 3 轴加速度计,如图中⑫
  • 板载 PCF85063 RTC 时钟芯片,如图中⑬
  • 板载 BOOT 按键,用于设备启动和功能调试,如图中⑭
  • 板载 PWR 电源按键,可控制电源通断,支持自定义功能,如图中⑮
  • 板载 1.83 英寸屏幕接线端子,如图中⑯
  • 板载扬声器功放芯片,如图中⑰
  • 板载 Micro SD 卡槽,如图中⑱


引脚定义


产品尺寸




使用说明

ESP32-S3-Touch-LCD-1.83 目前提供 Arduino IDE 和 ESP-IDF 两种开发工具和框架,提供了灵活的开发选择,你可以根据项目需求和个人习惯选择适合的开发工具。

开发工具介绍


Arduino IDE

Arduino IDE是一款便捷灵活、方便上手的开源电子原型平台。不需要太多基础,简单学习后,你也可以快速地进行开发。同时,Arduino 拥有庞大的全球用户社区,提供了海量的开源代码、项目示例和教程,还有丰富的库资源,封装了复杂功能,让开发者能快速实现各种功能。


ESP-IDF

ESP-IDF,全称Espressif IDE,是乐鑫科技为 ESP系列芯片推出的专业开发框架。它使用C语言开发,包括编译器、调试器、烧录工具等,可在命令行下或使用集成开发环境(如 Visual Studio Code 配合 Espressif IDF 插件)进行开发,插件提供代码导航、项目管理、调试等功能。


这两种开发方式各有其优势,开发者可以根据自身需求和技能水平进行选择。Arduino 适合初学者和非专业人士,因其简单易学、上手快。而对于有专业背景或对性能要求较高的开发者,ESP-IDF 是更好的选择,它提供了更高级的开发工具和更强的控制能力,适用于复杂项目的开发。


器件准备

  • ESP32-S3-Touch-LCD-1.83 x1
  • SD卡 x1
  • 锂电池 x1
若搭配锂电池使用,必须采取必要的防护措施。产品的塑料外壳仅用于对电路板和电池进行基本隔离防护,一般使用情况下是安全的。但在实际使用和存储过程中,用户仍需注意防潮、防高温、防跌落和磕碰,同时避免过充或过放电。长时间不使用时建议拆除电池进行存储,并确保锂电池不会长时间处于低电量状态。如果自行选配电池,请务必选择安全合规且带有保护功能,可耐高温的锂电池产品,切勿使用价格低廉且品质低劣的产品。

锂电池使用注意事项

  • 锂聚合物和锂离子电池很不稳定。如果充电或使用不当,可能会导致火灾,人身伤害和财产损失。
  • 对电池组充电和放电时,切勿极性连接错误。请勿选用其他劣质的充电器或充电板对锂电池进行充电。
  • 请勿混用和使用旧电池和新电池,避免使用其他品牌的电池。
  • 如需另购锂电池产品,须确保电池参数与锂电池扩展板兼容,推荐选择正规的电池厂家,并需要自行老化测试确保锂电池能够稳定安全工作。
  • 锂电池具有循环寿命,请在达到使用寿命或使用两年时(以先到者为准),用新电池更换旧电池。
  • 请妥善放置电池类产品,远离易燃易爆类物品,远离儿童,避免因保管不慎,引发安全事故。
在操作前,建议先浏览目录,快速了解文档结构。为顺利操作,请仔细阅读FAQ,提前了解可能的问题。文档中所有资料均提供超链接,方便下载。

Arduino开发

本章介绍 Arduino 环境搭建,包括 Arduino IDE、ESP32板管理、相关库的安装,程序编译下载及示例程序测试,帮助用户掌握开发板,便于二次开发。 


环境搭建

下载和安装 Arduino IDE

  • 点击访问Arduino官网,选择对应的系统和系统位数下载。

  • 运行安装程序,全部默认安装即可。
环境设置是在 Windows 10 系统下进行,Linux和Mac用户可访问Arduino-esp32环境搭建参考

安装 ESP32 开发板

  • ESP32相关主板在Arduino IDE使用,须先安装“esp32 by Espressif Systems”开发板的软件包
  • 根据板安装要求进行安装,一般推荐“在线安装”, 若在线安装失败,则使用“离线安装
  • 安装教程,详见:Arduino 板管理教程
  • ESP32-S3-Touch-LCD-1.83 所需开发板安装说明
板名称板安装要求版本号要求
esp32 by Espressif Systems“离线”安装/“在线”安装≥3.0.5

安装库

  • 在安装 Arduino 库时,通常有两种方式可供选择:在线安装 和 离线安装若库安装要求离线安装,则必须使用提供的库文件
    对于大多数库,用户可以通过 Arduino 软件的在线库管理器轻松搜索并安装。然而,一些开源库或自定义库未被同步到 Arduino 库管理器中,因此无法通过在线搜索获取。在这种情况下,用户只能通过离线方式手动安装这些库。
  • 库安装教程,详见:Arduino 库管理教程
  • ESP32-S3-Touch-LCD-1.83 库文件存放于示例程序中,点击此处跳转:ESP32-S3-Touch-LCD-1.83示例程序
  • ESP32-S3-Touch-LCD-1.83 库文件安装说明
库名称说明版本库安装要求
Arduino_DriveBusCST816触摸芯片驱动库——“离线”安装
GFX_Library_for_ArduinoST7789的GFX图形化库v1.4.9可“在线”或“离线”安装
lvglLVGL图形化库v8.4.0“在线”安装后需复制demos文件夹至src,建议使用“离线”安装
Mylibrary开发板引脚宏定义——“离线”安装
SensorLibPCF85063、QMI8658传感器驱动库v0.2.1可“在线”或“离线”安装
lv_conf.hLVGL配置文件——“离线”安装

运行第一个 Arduino 程序

折叠
如果你刚入门学习ESP32和Arduino,还不知道如何创建、编译、烧录和运行Arduino ESP32程序,那么请展开看看,希望可以帮助到你!

新建工程

  • 运行Arduino IDE,选择 File -> New Sketch

  • 输入代码:
void setup() {
  // put your setup code here, to run once:
  Serial.begin(115200);
}

void loop() {
  // put your main code here, to run repeatedly:
  Serial.println("Hello, World!");
  delay(2000);
}
  • 保存代码工程,选择 File -> Save As...;在弹出的菜单选择保存工程路径,并输入工程名,如 Hello_World,点击保存

编译和烧录程序

  • 选择对应的开发板,以ESP32S3主板为例:

①. 点击选择下拉框选项“Select Other Board and Port”;
②. 搜索需要的开发板型号“esp32s3 dev module”并选择;
③. 选择COM口
④. 保存选择。

  • 若ESP32S3主板只有USB口,须打开(Enable)USB CDC,如下图所示:


  • 编译并上传程序:

①. 编译程序;②. 编译并下载程序;③. 下载成功。

  • 打开串口监视窗口,程序每隔2秒会打印“Hello World!”,运行情况如下所示:


示例程序


  • ESP32-S3-Touch-LCD-1.83 示例程序
示例程序基础例程说明依赖库
01_HelloWorld展示了基本的图形库功能,也可以用于测试显示屏的基础性能以及随机文本显示效果GFX_Library_for_Arduino
02_Drawing_board展示了基本的图形库功能,也可以用于测试显示屏的基础性能以及随机文本显示效果GFX_Library_for_Arduino,Arduino DriveBus
03_GFX_AsciiTable根据屏幕尺寸,在显示屏上按行列打印ASCII字符GFX_Library_for_Arduino
04_GFX_ESPWiFiAnalyzer在ST7789显示器上绘制WiFi频段信号强度GFX_Library_for_Arduino
05_GFX_Clock一个简单的ST7789时钟示例,通过简单的标记指针和时间管理实现时钟GFX_Library_for_Arduino
06_GFX_PCF85063_simpleTime显示当前时间SensorLib,GFX_Library_for_Arduino
07_LVGL_PCF85063_simpleTime在LVGL下使用PCF85063 RTC 模块在 ST7789 显示屏上显示当前时间LVGL,SensorLib
08_LVGL_QMI8658_ui使用 LVGL 进行图形显示,与 QMI8658 IMU 通信以获取加速度计和陀螺仪数据LVGL,SensorLib
09_LVGL_ArduinoLVGL演示LVGL,Arduino DriveBus
  • ESP32-S3-Touch-LCD-1.83 选择型号
    • 以ESP32-S3-Touch-LCD-1.83为例


折叠

01_HelloWorld

【硬件连接】


  • 使用USB线把板子接入电脑


【代码分析】


  • 显示初始化 :
if (!gfx->begin()) {
   USBSerial.println("gfx->begin() failed!");
 }
  • 清屏并显示文本 :
 gfx->fillScreen(BLACK);
 gfx->setCursor(10, 10);
 gfx->setTextColor(RED);
 gfx->println("Hello World!");
  • 动图显示 :
 gfx->setCursor(random(gfx->width()), random(gfx->height()));
 gfx->setTextColor(random(0xffff), random(0xffff));
 gfx->setTextSize(random(6), random(6), random(2));
 gfx->println("Hello World!");

【运行效果】


  • 本示例演示了如何使用 Arduino GFX 库和 Arduino DriveBus 库控制 ST7789 显示屏,通过动态变化的文本展示了基本的图形库功能。该代码也可以用于测试显示屏的基础性能以及随机文本显示效果。


折叠

02_Drawing_board

【硬件连接】


  • 使用USB线把板子接入电脑

【代码分析】


  • 显示屏初始化与亮度渐变动画 :
 gfx->begin();
 gfx->fillScreen(WHITE);
 for (int i = 0; i <= 255; i++) {
   gfx->Display_Brightness(i);
   gfx->setCursor(30, 150);
   gfx->setTextColor(BLUE);
   gfx->setTextSize(4);
   gfx->println("Loading board");
   delay(3);
 }

【运行效果】


  • 本示例演示了如何使用ESP32通过I2C接口控制CST816触摸控制器和TCA9554 GPIO扩展器,同时使用Arduino GFX库来驱动ST7789显示屏。


折叠

03_GFX_AsciiTable

【硬件连接】


  • 使用USB线把板子接入电脑

【代码分析】


  • 初始化显示屏 :
if (!gfx->begin()) {
   USBSerial.println("gfx->begin() failed!");
 }
  • 计算行列并标注编号 :这里根据显示屏的尺寸计算出可以显示的列数和行数。然后分别使用两个循环,设置不同的文本颜色,在显示屏上打印出行和列的编号,以便在后续绘制 ASCII 字符时可以方便地确定字符的位置。
int numCols = LCD_WIDTH / 8;
int numRows = LCD_HEIGHT / 10;

// 标注行编号
gfx->setTextColor(GREEN);
for (int x = 0; x < numRows; x++) {
    gfx->setCursor(10 + x * 8, 2);
    gfx->print(x, 16);
}

// 标注列编号
gfx->setTextColor(BLUE);
for (int y = 0; y < numCols; y++) {
    gfx->setCursor(2, 12 + y * 10);
    gfx->print(y, 16);
}
  • 绘制 ASCII 字符表 :
char c = 0;
for (int y = 0; y < numRows; y++) {
    for (int x = 0; x < numCols; x++) {
        gfx->drawChar(10 + x * 8, 12 + y * 10, c++, WHITE, BLACK);
    }
}

【运行效果】



04_GFX_ESPWiFiAnalyzer

【硬件连接】


  • 使用USB线把板子接入电脑

【代码分析】


  • setup() :

初始化串口通信;
设置 WiFi 为站点模式并断开连接;
初始化显示屏,获取屏幕尺寸并计算各种绘图参数;
设置屏幕背景为黑色,绘制标题栏。

  • loop() :

扫描 WiFi 网络并获取网络信息,包括信道、RSSI、BSSID 和 SSID;
统计每个信道上的网络数量、噪声水平和峰值信号强度;
清除旧的图形并根据扫描结果绘制新的图形,包括信号强度椭圆和网络信息文本;
打印扫描到的网络数量和噪声最小的信道;
绘制图形基线和信道编号;
根据条件进入低功耗模式。

【运行效果】


  • 本示例演示了在ST7789显示器上绘制WiFi频段信号强度示例,实现WiFi分析器的功能。


折叠

05_GFX_Clock

【硬件连接】


  • 使用USB线把板子接入电脑

【代码分析】


  • 时针、分针、秒针的绘制 :
void redraw_hands_cached_draw_and_erase() {
    gfx->startWrite();
    draw_and_erase_cached_line(center, center, nsx, nsy, SECOND_COLOR, cached_points, sHandLen + 1, false, false);
    draw_and_erase_cached_line(center, center, nhx, nhy, HOUR_COLOR, cached_points + ((sHandLen + 1) * 2), hHandLen + 1, true, false);
    draw_and_erase_cached_line(center, center, nmx, nmy, MINUTE_COLOR, cached_points + ((sHandLen + 1 + hHandLen + 1) * 2), mHandLen + 1, true, true);
    gfx->endWrite();
}

【运行效果】


  • 本示例演示了一个简单的ST7789时钟示例,通过简单的标记指针和时间管理实现时钟示例


折叠

06_GFX_PCF85063_simpleTime

【硬件连接】


  • 使用USB线把板子接入电脑

【代码分析】


  • loop() :
  • 首先获取当前时间,如果当前时间与上一次显示的时间不同,则进行以下操作:
    • 清除上一次显示时间的区域,通过填充一个矩形实现,以便更新时间显示时不会出现重叠。
    • 设置文本颜色为黑色,并设置文本大小为 3。
    • 调用getCenteredX函数计算当前时间字符串在屏幕上居中显示的 X 坐标。
    • 设置光标位置并打印当前时间字符串,实现时间的更新显示。
    • 将当前时间字符串复制到previousTimeString,以便下次判断时间是否变化。

【运行效果】


  • 本示例演示了使用PCF85063 RTC 模块在 ST7789 显示屏上显示当前时间,每秒检索时间并仅在时间发生变化时更新显示


折叠

07_LVGL_PCF85063_simpleTime

【硬件连接】


  • 使用USB线把板子接入电脑

【代码分析】


  • setup() :

初始化串口通信,以 115200 的波特率准备可能的串口调试;
尝试连接 PCF85063 实时时钟芯片,如果连接失败则进入死循环;
设置实时时钟的初始时间为 2025年10月23日15时23分49秒;
初始化显示屏,设置屏幕亮度;
初始化 LVGL,并注册日志输出函数(如果启用了日志功能;
配置 LVGL 的显示驱动和绘图缓冲区,以及初始化输入设备驱动(虽然是一个虚拟的指针输入设备驱动)
创建定时器用于定期触发 LVGL 的时钟更新
创建一个标签并设置初始文本为 “Initializing...”

  • loop() :

调用 lv_timer_handler让 LVGL 处理图形界面的任务;
每秒钟检查一次时间是否更新,如果是,则获取实时时钟的当前时间,通过串口输出,并将时间格式化为特定格式后更新标签的文本内容,同时设置标签的字体为 lv_font_montserrat_40。

【运行效果】


  • 本示例演示了在LVGL下使用PCF85063 RTC 模块在 ST7789 显示屏上显示当前时间,每秒检索时间并仅在时间发生变化时更新显示,对比时间刷新效果更佳


折叠


08_LVGL_QMI8658_ui

【硬件连接】


  • 使用USB线把板子接入电脑

【代码分析】


  • my_disp_flush() :

这个函数是 LVGL 显示驱动的刷新函数。它负责将 LVGL 的绘图缓冲区内容刷新到显示屏上;
根据不同的颜色格式设置,调用 gfx 对象的相应函数来绘制位图到特定的区域;
最后通知 LVGL 显示刷新已完成。

  • loop() :

调用 lv_timer_handler让 LVGL 处理图形界面的任务;
检查 qmi(QMI8658 传感器对象)是否有新数据准备好。如果有,尝试获取加速度数据和陀螺仪数据,并通过串口输出;
同时,将加速度数据更新到 LVGL 的图表上,以便实时显示加速度在三个轴上的变化情况;
通过 delay(20)增加数据轮询的频率,以确保及时获取传感器数据并更新显示。

【运行效果】


  • 本示例演示了使用 LVGL 进行图形显示,与 QMI8658 IMU 通信以获取加速度计和陀螺仪数据


折叠

09_LVGL_Arduino

【硬件连接】


  • 使用USB线把板子接入电脑

【运行效果】


本示例演示了LVGL Widgets示例,动态状态下帧率可达20~30帧

【LVGL组件的使用】


使用LVGL框架开发时可以依据lvgl官方文档提供的组件说明来调用组件LVGL8.3 Documents

下面是Arduino IDE的LVGL实际组件调研案例

ESP-IDF开发

本章介绍 ESP-IDF 环境搭建,包括 Visual Studio、Espressif IDF插件的安装,程序编译下载及示例程序测试,帮助用户掌握开发板,便于二次开发。 


环境搭建

下载和安装 Visual Studio

  • 打开VScode官网的下载页面,选择对应系统和系统位数进行下载

  • 运行安装包后,其余均可以默认安装,但这里为了后续的体验建议,建议在此处勾选框中的1、2、3项

    • 第一二项开启后,可以直接通过鼠标右键文件或者目录打开VSCode,可以提高后续的使用体验.
    • 第三项开启后,选择打开方式时,可以直接选择VSCode
环境设置是在 Windows 10 系统下进行,Linux和Mac用户可访问ESP-IDF环境搭建参考

安装Espressif IDF插件

  • 国内部分区域安装,一般推荐“在线安装”, 若因网络因素无法在线安装,则使用“离线安装”。
  • 安装Espressif IDF插件教程,详见:安装Espressif IDF插件教程

运行第一个 ESP-IDF 程序

折叠
如果你刚入门学习ESP32和ESP-IDF,还不知道如何创建、编译、烧录和运行ESP-IDF程序,那么请展开看看,希望可以帮助到你!

新建项目




创建例程

  • 使用快捷键 F1 ,输入esp-idf:show examples projects


  • 选择你当前的IDF版本


  • 以Hello world例程为例

①选择对应例程
②其readme会说明该例程适用于什么芯片(下文有介绍例程怎么使用与文件结构,这里略)
③点击创建例程

  • 选择放置例程的路径,要求无例程同名文件夹


修改COM口

  • 此处显示使用对应的COM口,点击可以修改对应COM口
  • 请根据设备对应COM口进行选择(可通过设备管理器查看)
  • 若出现下载失败的情况请点击复位按键1秒以上或进入下载模式,等待 PC 端重新识别到设备后再次下载


修改驱动对象

  • 选择我们需要驱动的对象,也就是我们的主芯片为ESP32S3


  • 选择openocd的路径,这里对我们没有影响,所以我们随便选择一个即可



其余状态栏简介

①.ESP-IDF开发环境版本管理器,当我们的工程需要区分开发环境版本时,可以通过安装不同版本的ESP-IDF来分别管理,当工程使用特定版本时,可以通过使用它来切换
②.设备烧录COM口,选择以将编译好的程序烧录进芯片上
③.set-target 芯片型号选择,选择对应的芯片型号,如:ESP32-P4-Nano需要选择 esp32p4 为目标芯片
④.menuconfig,点击修改sdkconfig配置文件内容,项目配置详细资料
⑤.fullclean 清理按钮,当工程编译报错或其他操作污染编译内容时,通过点击清理全部编译内容
⑥. Build 构建工程,当一个工程满足构建时,通过此按钮进行编译
⑦.当前下载方式,默认为UART
⑧.flash烧录按钮,当一个工程Build构建通过时,选择对应开发板COM口,点击此按钮可以将编译好的固件烧录至芯片
⑨.monitor开启烧录口监控,当一个工程Build-->flash后,可通过点击此按钮查看烧录、调试口输出的l0g,以便观察应用程序是否正常工作
⑩.Debug调试
⑪.Build Flash Monitor 一键按钮,用于连续执行Build-->Flash-->Monitor,常被称作小火苗

编译、烧录、串口监视

  • 点击我们之前介绍的 编译,烧录,打开串口监视器按键


  • 编译可能需要较长时间才能完成,尤其是在第一次编译时


  • 在此过程中,ESP-IDF可能会占用大量CPU资源,因此可能会导致系统卡顿
  • 若是新工程首次烧录程序,将需要选择下载方式,选择 UART


  • 后续也可在 下载方式 处进行修改(点击即可弹出选项)


  • 因为板载自动下载电路,无需手动操作即可自动下载
  • 下载成功后,自动进入串口监视器,可以看到芯片输出对应的信息并提示10S后重启



使用IDF 示例程序

下文以使用“ESP32-S3-LCD-1.47-Demo”为例介绍工程的两种打开方式及使用的一般步骤、ESP-IDF工程项目详解,若使用其他工程,操作步骤类推。

软件内部打开

  • 打开 VScode 软件,选择文件夹打开示例

ESP32-S3-AMOLED-1.91-study-16.png

  • 选择提供的 ESP-IDF 下的示例,点击选择文件(位于 示例程序/Demo/ESP-IDF 路径下)



软件外部打开

  • 正确选择工程目录,打开工程,否则会影响后续程序编译烧录


  • 连接设备后,选择好COM口和型号,点击下方编译并烧录即可实现程序控制


ESP-IDF工程项目详解

  • 组件(Component):ESP-IDF中的组件是构建应用的基本模块,每个组件通常是相对独立的代码库或库,能实现特定的功能或服务,可以被应用程序或是其他组件重复使用,类似于Python开发中的库的定义。
    • 组件的引用:Python开发环境中引入库只需要“import 库名或路径”即可,而ESP-IDF基于C语言基础,引入库是通过CMakeLists.txt进行配置和定义的。
    • CmakeLists.txt的作用:ESP-IDF编译时编译工具CMake会首先通过读取工程目录的顶层CMakeLists.txt的内容来读取构建规则,识别需要编译的内容。当在CMakeLists.txt中引入了需要的组件、程序后,编译工具CMake会根据索引导入每个所需要编译的内容。编译过程如:


修改COM口

  • 此处显示使用对应的COM口,点击可以修改对应COM口
  • 请根据设备对应COM口进行选择(可通过设备管理器查看)
  • 若出现下载失败的情况请点击复位按键1秒以上或进入下载模式,等待 PC 端重新识别到设备后再次下载


修改驱动对象

  • 选择我们需要驱动的对象,下图以主芯片为ESP32S3 以例(用户根据手头实物板子的主控芯片对应设置)

ESP32-S3-AMOLED-1.91-study-08.png

  • 选择openocd的路径,这里对我们没有影响,所以我们随便选择一个即可

ESP32-S3-AMOLED-1.91-study-09.png

其余状态栏简介

①.ESP-IDF开发环境版本管理器,当我们的工程需要区分开发环境版本时,可以通过安装不同版本的ESP-IDF来分别管理,当工程使用特定版本时,可以通过使用它来切换
②.设备烧录COM口,选择以将编译好的程序烧录进芯片上
③.set-target 芯片型号选择,选择对应的芯片型号,如:ESP32-P4-Nano需要选择 esp32p4 为目标芯片
④.menuconfig,点击修改sdkconfig配置文件内容,项目配置详细资料
⑤.fullclean 清理按钮,当工程编译报错或其他操作污染编译内容时,通过点击清理全部编译内容
⑥. Build 构建工程,当一个工程满足构建时,通过此按钮进行编译
⑦.当前下载方式,默认为UART
⑧.flash烧录按钮,当一个工程Build构建通过时,选择对应开发板COM口,点击此按钮可以将编译好的固件烧录至芯片
⑨.monitor开启烧录口监控,当一个工程Build-->flash后,可通过点击此按钮查看烧录、调试口输出的l0g,以便观察应用程序是否正常工作
⑩.Debug调试
⑪.Build Flash Monitor 一键按钮,用于连续执行Build-->Flash-->Monitor,常被称作小火苗


编译、烧录、串口监视

  • 点击我们之前介绍的 编译,烧录,打开串口监视器按键


  • 编译可能需要较长时间才能完成,尤其是在第一次编译时

ESP32-S3-AMOLED-1.91-study-12.png

  • 在此过程中,ESP-IDF可能会占用大量CPU资源,因此可能会导致系统卡顿
  • 若是新工程首次烧录程序,将需要选择下载方式,选择 UART

ESP32-S3-AMOLED-1.91-study-13.png

  • 后续也可在 下载方式 处进行修改(点击即可弹出选项)

ESP32-S3-AMOLED-1.91-study-14.png

  • 因为板载自动下载电路,无需手动操作即可自动下载
  • 下载成功后,自动进入串口监视器,可以看到芯片输出对应的信息并提示10S后重启

ESP32-S3-AMOLED-1.91-study-15.png


使用IDF 示例程序

下文以使用“ESP32-S3-LCD-1.47-Demo”为例介绍工程的两种打开方式及使用的一般步骤、ESP-IDF工程项目详解,若使用其他工程,操作步骤类推。

软件内部打开

  • 打开 VScode 软件,选择文件夹打开示例

ESP32-S3-AMOLED-1.91-study-16.png

  • 选择提供的 ESP-IDF 下的示例,点击选择文件(位于 示例程序/Demo/ESP-IDF 路径下)

ESP32-S3-AMOLED-1.91-study-17.png


软件外部打开

  • 正确选择工程目录,打开工程,否则会影响后续程序编译烧录

ESP32-S3-AMOLED-1.91-study-18.png

  • 连接设备后,选择好COM口和型号,点击下方编译并烧录即可实现程序控制

ESP32-S3-AMOLED-1.91-study-19.png

ESP-IDF工程项目详解

  • 组件(Component):ESP-IDF中的组件是构建应用的基本模块,每个组件通常是相对独立的代码库或库,能实现特定的功能或服务,可以被应用程序或是其他组件重复使用,类似于Python开发中的库的定义。
    • 组件的引用:Python开发环境中引入库只需要“import 库名或路径”即可,而ESP-IDF基于C语言基础,引入库是通过CMakeLists.txt进行配置和定义的。
    • CmakeLists.txt的作用:ESP-IDF编译时编译工具CMake会首先通过读取工程目录的顶层CMakeLists.txt的内容来读取构建规则,识别需要编译的内容。当在CMakeLists.txt中引入了需要的组件、程序后,编译工具CMake会根据索引导入每个所需要编译的内容。编译过程如:

ESP32-P4 VSCode ESP-IDF GettingStart 240906 02.png

示例程序

Demo-flow-01.png

  • ESP32_S3_Touch_Lcd_1_83 示例程序
示例程序基础例程说明
01_AXP2101通过移植后的XPowersLib驱动AXP2101获取电源相关数据
02_lvgl_demo_v9运行LVGL V9的demo
03_esp-brookesia运行esp-brookesia的示例,v0.4.2版本依赖
04_Immersive_block使用qmi8658沉浸式体验块状体随重力方向倾倒
05_Spec_Analyzer使用LVGL实现简单的音频拾音分析仪
06_videoplayer使用LVGL实现从SD卡中读取AVI视频播放,携带音频播放

01_AXP2101

【程序说明】


  • 本示例演示了在使用ESP-IDF移植XPowersLib,通过移植后的XPowersLib驱动AXP2101获取电源相关数据

【硬件连接】


  • 将开发板接入电脑

【代码分析】


  • i2c_init:初始化 I2C 主设备,为与其他设备(如 PMU)进行通信做准备
    • 配置 I2C 参数,包括设置主设备模式、指定 SDA 和 SCL 引脚、启用上拉电阻以及确定时钟频率
    • 安装 I2C 驱动,将配置应用到实际的硬件上
  • pmu_register_read:从 PMU 的特定寄存器读取一系列字节数据
    • 进行参数检查,确保传入的参数有效,避免无效的读取操作
    • 分两步进行 I2C 操作,先发送要读取的寄存器地址,然后读取数据。在读取过程中,根据要读取的字节长度进行不同的处理,确保数据的准确读取。同时,处理 I2C 通信过程中的错误情况,返回相应的状态码以便上层代码判断读取是否成功

【运行效果】


  • 此示例不会点亮屏幕
  • 串口监视器显示参数:芯片温度,是否正在充电,是否放电,是否待机状态,Vbus是否连接,Vbus是否良好,充电器状态,电池电压,Vbus电压,系统电压,电池百分比

ESP-S3-touch-lcd-1.83-idf-01.png

02_lvgl_demo_v9

【程序说明】


  • 本示例运行LVGL V9的示例程序

【硬件连接】


  • 将开发板接入电脑

【运行效果】



03_esp-brookesia

【程序说明】


  • 本示例演示了使用esp-brookesia框架运行的ui界面

【硬件连接】


  • 将开发板接入电脑

【运行效果】



04_Immersive_block

【程序说明】


  • 本示例演示了qmi8658驱动效果,实现多个块沉浸式跟随重力倾倒

【硬件连接】


  • 将开发板接入电脑

【运行效果】



05_Spec_Analyzer

【程序说明】


  • 本示例实现麦克风拾音功能,使用FFT分析音频并且显示到屏幕上

【硬件连接】


  • 将开发板接入电脑

【运行效果】



06_videoplayer

【程序说明】


  • 本示例演示了从sd卡读取AVI视频文件播放,可播放音频

【硬件连接】


  • 将开发板接入电脑

【运行效果】



【自定义视频】


用户可以通过下述步骤自定义音频播放片段(需要有一定编程基础)

  • 选择您想要播放的视频(例如 a.mp4)
  • 安装 ffmpeg 工具
    • 通过ffmpeg转换视频文件为avi格式
ffmpeg -i a.mp4 -vcodec mjpeg -s '分辨率宽度'x'分辨率高度' -r 30 -q:v 2 -acodec pcm_s16le -ar 44100 -ac 2 a.avi
    • 将转换好的avi格式的文件放入sd卡中的/avi/目录下
    • 将sd卡插入开发板中
  • 编译烧录即可


Flash固件的烧录与擦除


  • 当前示例程序有提供测试固件,可通过直接烧录测试固件来测试板载设备功能正常与否
  • bin文件路径:
    ..\ESP32-S3-Touch-LCD-1.83-Demo\Firmware

资料

原理图

示例程序

数据手册

ESP32-S3

其他器件


软件

其他资料链接

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