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树莓派 斑梨电子

XIAO-ESP32S3-Plus 使用教程

简介​

Seeed Studio XIAO 系列是迷你型开发板，具有类似的硬件结构，尺寸仅为拇指大小。代码名称 "XIAO" 代表其特点之一“微小”，而另一特点则是“强大”。
Seeed Studio XIAO ESP32S3 Sense 集成了摄像头传感器、数字麦克风和支持 SD 卡的功能。结合嵌入式机器学习计算能力和摄影功能，这款开发板是您入门智能语音和视觉 AI 的绝佳工具。

规格参数

项目Seeed Studio XIAO ESP32S3Seeed Studio XIAO ESP32S3 SenseSeeed Studio XIAO ESP32S3 Plus
处理器ESP32-S3R8
Xtensa LX7 双核，32 位处理器，最高运行频率为 240 MHz
无线功能完整的 2.4GHz Wi-Fi 子系统
BLE：蓝牙 5.0，蓝牙 Mesh
内置传感器-OV2640 摄像头传感器，分辨率 1600*1200
数字麦克风		-
存储芯片内置 8M PSRAM 和 8MB Flash芯片内置 8M PSRAM 和 8MB Flash
板载 SD 卡插槽，支持 32GB FAT		芯片内置 8M PSRAM 和 16MB Flash
接口1x UART, 1x IIC, 1x IIS, 1x SPI, 11x GPIOs (PWM), 9x ADC, 1x 用户 LED, 1x 充电 LED
1x 重置按钮, 1x 启动按钮		1x UART, 1x IIC, 1x IIS, 1x SPI, 11x GPIOs (PWM), 9x ADC, 1x 用户 LED, 1x 充电 LED, 1x B2B 接口（含额外 2 个 GPIOs）, 1x 重置按钮, 1x 启动按钮2x UART, 1x IIC, 1x IIS, 2x SPI, 18x GPIOs (PWM), 9x ADC, 1x 用户 LED, 1x 充电 LED, 1x B2B 接口, 1x 重置按钮, 1x 启动按钮
尺寸21 x 17.8mm21 x 17.8 x 15mm（含扩展板）21 x 17.8mm
电源输入电压（Type-C）：5V
输入电压（BAT）：4.2V
电路工作电压（准备运行）：
- Type-C：5V@19mA
- BAT：3.8V@22mA		电路工作电压（准备运行）：
- Type-C：5V@38.3mA
- BAT：3.8V@43.2mA（含扩展板）		电路工作电压（准备运行）：
- Type-C：5V@28mA
- BAT：3.8V@35mA
-网络摄像头 Web 应用：
- Type-C：
- - 平均功耗：5V/138mA
- - 拍照瞬间：5V/341mA
- 电池：
- - 平均功耗：3.8V/154mA
- - 拍照瞬间：3.8V/304mA		-
-麦克风录音与 SD 卡写入：
- Type-C：
- - 平均功耗：5V/46.5mA
- - 峰值功耗：5V/89.6mA
- 电池：
- - 平均功耗：3.8V/54.4mA
- - 峰值功耗：3.8V/108mA		-
电池充电电流：100mA
低功耗模式Modem-sleep 模式：3.8V/25 mA
Light-sleep 模式：3.8V/2 mA
Deep Sleep 模式：3.8V/14 μA		无任何外设：
- Modem-sleep 模式：3.8V/25.5 mA
- Light-sleep 模式：3.8V/2.4 mA
- Deep Sleep 模式：3.8V/63.768 μA
连接摄像头：
- Modem-sleep 模式：3.8V/44.57 mA
- Light-sleep 模式：3.8V/5.47 mA
- Deep Sleep 模式：3.8V/3.00 mA
连接 SD 卡：
- Modem-sleep 模式：3.8V/32.8 mA
- Light-sleep 模式：3.8V/3.48 mA
- Deep Sleep 模式：3.8V/1.08 mA
同时连接摄像头和 SD 卡：
- Modem-sleep 模式：3.8V/55.72 mA
- Light-sleep 模式：3.8V/6.56 mA
- Deep Sleep 模式：3.8V/3.98 mA		Modem-sleep 模式：3.8V/26.5 mA
Light-sleep 模式：3.8V/2.2 mA
Deep Sleep 模式：3.8V/69 μA
Wi-Fi 启用功耗活动模式：~ 100 mA活动模式：~ 110 mA（含扩展板）活动模式：~ 85 mA
BLE 启用功耗活动模式：~ 85 mA活动模式：~ 102 mA（含扩展板）活动模式：~ 77 mA
工作温度-40°C ~ 65°C

特性​

  • 强大的 MCU 板：集成 ESP32S3 32 位双核 Xtensa 处理器芯片，最高运行频率达 240 MHz，配备多个开发端口，支持 Arduino / MicroPython
  • 高级功能（针对 Sense）：可拆卸的 OV2640 摄像头传感器，支持 1600*1200 分辨率，兼容 OV5640 摄像头传感器，集成额外的数字麦克风
  • 精心设计的电源管理：具备锂电池充电管理功能，提供 4 种功耗模式，深度睡眠模式功耗低至 14μA
  • 强大的内存，更多可能性：提供 8MB PSRAM 和 8MB FLASH（Plus 版本为 16MB），支持 SD 卡插槽，外部存储容量最高可达 32GB FAT（仅适用于 XIAO ESP32S3）
  • 卓越的射频性能：支持 2.4GHz Wi-Fi 和 BLE 双无线通信，连接 U.FL 天线时支持 100m+ 远程通信
  • 拇指大小的紧凑设计：尺寸为 21 x 17.8mm，采用经典的 XIAO 外形设计，适用于空间受限的项目，如可穿戴设备

硬件概述

在开始之前，了解产品的一些基本参数是非常重要的。以下表格提供了关于 Seeed Studio XIAO ESP32S3 的特性信息。

XIAO ESP32S3/XIAO ESP32S3 Sense 前视图标示图

XIAO ESP32S3 Plus 背视图标示图

XIAO ESP32S3 Plus引脚列表

电源引脚​

  • 5V - 这是 USB 端口提供的 5V 输出。您也可以将其用作电压输入，但必须在外部电源和此引脚之间使用某种二极管（肖特基、信号或功率二极管），二极管的正极接电池，负极接 5V 引脚。
  • 3V3 - 这是板载稳压器的调节输出。您可以输出 700mA。
  • GND - 电源/数据/信号地

配置引脚​

每次启动或复位时，芯片需要一些初始配置参数，例如加载芯片的启动模式、闪存电压等。这些参数通过配置引脚传递。在复位后，配置引脚作为常规 IO 引脚运行。

以下是芯片复位时由配置引脚控制的参数：

  • 芯片启动模式 – GPIO0 和 GPIO46
  • VDD_SPI 电压 – GPIO45
  • ROM 消息打印 – GPIO46
  • JTAG 信号源 – GPIO3

在芯片复位时，GPIO0、GPIO45 和 GPIO46 连接到芯片内部的弱上拉/下拉电阻。这些电阻决定了配置引脚的默认位值。如果配置引脚连接到外部高阻电路，这些电阻也会决定位值。


要更改位值，配置引脚应连接到外部下拉/上拉电阻。如果 ESP32-S3 作为主 MCU 的设备使用，配置引脚的电压水平也可以由主 MCU 控制。

所有配置引脚都有锁存器。在系统复位时，锁存器会采样各自配置引脚的位值并存储，直到芯片断电或关闭。锁存器的状态无法通过其他方式改变。这使得配置引脚的值在整个芯片操作过程中可用，并且在复位后引脚可以作为常规 IO 引脚使用。

关于配置引脚的时间要求，有设置时间和保持时间等参数。



入门指南​

为了帮助您更快地开始使用 XIAO ESP32S3，请阅读以下硬件和软件准备部分，以准备 XIAO。

  1. XIAO ESP32S3

普通版本中预设的工厂程序是触摸引脚点亮程序。当您为 XIAO 供电时，触摸其某些引脚，橙色用户指示灯将亮起。


XIAO ESP32S3 Sense​

XIAO ESP32S3 Sense 预装了 WebCam 示例程序。通过正确安装天线并为其供电，您可以直接使用该程序。有关详细信息，请参阅关于该程序的 Wiki。


硬件准备​

焊接排针​

XIAO ESP32S3 默认情况下未焊接排针，您需要准备自己的排针并将其焊接到 XIAO 的对应引脚上，以便连接扩展板或传感器。

由于 XIAO ESP32S3 的尺寸较小，焊接排针时请小心，不要将不同的引脚焊接在一起，也不要将焊锡粘到屏蔽罩或其他元件上。否则可能会导致 XIAO 短路或无法正常工作，由此引发的后果需由用户自行承担。


天线安装​

在 XIAO ESP32S3 正面左下角，有一个独立的 "WiFi/BT 天线连接器"。为了获得更好的 WiFi/Bluetooth 信号，您需要取出包装内的天线并将其安装到连接器上。

安装天线有一个小技巧，如果直接用力按压，您会发现很难按下且手指会疼！正确的安装方法是先将天线连接器的一侧插入连接块，然后稍微按压另一侧，天线即可安装完成。

拆卸天线时也是如此，不要用蛮力直接拉扯天线，而是从一侧用力抬起，天线就容易取下。


安装扩展板（适用于 Sense）​

如果您购买的是 XIAO ESP32S3 Sense，那么您还应包括一个扩展板。此扩展板配备了 1600*1200 OV2640 摄像头传感器、板载 SD 卡槽和数字麦克风。

通过将扩展板安装到 XIAO ESP32S3 Sense 上，您可以使用扩展板上的功能。

安装扩展板非常简单，只需将扩展板上的连接器与 XIAO ESP32S3 上的 B2B 连接器对齐，用力按压并听到“咔哒”一声，安装即完成。


我们现在有一款全新的完全兼容 XIAO ESP32S3 Sense 的强大摄像头 OV5640 上架。如果您购买它，可以更换摄像头使用。



如果您需要了解 OV5640 的详细参数信息，可以参考下表。


TIP

Wiki 中关于摄像头的所有程序均兼容 OV5640 和 OV2640 摄像头。

安装升级版散热片​

通过安装升级版散热片，为您的 XIAO ESP32S3 Sense 提供最佳散热效果。此新设计专为解决先前型号在高强度操作（如摄像头使用）期间的散热不足问题而开发。用户反馈表明，原始散热片无法有效散热，因此开发了更高效的解决方案。

点击查看性能对比

开始安装前请准备以下物品:

  • 选定的散热片（单个或双散热片）
  • 干净的 ESP32S3

确保设备断电并从任何电源上拔下后再开始操作。

注意

购买提示: 购买 XIAO ESP32S3 Sense 时，请注意仅 配备摄像头的型号 附带散热片。如果您购买的是不带摄像头的 ESP32S3 版本，则需要单独购买散热片。

安装提示: 优先覆盖散热垫区域，因为它直接位于 ESP32S3 芯片上，是主要的热源。正确对齐可确保最佳散热效果，并注意尽量保持 BAT 引脚不被遮挡。

现在，让我们开始安装过程：

步骤 1. 准备散热片：
首先移除散热片上的保护盖，露出热粘合剂。这将使散热片能够牢固地附着在 ESP32S3 芯片上。



步骤 2. 安装散热片：

这种较小的紧凑选项适合常规使用，并且可以完全访问所有 GPIO 引脚。


步骤 3: 最终检查和测试
安装完成后，确保所有部件都牢固固定，并且没有短路风险。检查散热片是否对齐并牢固附着。

软件准备​

推荐的 XIAO ESP32S3 编程工具是 Arduino IDE，因此作为软件准备的一部分，您需要完成 Arduino 的安装。

TIP

如果您是第一次使用 Arduino，我们强烈建议您参考 Getting Started with Arduino。

  • 步骤 1. 根据您的操作系统下载并安装稳定版本的 Arduino IDE。

  • 步骤 2. 启动 Arduino 应用程序。

  • 步骤 3. 将 ESP32 板包添加到您的 Arduino IDE。

导航到 File > Preferences，并在 "Additional Boards Manager URLs" 中填写以下 URL：

https://raw.githubusercontent.com/espressif/arduino-esp32/gh-pages/package_esp32_index.json

导航到 Tools > Board > Boards Manager...，在搜索框中输入关键字 esp32，选择最新版本的 esp32 并安装。


CAUTION

XIAO ESP32S3 的板载包需要 2.0.8 及以上版本。

  • 步骤 4. 选择您的开发板和端口。

在 Arduino IDE 的顶部，您可以直接选择端口。这通常是 COM3 或更高（COM1 和 COM2 通常保留给硬件串口）。

同时，在左侧的开发板中搜索 xiao，选择 XIAO_ESP32S3。


完成以上准备后，您可以开始为 XIAO ESP32S3 编写程序并进行编译和上传。

BootLoader 模式​

有时，使用错误的程序可能会导致 XIAO 无法识别端口或无法正常工作。常见问题包括：

  • XIAO 已连接到电脑，但未找到端口号。
  • XIAO 已连接，端口号出现，但程序上传失败。

当您遇到上述两种情况时，可以尝试将 XIAO 置于 BootLoader 模式，这可以解决大多数设备无法识别和上传失败的问题。具体方法如下：

  • 步骤 1. 按住 XIAO ESP32S3 上的 BOOT 按钮并保持不放。
  • 步骤 2. 在按住 BOOT按钮的同时，通过数据线连接到电脑。连接后松开 BOOT 按钮。
  • 步骤 3. 上传 文件 > 示例 > 01.Basics > Blink 程序以检查 XIAO ESP32S3 的运行情况。

重置​

当程序运行异常时，您可以在上电时按一次 Reset 按钮，让 XIAO 重新执行已上传的程序。

当您在上电时按住 BOOT 键，然后按一次 Reset 键，也可以进入 BootLoader 模式。

到目前为止，我相信您已经对 XIAO ESP32S3 的功能和硬件有了很好的了解。接下来，我们以最简单的 Blink 程序为例，为您的 XIAO ESP32S3 执行第一个闪烁实验！

  • 步骤 1. 启动 Arduino 应用程序。
  • 步骤 2. 导航到 文件 > 示例 > 01.Basics > Blink，打开程序。

  • 步骤 3. 选择开发板型号为 XIAO ESP32S3，并选择正确的端口号上传程序。

程序成功上传后，您将看到以下输出消息，并可以观察到 XIAO ESP32S3 右侧的橙色 LED 灯正在闪烁




恭喜您，您已经学会了如何为 XIAO ESP32S3 编写和上传程序！

NOTE

只有当 XIAO ESP32S3 的用户 LED 引脚设置为高电平时，LED 才会熄灭；当引脚设置为低电平时，LED 才会点亮。

电池使用​

XIAO ESP32S3 系列内置电源管理芯片，可以通过电池独立为 XIAO ESP32S3 供电，或通过 XIAO ESP32S3 的 USB 接口为电池充电。

如果您想为 XIAO 连接电池，我们推荐您购买合格的可充电 3.7V 锂电池。在焊接电池时，请注意区分正负极。电源负极应靠近 USB 接口的一侧，电源正极应远离 USB 接口的一侧。


NOTE

由于 XIAO ESP32S3 的所有 GPIO 引脚都已分配了各自的功能，我们没有为电池引脚配置 GPIO。这意味着我们无法通过读取某个 GPIO 的模拟值在软件层面获取电池电压。如果有必要，您可以考虑将电池的正负极连接到两个引脚，以测量电池电压。


CAUTION

当您使用电池供电时，5V 引脚将没有电压输出。

同时，我们为电池充电设计了一个红色指示灯，通过指示灯的显示来告知用户当前电池的充电状态。

  1. 当 XIAO ESP32S3 未连接电池时，连接 Type-C 数据线时红灯亮起，30 秒后熄灭。
  2. 当电池已连接并通过 Type-C 数据线充电时，红灯闪烁。
  3. 当通过 Type-C 数据线将电池充满时，红灯熄灭。

UF2 BootLoader​

我们了解到一些用户希望直接将 UF2 文件烧录到 XIAO，以便实现批量烧录程序的功能。以下将描述这一方法。

NOTE

此方法目前仅适用于 Windows 系统。

步骤 1：下载并解压脚本

下载所需的脚本压缩文件并将其解压到本地计算机：

https://files.seeedstudio.com/wiki/SeeedStudio-XIAO-ESP32S3/res/xiaos3-bin2uf2.zip

步骤 2：将 BIN 文件转换为 UF2 文件

在编译并保存 Arduino 程序后，可以导出二进制bin 文件。此文件将生成在 Arduino 项目文件夹中。


将bin 文件复制到之前解压的 xiaos3-bin2uf2 目录中。然后运行 convert_uf2.bat 脚本以生成 UF2 文件，此过程需要输入您的bin 文件名称。

步骤 3：进入 UF2 BootLoader 模式

将 XIAO 连接到计算机，并运行 boot_uf2.bat 脚本。此时，XIAO 会作为 USB 驱动器出现在您的计算机上，表明已成功进入 UF2 BootLoader 模式。


步骤 4：将 UF2 文件复制到 XIAO ESP32S3

访问 XIAO ESP32S3 的 USB 驱动器，并将转换后的 UF2 文件复制到其中。复制完成后，XIAO 的 USB 驱动器将自动消失，程序将开始运行。

TIP
  1. 请确保您的程序已正确编译并运行，否则 UF2 文件可能无法正常执行。
  2. xiaos3-bin2uf2 文件夹中提供了一个用于测试的 Blink 示例 UF2 文件。上传后，XIAO ESP32S3 上的橙色 LED 将闪烁。您可以使用此 UF2 文件进行测试。

步骤 5：重新进入 UF2 BootLoader 模式

如果需要重新进入 UF2 BootLoader 模式以上传另一个 UF2 文件，请快速按下 Reset 按钮，然后按下 Boot 按钮。无需再次运行 boot_uf2.bat 脚本。

NOTE

快速按下 Reset，然后按下 Boot！

故障排查​

问题 1：如果上传程序失败/程序运行异常/找不到设备端口，我该怎么办？​

如果遇到上述问题，建议您首先尝试按下 XIAO ESP32S3 的复位按钮，以尝试重新运行程序。如果问题仍然存在，请重新检查您的程序，并阅读 BootLoader 模式 中提供的方法以恢复设备。

问题 2：为什么我的 XIAO 存在圆角不平整的问题？这是质量问题吗？​


首先需要说明，这不是质量问题，不会影响 XIAO 的正常功能。

XIAO ESP32S3 是所有 XIAO 中集成度最高的一个，其 PCB 在工厂生产中需要拼接。由于集成度高，拼接板的连接只能放置在四个圆角处，这会导致图片中所示的圆角不平整问题。我们将努力改进工艺，确保在后续生产中解决此问题。

问题 3：如何将资源部分提供的工厂固件烧录到 XIAO ESP32S3？​

资源部分提供的脚本支持 Windows 系统。下载压缩文件后，您将看到以下文件：

├── boot_app0.bin
├── esp32_flasher.py
├── esptool.exe
├── project_config.json
├── xiao_esp32s3_firmware.bin
├── xiao_esp32s3_firmware.bootloader.bin
├── xiao_esp32s3_firmware.partitions.bin
└── xiao_esp32s3_firmware_win.bat

要烧录固件，只需运行相应的.bat文件。如果烧录过程失败，请从提示中复制命令行，并在包含这些文件的终端中手动运行。

资源

[PDF] ESP32-S3 数据手册

针对 Seeed Studio XIAO ESP32S3 Plus​

  • 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

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价格：
¥69
型号：
XIAO-ESP32S3-Plus
制造商：
Seeed Studio
SKU：
080802100000

XIAO ESP32S3 Plus 20GPIO迷你N16R8开发板ESP32-S3适用于Arduino

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