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ESP32-S3-AUDIO-Board 使用教程

产品介绍

产品简介

ESP32-S3-AUDIO-Board 是一款基于 ESP32-S3 的 AI 智能音箱开发板，支持 2.4GHz Wi-Fi 与 Bluetooth 5 (LE)，集成大容量 Flash 和 PSRAM，搭载双麦克风阵列、喇叭、RGB 环绕灯效和多种接口。可广泛用于 AI 音箱、语音交互、HMI 带屏应用和摄像头应用等智能产品的快速开发。

产品特性

  • 高性能主控：搭载 ESP32-S3R8，Xtensa 32 位 LX7 双核处理器，主频高达 240MHz
  • 无线连接：支持 2.4GHz Wi-Fi (802.11 b/g/n) 与 Bluetooth 5 (LE)，板载天线
  • 存储资源：内置 512KB SRAM、384KB ROM，叠封 8MB PSRAM，外接 16MB Flash
  • 语音交互：双数字麦克风阵列，支持降噪与回声消除，适合精准语音识别及近场 / 远场唤醒
  • 时钟管理：集成 PCF85063 RTC 芯片，支持 RTC 掉电保持时间，可用于闹钟、定时任务或唤醒等
  • 炫彩灯效：板载 7 个环形 RGB 彩灯，可编程实现多种动态灯效
  • 人机交互：预留多个按键与电池开关，方便自定义功能开发
  • 扩展接口：
    • SPI LCD 屏幕接口 (FPC / 排针)
    • DVP 摄像头接口 (24PIN 排座)
    • USB、I2C 与部分 IO 引出 (兼容屏幕接口引脚)
  • 多媒体功能：板载音频解码芯片、MIC 和喇叭接口
  • 存储扩展：支持 Micro SD 卡槽，可存放音频文件等
  • 电源管理：内置电池充电管理模块，支持多种电源模式与低功耗应用

产品参数

参数名称参数
接口USB Type-C
主控芯片ESP32-S3
板载设备ES8311
ES7210
MIC
RTC时钟芯片
摄像头接口
屏幕接口
Micro SD
喇叭接口
电池充电管理模块

产品尺寸


资源简介


编号 & 名称功能说明
1. ESP32-S3R8双核处理器，高达 240MHz 的运行频率
2. TCA9555PWRGPIO 扩展芯片
3. RTC 时钟芯片

PCF85063

RTC 时钟
4. 按键-
5. USB Type-C 接口-
6. 充电指示灯在连接系统电池时，充电为常亮，充满熄灭（未连接系统电池时，状态不定）
7. 系统电池开关-
8. 18PIN 屏幕接口支持连接对应线序的屏幕
9. 摄像头接口支持连接对应线序的摄像头
10. Micro SD 卡槽-
11. 麦克风-
12. 排针接口当前排针引出的 GPIO 均已用于屏幕接口
13. IPEX 1 代座子可通过拆焊电阻切换为使用外部天线
14. 贴片陶瓷天线-
15. 功放芯片-
16. ES8311-
17. 16MB Flash-
18. RTC 电池接口接入可充电的 RTC 电池
19. ES7210-
20. MP1605GTF-Z电源模块，支持高达 3.3V 2A 输出
21. 电池充电管理芯片-
22. RGB 彩色灯珠7 个圆形环绕 RGB 彩灯
23. 系统电池接口MX1.25 2PIN 连接器，可用于接入 3.7V 锂电池，支持充放电
24. 喇叭接口-

接口定义


QSPI LCD引脚SPI LCD引脚ESP32S3
LCD_CSLCD_CSGPIO3
LCD_SCKLCD_SCKGPIO4
LCD_BLLCD_BLGPIO5
LCD_SDA3NCGPIO6
LCD_SDA2LCD_DCGPIO7
LCD_SDA1LCD_MISOGPIO8
LCD_SDA0LCD_MOSIGPIO9
LCD_RSTLCD_RSTEXIO1
TP_SCLTP_SCLGPIO10
TP_SDATP_SDAGPIO11
TP_RSTTP_RSTEXIO2
TP_INTTP_INTEXIO3
  • Camera
CameraESP32S3
CAM_D0GPIO2
CAM_D1GPIO17
CAM_D2GPIO18
CAM_D3GPIO39
CAM_D4GPIO45
CAM_D5GPIO46
CAM_D6GPIO47
CAM_D7GPIO48
CAM_HREFGPIO1
CAM_PCLKEXIO7为高时为GPIO44

EXIO7为低时为GPIO19

CAM_XCLKEXIO7为高时为GPIO43

EXIO7为低时为GPIO20

CAM_PWDNEXIO6
Camera_SETEXIO7
  • SD Card
SD CardESP32S3
SD_D0 / MISOGPIO41
SD_CMD / MOSIGPIO42
SD_SCK / SCLKGPIO40
SD_D3 / CSEXIO4
SD_D1NC
SD_D2NC
  • SPEAKER
ES8311ESP32S3
I2C_SDAGPIO11
I2C_SCLGPIO10
I2S_MCLKGPIO12
I2S_SCLKGPIO13
I2S_LRCKGPIO14
I2S_DSDINGPIO16
  • MIC
ES7210ESP32S3
I2C_SDAGPIO11
I2C_SCLGPIO10
I2S_MCLKGPIO12
I2S_SCLKGPIO13
I2S_LRCKGPIO14
I2S_ASDOUTGPIO15

使用说明

ESP32-S3-AUDIO-Board 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-AUDIO-Board x1
  • 含MP3文件的SD卡 x1
  • USB线 type A公口 转 Type C公口 x1
  • OV2640 摄像头 x1
  • 1.47inch Touch LCD x1

注意事项

  • 请注意，电脑用户名必须是英文,用户名为中文会导致编译出错
  • 在通过提供的示例启用所有板载设备时，若想继续使用板载蓝牙设备，建议使用其他内存占用较小的音频库文件（否则会导致SRAM占用过大）
  • 开发板使用USB下载程序，如果出现无法识别到端口，请进入boot模式（摁住boot按键后，再连接电脑，然后松开boot按键），下载程序后，断开设备连接，重新连接设备至电脑可运行程序
  • Arduino 上的 ESP32 3.0.2 基于 ESP-IDF v5.1开发，与此前基于 ESP-IDF V4.X 有较大差异，在进行以下操作后，原先可以正常运行的程序可能需要进行一些调整才可使用
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。 Arduino-flow-04.png

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。（Mac下使用 需要安装MAC 驱动程序）

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-AUDIO-Board 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3.2.0≤版本号

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-AUDIO-Board 库文件存放于示例程序中，点击此处跳转：ESP32-S3-AUDIO-Board示例程序
  • ESP32-S3-AUDIO-Board 库文件安装说明
库名称说明版本库安装要求
LVGL图形库v8.3.10“离线”安装
ESP32-audioI2S-master音频解码库v2.0.0“离线”安装
es7210音频驱动库xxx“离线”安装
es8311音频驱动库xxx“离线”安装
esp_lcd_jd9853LCD驱动库xxx“离线”安装
TCA9555扩展IO驱动库xxx“离线”安装
LVGL更多学习及使用可参考LVGL官方文档

运行第一个 Arduino 程序


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-AUDIO-Board 示例程序
示例程序基础例程说明依赖库
LVGL_Arduino测试板载设备功能LVGL，ESP32-audioI2S-master

Arduino 工程参数设置

  • 若烧录的示例存在语音识别模型，则 Partition Scheme 选择 "ESP SR 16M (3MB APP/7MB SPIFFS/2.9MB MODEL)"
  • 若烧录的示例不存在语音识别模型，则 Partition Scheme 选择 "16M Flash (3MB APP/9.9MB FATFS)" 或其他



LVGL_Arduino

【程序说明】

  • 本示例演示了板载各个设备的功能，屏幕2显示SD Card，Flash Size，背光调节滑动条等参数，屏幕1为音乐播放界面；另外，此示例增加语音识别功能，仅在播放音频前可使用
  • 程序仅在连接带MP3文件的SD卡、屏幕和摄像头时才可完整运行。

【硬件连接】

  • 将SD卡插入开发板中
  • 将开发板接入电脑

【代码分析】

  • setup()：硬件初始化,配置外设等
    • 硬件初始化：setup() 内部主要执行多个初始化函数，用来配置和初始化与Arduino连接的硬件组件，如RTC、陀螺仪、LCD显示、SD卡、音频模块、麦克风等。通过这些初始化，确保硬件能够正常工作
    • 图形界面初始化：调用 Lvgl_Init() 来初始化LVGL（Light and Versatile Graphics Library），一个广泛用于嵌入式系统的图形库。Lvgl_Example1() 则是一个示例程序，用来展示如何在显示屏上渲染图形界面
    • 任务调度：Driver_Loop() 函数创建了一个任务（DriverTask），用于管理和循环执行一些外设的操作
  • loop()：主要用于图形界面的更新和任务调度
    • LVGL任务循环：Lvgl_Loop() 是一个LVGL库的循环函数，用于处理图形界面的更新、事件响应和其他与UI相关的操作。在嵌入式系统中，图形库通常需要在主循环中频繁调用，以保持界面的刷新和交互的实时性
    • 任务调度控制：vTaskDelay(pdMS_TO_TICKS(5)) 用于让任务暂停5毫秒。vTaskDelay 是FreeRTOS中的延时函数，目的是降低CPU的使用率，避免占用过多的时间片，确保系统的其他任务（如外设处理）也能够按时执行

【运行效果】

  • LCD屏幕显示参数说明
参数功能说明
SD Card显示 SD 卡的大小连接SD卡，若识别失败请将SD卡格式化为FAT32格式（首次识别失败请等待一会后复位下再查看）
Flash Size显示 Flash 大小当前板载 16MB Flash
RTC Time显示 RTC 时间显示当前 RTC 时间
RTC 时间与当前时间不一致，是因为掉电状态下并不能留存数据，如需要保持 RTC 时间正常，则需连接 RTC 电池并更新 RTC 时间
Backlight brightness亮度滑动条调节屏幕亮度
  • 页面 2 为播放 SD 卡根目录下的 mp3 音频的 UI 页面
  • 本程序默认启用语音识别，唤醒词为 “hi esp”，唤醒后，背光变暗后即可说出指令（背光未变暗则表示未被唤醒，识别要求较为严格，发音需要标准，语速放缓）
  • 以下提供几种格式的MIC测试音频(请注意，每次hi esp唤醒失败的话请重新将音频调至该次唤醒词播放处重新播放)
  • 请不要在使用喇叭播放音频时进行语音识别
  • 测试音频中之所以播放两次唤醒词，是由于当前固件版本首次唤醒需要聚焦设备（比喻），并且当前固件并不允许关闭该功能
// 指令
Turn on the backlight
Turn off the backlight
Backlight is brightest
Backlight is darkest
*注意：当前示例仅在播放音频前可使用语音识别功能。
  • 点击 BOOT 按键切换显示摄像头采集的图像，再次点击 BOOT 按键切换为参数显示界面
  • LCD屏幕显示


切换为中/英文识别模型

环境初始状态默认为英文识别环境，按照以下步骤可切换为中文识别模型或还原为英文识别模型


【切换为中文识别模型】

【 中文识别环境搭建 】

  • 下载提供的程序文件 使用中文模型的程序
  • 进入路径 C:\Users\Waveshare\AppData\Local\Arduino15\packages\esp32\hardware\esp32\3.0.2\libraries\ESP_SR\src (其中 Waveshare 为电脑用户名)
  • 使用下载的文件替换该路径下的 esp32-hal-sr.c
  • 下载中文模型 中文模型-唤醒词hi 乐鑫
  • 进入路径 C:\Users\Waveshare\AppData\Local\Arduino15\packages\esp32\tools\esp32-arduino-libs\idf-release_v5.1-bd2b9390ef\esp32s3\esp_sr (其中 Waveshare 为电脑用户名)
  • 使用下载的文件替换该路径下的 srmodels.bin
  • 将程序中的识别指令修改为中文指令（拼音）



【切换为英文识别模型】

   英文识别环境搭建

  • 环境初始状态默认为英文识别环境，若未转为中文，则不进行以下修改
  • 若此前有将其修改为中文识别则，下载提供的程序文件 使用英文模型的程序
  • 进入路径 C:\Users\Waveshare\AppData\Local\Arduino15\packages\esp32\hardware\esp32\3.0.2\libraries\ESP_SR\src (其中 Waveshare 为电脑用户名)
  • 使用下载的文件替换该路径下的 esp32-hal-sr.c
  • 下载英文模型 英文模型-唤醒词hi esp
  • 进入路径 C:\Users\Waveshare\AppData\Local\Arduino15\packages\esp32\tools\esp32-arduino-libs\idf-release_v5.1-bd2b9390ef\esp32s3\esp_sr (其中 Waveshare 为电脑用户名)
  • 使用下载的文件替换该路径下的 srmodels.bin
  • 将程序中的识别指令修改为英文指令（音素）


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
  • ESP32-S3-AUDIO-Board 所需Espressif IDF版本说明
插件名称插件安装要求版本号要求
Espressif IDF“离线”安装/“在线”安装5.4.1

运行第一个 ESP-IDF 程序


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


  • 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，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


  • 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：


示例程序


  • EESP32-S3-AUDIO-Board 示例程序
示例程序基础例程说明
ESP32-S3-AUDIO-Board-Test测试板载设备功能

ESP32-S3-AUDIO-Board-Test

【程序说明】

  • 本示例演示了板载各个设备的功能，屏幕2显示SD Card，Flash Size 等参数，屏幕1为音乐播放界面；另外，此示例增加语音识别功能。
  • 程序仅在连接带MP3文件的SD卡、屏幕和摄像头时才可完整运行。

【硬件连接】

  • 将SD卡插入开发板中
  • 将开发板接入电脑

【代码分析】

  • Driver_Init()：初始化硬件、驱动和系统所需的资源，并创建一个任务来循环执行硬件驱动
    • 硬件初始化：Driver_Init()负责初始化多个硬件模块，如时钟、I2C总线、外部I/O、传感器等
    • 任务创建：xTaskCreatePinnedToCore()创建了一个 FreeRTOS 任务 Driver_Loop，并将其绑定到核心0。这意味着 Driver_Loop 函数将不断循环执行，处理硬件的相关操作。此任务将与其他任务并发运行，有助于硬件驱动的实时性
    • 模块化设计：初始化函数将各硬件初始化分散到不同的模块，易于维护和扩展。如果有新硬件需要支持，只需在这里添加初始化代码即可
  • Driver_Loop()：这个函数在 FreeRTOS 任务中循环运行，定期执行各硬件驱动的工作。它是大部分硬件驱动操作的核心部分
    • 循环执行硬件驱动：Driver_Loop()中定期调用多个硬件驱动的循环函数，如 PCF85063_Loop()，这些都是实时执行的硬件操作
      • PCF85063_Loop()：处理PCF85063时钟模块，更新时间
    • 定时任务：通过 vTaskDelay(pdMS_TO_TICKS(100))，Driver_Loop()函数每100毫秒延时一次，这有助于确保任务不会占用过多CPU资源，也避免对硬件进行过于频繁的操作
    • 删除任务：vTaskDelete(NULL) 是用来删除当前任务的，但由于 while(1) 是一个死循环，实际上这行代码永远不会执行

【运行效果】

  • LCD屏幕显示参数说明
参数功能说明
SD Card显示 SD 卡的大小连接SD卡，若识别失败请将SD卡格式化为FAT32格式（首次识别失败请等待一会后复位下再查看）
Flash Size显示 Flash 大小当前板载 16MB Flash
RTC Time显示 RTC 时间显示当前 RTC 时间
RTC 时间与当前时间不一致，是因为掉电状态下并不能留存数据，如需要保持 RTC 时间正常，则需连接 RTC 电池并更新 RTC 时间
Backlight brightness亮度滑动条调节屏幕亮度
  • 页面 2 为播放 SD 卡根目录下的 mp3 音频的 UI 页面
  • 本程序默认启用语音识别，唤醒词为 “hi esp”，唤醒后，背光变暗后即可说出指令（背光未变暗则表示未被唤醒，识别要求较为严格，发音需要标准，语速放缓）
  • 以下提供几种格式的MIC测试音频(请注意，每次hi esp唤醒失败的话请重新将音频调至该次唤醒词播放处重新播放)
  • 请不要在使用喇叭播放音频时进行语音识别
  • 测试音频中之所以播放两次唤醒词，是由于当前固件版本首次唤醒需要聚焦设备（比喻），并且当前固件并不允许关闭该功能
// 指令
Turn on the backlight
Turn off the backlight
Backlight is brightest
Backlight is darkest
  • 注意：当前示例仅在播放音频前可使用语音识别功能。
  • 点击 BOOT 按键切换显示摄像头采集的图像，再次点击 BOOT 按键切换为参数显示界面
  • LCD屏幕显示


切换为中/英文识别模型

环境初始状态默认为英文识别环境，按照以下步骤可切换为中文识别模型或英文识别模型


【切换为中/英文识别模型】

  • 若工程中存在以下两个文件，则删除这两个文件


  • 进入文件sdkconfig.defaults，找到此处。
    • 使用 "#" 注释①处则切换为英文识别模型
    • 使用 "#" 注释②处则切换为中文识别模型


生成语音控制指令

环境准备

  • 检查电脑是否有Python环境
  • 打开命令行：win+r ->输入cmd

①.输入 python --version 出现python版本号，则表示已安装
②.输入 where python 查看python安装位置

C盘下的Python环境为安装VS Code时自动安装的Python环境；
E盘下是以下步骤用到的python环境

若没有安装环境请查看python环境安装教程，已安装请继续
  • 命令行输入 pip install g2p_en 安装 g2p_en 包
  • 安装资源包放在对应用户的 C:\Users\用户名\AppData\Roaming 路径下，双击解压文件
  • 命令行输入 pip install pypinyin 安装pypinyin库

生成中文拼音

  • 下载 中文指令生成文件
  • 命令行切换路径至中文指令生成文件夹下（路径因人而异，以下仅参考）
cd /d E:\download\Generate_Chinese_command
  • 命令行执行 multinet_pinyin.py 生成中文拼音
python multinet_pinyin.py "要转为拼音的中文"
例：python multinet_pinyin.py "你好微雪电子"


生成英文音素

  • 下载 英文指令生成文件
  • 命令行切换路径至英文指令生成文件夹下（路径因人而异，以下仅参考）
cd /d E:\download\Generate_English_command
  • 命令行执行 gen_sr_commands.py 生成音素指令
python gen_sr_commands.py "要转为音素的英文"
例：python gen_sr_commands.py "hello waveshare"


指令修改

Arduino下


ESP-IDF下

  • 中文指令


  • 英文指令



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-AUDIO-Board-Demo\Firmware
Flash固件的烧录与擦除教程参考

资料

原理图

示例程序

数据手册

ESP32-S3

软件工具

Arduino

VScode

固件烧录工具

其他资料链接

FAQ

问题：ESP-IDF的程序烧录后一直复位？

  • 将 ESP-IDF 版本降至 v5.4.1


问题：模块下载程序后，重新下载，有时会出现无法连接串口，或者烧录失败的情况？

  • 点击复位按键1秒以上，等待 PC 端重新识别到设备后再次下载
  • 可长按BOOT按键，同时按下RESET，然后松开RESET，再松开BOOT按键，此时模块可进入下载模式，可解决大部分无法下载的问题。
  • 按住BOOT按键，重新连接USB线，USB线连好后再松开 BOOT 按键，此时模块可进入下载模式，可解决大部分无法下载的问题。


问题：模块出现一直复位的情况，从设备管理器查看识别状况会一闪一闪的？

这种情况可能是由于 Flash 空白导致 USB 口不稳定，可长按BOOT按键，同时按下RESET，然后松开RESET，再松开BOOT按键，此时模块可进入下载模式烧录固件（程序）即可解决该情况。


问题： 程序首次编译超级慢怎么处理?

  • 首次编译很慢属于正常情况，耐心等待即可


问题： 找不到AppData文件夹怎么处理？

  • 部分AppData文件夹是默认隐藏的，可以设置为显示。
  • 英文系统：资源管理器->View->勾选“Hidden items”
  • 中文系统：文件资源管理器->查看->显示->勾选“隐藏的项目”


问题： 怎么查看自己使用的COM口?

  • Windows系统：

①通过设备管理器查看： 按下Windows + R键打开“运行”对话框； 输入devmgmt.msc并按回车键打开设备管理器； 展开“端口（COM和LPT）”部分，这里会列出所有的COM端口及其当前状态。
②使用命令提示符查看： 打开命令提示符（CMD）； 输入mode命令，这将显示所有COM端口的状态信息。
③查看硬件连接： 如果你已经连接了外部设备到COM口，通常设备会占用一个端口号，可以通过查看连接的硬件来确定使用的是哪个端口。

  • Linux系统：

①使用dmesg命令查看： 打开终端。
②使用ls命令查看： 输入ls /dev/ttyS*或ls /dev/ttyUSB*来列出所有的串口设备。
③使用setserial命令查看： 输入setserial -g /dev/ttyS*来查看所有串口设备的配置信息。


问题： ESP-IDF为什么会报这个错误

  • 此情况为没有安装SD卡或SD卡无法被识别，若出现该情况，请等待一段时间后复位设备，仍不可解决请将SD卡格式化为FAT32格式，若依旧失败请更换其他SD卡


问题：在使用 MAC 设备时，程序烧录失败？


问题：屏幕刷新率多少？（帧率）

与运行的示例相关，不同程序刷新帧率不同。


问题：运行一个用到串口的程序（Serial.println()）时我的arduino ide里的serial monitor并没有显示任何数据？

是否有使用 USB 转 UART 工具连接 UART 引脚，或者在 Tools 中启用 USB CDC


问题：wifi和蓝牙是可以同时使用的吗？

可以同时使用，不过由于音频占用内存较大，在使用音频功能时不能同时开启


问题： 哪款电池能用？

MX1.25接口 3.7V锂电池


问题： 推荐用多大容量的锂电池？

使用我们对应接口和输出电压的就可以，容量看客户需求


问题：为什么代码没问题且成功烧录，运行后没有输出？

  • 查看原理图，针对不同开发板的Type-C接口，对应代码处理输出不同：
    • USB直出的开发板，支持printf函数打印输出，若想支持Serial函数打印输出则需要使能USB CDC On Boot功能或者HWCDC声明
    • UART转USB的开发板，支持printf函数和Serial函数打印输出，无需使能USB CDC On Boot


问题：如何使用SquareLine Studio设计界面


问题：如何恢复出厂模式？


问题： 没有SD卡可以使用我们的产品吗？

可以的，只是用不了有关SD卡部分的功能，其他没有影响


问题： 屏幕问题

此类产品的屏幕与背板采用一体式贴合设计，为确保正常使用，建议避免自行拆卸或撬开胶层。若因拆解导致屏幕受损，将无法进行维修


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

价格：
￥88-189
型号：
ESP32-S3-AUDIO-Board
制造商：
斑梨电子
SKU：
020806900000

ESP32-S3小智AI音箱开发板支持显示屏摄像头Deepseek豆包N16R8

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