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 2.16 英寸电容触摸高清 AMOLED 屏，480 × 480 分辨率，16.7M 彩色，能清晰地显示彩色图片
• 使用 AMOLED 屏幕，具有更高的对比度、更广的视角、丰富的色彩和快速的响应时间，视觉效果更优秀，同时具备纤薄设计、低功耗和灵活性等优点
• 内置 CO5300 驱动芯片和 CST9220 电容触控芯片，分别使用 QSPI 和 I2C 接口通信，不占用过多接口引脚资源
• 配备双麦克风阵列，可实现降噪和回声消除等音频算法，适合精准的语音识别和近场 / 远场语音唤醒应用
• 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 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 MX1.25 锂电池充放电接口
• 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

板载资源​

1. ESP32-S3R8 Wi-Fi 和蓝牙 SoC，240MHz 运行频率，叠封 8MB PSRAM
2. 16MB NOR Flash
3. AXP2101 高集成度的电源管理芯片
4. 板载贴片天线 支持 2.4GHz Wi-Fi (802.11 b/g/n) 和 Bluetooth 5 (LE)
5. Type‑C 接口 ESP32‑S3 USB 接口，用于烧录程序和日志打印
6. MX1.25 锂电池接口 MX1.25 2PIN 连接器，可用于接入 3.7V 锂电池，支持充放电
7. 板载 IPEX 1 代天线座 通过切换电阻可选择外接天线
8. Micro SD 卡槽
9. 双麦克风设计 配合回声消除电路，能够更高质量地采集音频
10. GPIO 18 按键 支持自定义功能
11. PWR 电源按键 可控制电源通断，支持自定义功能
12. BOOT 按键 用于设备启动和功能调试
13. 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
14. 屏幕接口

产品尺寸​

本章节包含以下部分，请按需阅读：

• Arduino 入门教程
• 配置开发环境
• 示例程序

Arduino 入门教程​

初次接触 Arduino ESP32 开发，想要快速上手？我们为您准备了一套通用的 入门教程。

• 第0节 认识 ESP32
• 第1节 安装和配置 Arduino IDE
• 第2节 Arduino 基础知识
• 第3节 数字输出/输入
• 第4节 模拟输入
• 第5节 脉冲宽度调制 (PWM)
• 第6节 串行通信 (UART)
• 第7节 I2C 通信
• 第8节 SPI 通信
• 第9节 Wi-Fi 基础用法
• 第10节 网页服务器
• 第11节 蓝牙 (Bluetooth)
• 第12节 LVGL 图形界面开发
• 第13节 综合项目

请注意：该教程使用 ESP32-S3-Zero 作为教学示例，所有硬件代码均基于其引脚布局。在动手实践前，建议您对照手中的开发板引脚图，确认引脚配置无误。

配置开发环境​

1. 安装和配置 Arduino IDE​

请参考 安装和配置 Arduino IDE 教程 下载安装 Arduino IDE 并添加 ESP32 支持。

2. 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。
• 可从 此链接 的 Arduino 目录中，下载 ESP32-S3-Touch-AMOLED-2.16 开发板的示例程序包。包内的 Arduino\libraries 目录已包含本教程所需的全部库文件。

安装步骤：

1. 下载 示例程序包。

2. 将其 Arduino\libraries 目录下的所有文件夹（Arduino_DriveBus、GFX_Library_for_Arduino 等）复制到 Arduino 的库文件夹中。

   信息

   Arduino 库文件夹的路径通常是：c:\Users\<用户名>\Documents\Arduino\libraries。

   也可以在 Arduino IDE 中通过 文件 > 首选项，查看“项目文件夹位置”来定位。库文件夹就是此路径下的 libraries 文件夹。

3. 其他安装方式请参考：Arduino 库管理教程。

示例程序​

Arduino 示例程序位于 示例程序包 的 Arduino/examples 目录中。

01_HelloWorld​

程序说明​

• 本示例演示了如何使用 Arduino GFX 库控制 SH8601 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

硬件连接​

• 将开发板接入电脑

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​

02_GFX_AsciiTable​

程序说明​

• 本示例通过使用 Arduino GFX 库在 ESP32 上展示了如何在 SH8601 显示屏上显示一个基本的 ASCII 字符表格。代码的核心功能是初始化显示屏，并根据屏幕尺寸，在显示屏上按行列打印 ASCII 字符

硬件连接​

• 将开发板接入电脑

代码分析​

• 数据总线和图形显示对象的创建

  • 这里创建了一个用于与显示屏通信的数据总线对象 bus，使用特定的引脚配置进行初始化。然后创建了一个图形显示对象 gfx，传入数据总线、复位引脚、旋转角度、是否为 IPS 屏以及显示屏的宽度和高度等参数

   Arduino_DataBus *bus = new Arduino_ESP32QSPI(
      LCD_CS /* CS */, LCD_SCLK /* SCK */, LCD_SDIO0 /* SDIO0 */, LCD_SDIO1 /* SDIO1 */,
      LCD_SDIO2 /* SDIO2 */, LCD_SDIO3 /* SDIO3 */);
  
   Arduino_GFX *gfx = new Arduino_SH8601(bus, -1 /* RST */,
      0 /* rotation */, false /* IPS */, LCD_WIDTH, LCD_HEIGHT);
  

• 绘制行列编号和字符表

  • 首先设置文本颜色为绿色，在显示屏上逐个打印行号。然后设置文本颜色为蓝色，打印列号。接着使用循环逐个绘制字符，组成字符表，每个字符使用白色前景和黑色背景

   gfx->setTextColor(GREEN);
   for (int x = 0; x < numRows; x++) {
      gfx->setCursor(10 + x * 8, 2);
      gfx->print(x, 16);
   }
   gfx->setTextColor(BLUE);
   for (int y = 0; y < numCols; y++) {
      gfx->setCursor(2, 12 + y * 10);
      gfx->print(y, 16);
   }
  
   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​

03_LVGL_AXP2101_ADC_Data​

程序说明​

• 本示例演示了 LVGL 下使用 XPowers 库进行电源管理，并且提供 PWR 自定义按钮控制亮屏、熄屏动作

硬件连接​

• 将开发板接入电脑

代码分析​

• 亮屏熄屏实现函数

    void toggleBacklight() {
    USBSerial.println(backlight_on);
    if (backlight_on) {
        for (int i = 255; i >= 0; i--) {
        gfx->Display_Brightness(i);
        delay(3);
        }
    } else {
        for (int i = 0; i <= 255; i++) {
        gfx->Display_Brightness(i);
        delay(3);
        }
    }
    backlight_on = !backlight_on;
    }
  

运行效果​

04_LVGL_QMI8658_ui​

程序说明​

• 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

硬件连接​

• 将开发板接入电脑

代码分析​

• setup：负责初始化各种硬件设备和 LVGL 图形库环境

  • 串口初始化：USBSerial.begin(115200) 为串口调试做准备
  • 触摸控制器初始化：不断尝试初始化触摸控制器 FT3168，如果初始化失败则打印错误信息并延迟等待，成功后打印成功信息
  • 图形显示初始化：初始化图形显示设备 gfx，设置亮度，并打印 LVGL 和 Arduino 的版本信息。接着初始化 LVGL，包括注册打印回调函数用于调试，初始化显示驱动和输入设备驱动。创建并启动 LVGL 的定时器，最后创建一个标签并设置初始文本为 “Initializing...”
  • 创建图表：创建一个图表对象 chart，设置图表的类型、范围、数据点数量等属性，并为加速度的三个轴添加数据系列
  • 加速度传感器初始化：初始化加速度传感器 qmi，配置加速度计和陀螺仪的参数，启用它们，并打印芯片 ID 和控制寄存器信息

• loop

  • lv_timer_handler()：这是 LVGL 图形库中的一个重要函数，用于处理图形界面的各种定时器事件、动画更新、输入处理等任务。在每个循环中调用这个函数可以确保图形界面的流畅运行和及时响应交互操作
  • 读取加速度传感器数据：如果加速度传感器数据准备好，读取加速度数据并通过串口打印出来，同时更新图表显示加速度数据。如果陀螺仪数据准备好，读取陀螺仪数据并通过串口打印出来。最后添加一个小的延迟，增加数据 polling 的频率

运行效果​

05_LVGL_Widgets​

程序说明​

• 本示例演示了 LVGL Widgets 示例，动态状态下帧率可达 50~60 帧，通过优化 SH8601 显示库可实现更佳流畅的帧率，实际可对比 ESP-IDF 环境下启用双缓存、双加速的场景

硬件连接​

• 将开发板接入电脑

代码分析​

• setup：负责初始化各种硬件设备和 LVGL 图形库环境
  • 串口初始化：USBSerial.begin(115200) 为串口调试做准备
  • I²C 总线初始化：Wire.begin(IIC_SDA, IIC_SCL); 初始化 I²C 总线，用于与其他 I²C 设备通信
  • 扩展芯片初始化：创建并初始化扩展芯片 expander，设置引脚模式为输出，并进行一些初始的引脚状态设置
  • 触摸控制器初始化：不断尝试初始化触摸控制器 FT3168，如果初始化失败则打印错误信息并延迟等待，成功后打印成功信息
  • 图形显示初始化：初始化图形显示设备 gfx，设置亮度，并获取屏幕的宽度和高度。然后初始化 LVGL，包括注册打印回调函数用于调试，设置触摸控制器的电源模式为监控模式，初始化显示驱动和输入设备驱动。创建并启动 LVGL 的定时器，创建一个标签并设置文本，最后调用 lv_demo_widgets() 展示 LVGL 的示例小部件
• loop
  • lv_timer_handler()：这是 LVGL 图形库中的一个重要函数，用于处理图形界面的各种定时器事件、动画更新、输入处理等任务。在每个循环中调用这个函数可以确保图形界面的流畅运行和及时响应交互操作
  • delay(5)：添加一个小的延迟，避免过度占用 CPU 资源

运行效果​

06_ES7210​

程序说明​

• 本示例演示了使用 I2S 驱动 ES7210 芯片，拾音并过滤人声

硬件连接​

• 将开发板接入电脑

运行效果​

• 拾音，屏幕无现象

07_ES8311​

程序说明​

• 本示例演示了使用 I2S 驱动 ES8311 芯片，将转换的二进制音频文件进行播放

硬件连接​

• 将开发板接入电脑

代码分析​

• es8311_codec_init：初始化 ES8311 音频编解码器
  • 创建一个 ES8311 编解码器的句柄 es_handle
  • 配置 ES8311 的时钟参数，包括主时钟和采样时钟的频率、时钟极性等
  • 初始化编解码器，设置音频分辨率为 16 位
  • 配置采样频率
  • 配置麦克风相关参数，如关闭麦克风、设置音量和麦克风增益
• setup：进行整体的初始化设置，包括串口、引脚、I2S 和 ES8311 编解码器
  • 初始化串口用于调试输出
  • 设置特定引脚为输出并置高
  • 配置 I2S 总线，设置引脚、工作模式、采样率、数据位宽、声道模式等
  • 初始化 I²C 总线
  • 调用 es8311_codec_init 函数初始化 ES8311 编解码器
  • 通过 I2S 总线播放一段预先定义的音频数据（canon_pcm）

运行效果​

• 播放音频文件，屏幕无现象

本章节包含以下部分，请按需阅读：

• ESP-IDF 入门教程
• 配置 ESP-IDF 开发环境
• 示例程序

ESP-IDF 入门教程​

初次接触 ESP32 ESP-IDF 开发，想要快速上手？我们为您准备了一套通用的 入门教程。

• 第0节 认识 ESP32
• 第1节 搭建环境
• 第2节 运行实例
• 第3节 创建项目
• 第4节 使用组件
• 第5节 调试程序
• 第6节 FreeRTOS
• 第7节 驱动外设
• 第8节 Wi-Fi 编程
• 第9节 BLE 编程

请注意：该教程使用 ESP32-S3-Zero 作为教学示例，所有硬件代码均基于其引脚布局。在动手实践前，建议您对照手中的开发板引脚图，确认引脚配置无误。

配置 ESP-IDF 开发环境​

安装 ESP-IDF 开发环境​

1. 前往 ESP-IDF Installation Manager 下载 ESP-IDF 安装管理器。这是乐鑫最新推出的跨平台安装工具，下文将演示如何使用其离线安装功能。

   在页面中点击 Offline Installer 标签，然后在筛选栏中选择 Windows 操作系统和你要安装的版本。

   
   

   确认选择无误后，点击下载按钮。浏览器将自动同时下载两个文件：一个是 ESP-IDF 离线整合包(.zst)，另一个是 ESP-IDF 安装器(.exe)。

   
   

   请耐心等待两个文件下载完成。

2. 下载完成后，双击运行 ESP-IDF 安装器(eim-gui-windows-x64.exe)。

   启动后，可在右上角将界面语言切换为中文。

   

   安装工具会自动检测同一目录下是否存在离线整合包。点击 从存档安装。

   
   

   接下来，选择安装路径。建议使用默认路径；若需自定义，请确保路径中不包含中文或空格。确认无误后，点击 开始安装。

   
   

3. 当看到如下界面时，表示 ESP-IDF 已安装成功。

   
   

4. 建议同时安装驱动程序。点击 完成安装，然后点击 安装驱动程序。

   
   

安装 Visual Studio Code 与 ESP-IDF 扩展​

1. 下载并安装 Visual Studio Code。

2. 安装时建议勾选 通过 Code 打开操作添加到 Windows 资源管理器文件上下文菜单,以便快速打开项目文件夹。

3. 在 VS Code 中,点击侧边活动栏中的  扩展图标(或使用快捷键 Ctrl + Shift + X)打开 扩展 视图。

4. 在搜索框中输入 ESP-IDF,找到 ESP-IDF 扩展并点击安装。

   
   

5. 当 ESP-IDF 扩展版本 ≥ 2.0 时,扩展会自动检测并识别上述步骤中安装的 ESP-IDF 环境,无需手动配置。

示例程序​

ESP-IDF 示例程序位于 示例程序包 的 ESP-IDF 目录中。

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

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​

• 本示例展示完整手机风格 UI 系统，包含状态栏、导航栏、应用启动器和手势交互等组件

硬件连接​

• 将开发板接入电脑

运行效果​

04_Immersive_block​

程序说明​

• 本示例通过 QMI8658 六轴传感器采集加速度数据，驱动 LVGL 图形库渲染的随机几何图形跟随设备倾斜方向移动

硬件连接​

• 将开发板接入电脑

代码分析​

• generate_random_shapes()：随机图形生成
  • 初始化随机数种子（基于系统时间），重置图形计数
  • 循环尝试生成图形，最多尝试 100 次获取有效位置（不与已生成图形重叠）
  • 有效位置判定：图形中心在屏幕内，且与所有已生成图形无重叠
  • 有效位置：更新 LVGL 对象位置（lv_obj_set_pos），存入图形数组
  • 无效位置：删除该 LVGL 图形对象，避免内存泄漏
• perform_level_calibration()：水平校准核心函数
  • 采集 200 个加速度样本，计算 X/Y 轴平均值作为偏差值（accel_bias_x/y）
  • 检测样本波动范围（X/Y 轴范围大于 0.1 则判定校准不稳定，自动重试）
  • 校准完成后设置 calibration_done 标志，打印偏差信息

运行效果​

05_Spec_Analyzer​

程序说明​

• 本示例展示实时音频频谱可视化分析仪，以 64 条彩色对称频谱条 + 峰值跟踪的形式，直观呈现音频的频率分布

硬件连接​

• 将开发板接入电脑

代码分析​

• timer_cb：LVGL 定时器回调函数，负责频谱可视化渲染
  • 画布与图层初始化：获取画布对象，初始化 LVGL 图层（图层渲染可提高刷新效率，避免闪屏），清屏（黑色背景）
  • 基础参数计算：计算频谱条宽度（画布宽度 / 64）、画布中心 Y 坐标（用于对称绘制）、频谱条间隙
  • 遍历渲染 64 条频谱条
  • 图层渲染完成：调用 lv_canvas_finish_layer 提交图层渲染，更新画布显示
• lv_example_canvas_10：画布初始化
  • 静态绘制缓冲区定义：使用 LV_DRAW_BUF_DEFINE_STATIC 定义 300×150 像素的 RGB565 格式绘制缓冲区
  • 画布创建：创建 LVGL 画布对象，设置尺寸并居中显示，绑定静态绘制缓冲区
  • 定时器创建：创建 33ms 定时器，绑定 timer_cb 回调函数，并将画布对象作为用户数据传入，实现定时渲染

运行效果​

XiaozhiAI（小智 AI）是一个基于 ESP32 开发板的开源 AI 语音聊天机器人项目，旨在将大语言模型（LLM）的通用智能赋予边缘设备。它提供了一套软硬件结合的解决方案，支持全双工语音对话及 IoT 设备控制，致力于协助开发者低成本、快速地构建高定制度的实体 AI 智能体。

本文演示如何为微雪电子支持小智 AI 的 ESP32 开发板烧录固件，包括无开发环境烧录（直接烧录预编译固件）和有开发环境烧录（从源码编译并烧录）两种方式。

0. 烧录固件流程参考​

1. 无开发环境烧录​

1.1 通过小智官方 GitHub 下载固件​

1. 访问 小智 GitHub 下载对应设备的固件文件，点击 Assets 展开全部文件列表：

   
   

2. 参考 Flash 固件的烧录与擦除教程 完成固件烧录。

1.2 通过微雪电子 GitHub 下载固件​

1. 访问 微雪 GitHub 仓库，根据需求选择合适版本的固件进行下载：

   
   

2. 参考 Flash 固件的烧录与擦除教程 完成固件烧录。

2. ESP-IDF 环境烧录​

2.1 通过小智 GitHub 下载工程​

访问 XiaoZhi AI Chatbot 仓库下载完整工程代码：

2.2 环境搭建​

参考 ESP-IDF 环境搭建教程 完成开发环境的配置。

2.3 配置编译​

1. 点击  选择目标设备，根据您的开发板选择对应的芯片型号（如 esp32s3）：

   
   

   提示

   设置目标设备时，ESP-IDF 会自动配置相应的工具链和库，此过程可能需要一些时间，请耐心等待。更多详情请参阅 官方文档。

2. 点击  打开 ESP-IDF 终端，执行 idf.py menuconfig 命令进入配置界面，选择 Xiaozhi Assistant:

   
   

3. 选择 Board Type 进入开发板类型选择：

   
   

4. 选择与您的开发板对应的产品型号：

   
   

5. 按 S 键保存配置并退出，然后点击  一键构建、烧录和监视图标，自动完成编译、烧录和串口监视。

2.4 开始配网​

1. 使用手机或电脑连接设备的 WiFi 热点：Xiaozhi-xxxxxx。连接成功后通常会自动跳转到配置页面，若未自动跳转，请手动在浏览器中访问 http://192.168.4.1。

2. 在网络配置页面选择要连接的 WiFi 名称（仅支持 2.4G 频段；若要连接 iPhone 热点，需在手机系统设置中开启最大兼容性），SSID 将自动填入，输入密码后点击 Connect 开始连接：

   
   

2.5 添加新设备到管理后台​

1. 确保设备已成功连接到互联网，此时设备会播报 6 位设备验证码（可重复唤醒设备再次播报）。

2. 访问 小智 AI 控制面板，如未注册请先完成账号注册并登录：

   

   

   
   

   
   

   
   

3. 输入 6 位验证码后，设备将自动激活并显示在设备管理页面，即可正常使用。

4. 说出唤醒词 "你好，小智" 即可唤醒设备，开始语音对话。

5. ESP32-S3-Touch-AMOLED-1.8 按键说明：

   • BOOT 按键：按下可唤醒小智
   • PWR 按键：短按开机，长按 6 秒以上关机

   
   

1. 硬件资料​

开发板设计文件

• 原理图

2. 技术手册​

• ESP32-S3 芯片官方手册

  • 技术规格书：中文版 | 英文版
  • 技术参考手册：中文版 | 英文版

• 数据手册

  • QMI8658 数据手册
  • AXP2101 数据手册
  • ES8311 数据手册
  • ES8311 用户手册

3. 示例程序​

• ESP32-S3-Touch-AMOLED-2.16 示例程序（Github 仓库）

技术支持

周一-周五（9:30-6:30）周六（9:30-5:30）

手机：13434470212

邮箱：services04@spotpear.cn

QQ：202004841