Skip to main content

Seeed Studio XIAO SAMD21 入门指南

pir

Seeed Studio XIAO SAMD21 之前名为 Seeeduino XIAO，是 Seeed Studio XIAO family, a series of powerful thumb-size dev boards compatible with Arduino 的首款产品。它搭载了功能强大的 ATSAMD21G18A-MU，这是一款低功耗微控制器。另一方面，这块小板子在处理性能方面表现良好，但功耗更低。它采用超小尺寸设计，可用于可穿戴设备和小型项目。

Seeed Studio XIAO SAMD21 具有 14 个引脚，可用作 11 个数字接口、11 个模拟接口、10 个 PWM 接口（d1-d10）、1 个 DAC 输出引脚 D0、1 个 SWD 焊盘接口、1 个 I2C 接口、1 个 SPI 接口、1 个 UART 接口，通过引脚复用实现串口通信指示灯（T/R）、闪烁灯（L）。LED（电源、L、RX、TX）的颜色分别为绿色、黄色、蓝色和蓝色。此外，Seeed Studio XIAO SAMD21 具有一个 Type-C 接口，可用于供电和下载代码。板上有两个复位焊盘，你可以将它们短接来复位开发板。

立即获取 🖱️

文档资料​

关于 Seeed Studio XIAO SAMD21 的使用有两份文档，分别侧重不同的内容，请参考下表：

Seeed 官方文档Nanase 编写的文档
引脚图接口
Seeed Studio XIAO SAMD21 入门指南Seeed Studio XIAO SAMD21 与 MicroSD 卡（SPI）
Seeed Studio XIAO SAMD21 GPIO 用法Seeed Studio XIAO SAMD21 与 GPS（UART）
Seeed Studio XIAO SAMD21 资源单周期 IOBUS

在 Seeed Studio XIAO SAMD21 上使用 CircuitPython​

特性​

  • 强大的 CPU：ARM® Cortex®-M0+ 32 位 48MHz 微控制器（SAMD21G18），带有 256KB Flash、32KB SRAM。
  • 灵活的兼容性：兼容 Arduino IDE。
  • 简化项目操作：面包板友好。
  • 小巧尺寸：拇指大小（21x17.8mm），适用于可穿戴设备和小型项目。
  • 多种开发接口：11 个数字/模拟引脚，10 个 PWM 引脚，1 个 DAC 输出，1 个 SWD 焊盘接口，1 个 I2C 接口，1 个 UART 接口，1 个 SPI 接口。

规格参数​

产品名称Seeed Studio XIAO SAMD21
芯片组Microchip SAMD21G18
处理器ARM Cortex-M0+ 处理器，最高运行频率 48 MHz
RAM32KB SRAM
Flash256KB Flash
接口GPIO 引脚 x14
数字引脚 x11
模拟引脚 x11
DAC x1
I2C x1
UART x1
SPI x1
板载用户 LED x1
电源 LED x1
串行通信状态 LED（TX/RX 指示灯）x2
无线连接/
电源输入电压（Type-C）：5V
输入电压（BAT）：5V
最大输出5V@500mA
3.3V@200mA
软件兼容性Arduino、PlatformIO、MicroPython、CircuitPython、Zephyr
XIAO 系列展示 - Seeed Studio Wiki
工作温度-40 至 85°C
尺寸21×17.8mm
型号变体Seeed Studio XIAO SAMD21 (预焊接) - Seeed Studio
Seeed Studio XIAO SAMD21 - Arduino Microcontroller - SAMD21 Cortex M0+ (3 PCs） - Seeed Studio

硬件概览​

pir

pir

pir

pir

caution

对于通用 I/O 引脚： MCU 的工作电压为 3.3V。如果连接到通用 I/O 引脚的输入电压高于 3.3V，可能会导致芯片损坏。

对于电源引脚： 内置的 DC-DC 转换电路能够将 5V 电压转换为 3.3V，允许通过 VIN-PIN 和 5V-PIN 使用 5V 电源为设备供电。

必须明确的是，XIAO SAMD21 背面的 VIN 和 GND 焊盘并非用于直接连接电池，尤其不能直接连接可充电锂电池（LiPo/Li-Ion）。该开发板缺少安全运行所需的关键电池管理电路。这些焊盘只是一个替代电源输入点，会绕过板载的保护二极管。如果你希望使用电池为项目供电，必须使用专用的外部电池管理模块来提供充电和保护，然后将该模块的稳压输出连接到 XIAO 的 5V 或 3V3 引脚。

请在使用时多加注意，不要撬起屏蔽罩。

引脚映射​

XIAO 引脚功能芯片引脚描述
5VVBUS电源输入/输出
GND
3V33V3_OUT电源输出
D0模拟PA02GPIO，ADC
D1模拟PA04GPIO，ADC
D2模拟PA10GPIO，ADC
D3模拟PA11GPIO，ADC
D4模拟，SDAPA08GPIO，I2C 数据，ADC
D5模拟，SCLPA09GPIO，I2C 时钟，ADC
D6模拟，TXPB08GPIO，UART 发送，ADC
D7模拟，RXPB09GPIO，UART 接收，ADC
D8模拟，SPI_SCKPA07GPIO，SPI 时钟，ADC
D9模拟，SPI_MISOPA05GPIO，SPI 数据，ADC
D10模拟，SPI_MOSIPA06GPIO，SPI 数据
ResetRES复位
TX_LEDPA19TX_LED
RX_LEDPA18RX_LED
Power_LEDVBUSCHG-LED_红色
USER_LEDPA17用户指示灯_黄色

进入 Bootloader 模式​

有时在用户烧录程序失败时，Seeed Studio XIAO SAMD21 的端口可能会消失。我们可以通过以下操作解决这个问题：

  • 将 Seeed Studio XIAO SAMD21 连接到电脑。
  • 使用镊子或导线将图中的 RST 焊盘短接两次。
  • 橙色 LED 灯会闪烁并点亮。

此时，芯片进入 Bootloader 模式，烧录端口会再次出现。由于 samd21 芯片有两个分区，一个是 Bootloader，另一个是用户程序。产品在出厂时会在系统存储器中烧录一段 bootloader 代码。我们可以通过执行上述步骤在两种模式之间切换。

pir

复位​

如果你想复位 Seeed Studio XIAO SAMD21，请执行以下步骤：

  • 将 Seeed Studio XIAO SAMD21 连接到电脑。
  • 使用镊子或导线将 RST 焊盘只短接一次
  • 橙色 LED 灯会闪烁并点亮。

请注意：板载 LED 的行为与 Arduino 上的是相反的。在 Seeed Studio XIAO SAMD21 上，引脚需要被拉低，而在其他微控制器上则需要被拉高。  

中断​

Seeed Studio XIAO SAMD21 上的所有引脚都支持中断，但有两个引脚不能同时使用：5 号引脚和 7 号引脚。关于中断的更多细节请查看这里。

引脚复用​

我们不需要自己配置引脚，使用引脚后可以直接调用函数。

数字输入和输出​

  • 使用 6 号引脚作为数字引脚：
const int buttonPin = 6;     // the number of the pushbutton pin
const int ledPin =  13;      // the number of the LED pin

int buttonState = 0;         // variable for reading the pushbutton status

void setup() {
  // initialize the LED pin as an output:
  pinMode(ledPin, OUTPUT);
  // initialize the pushbutton pin as an input:
  pinMode(buttonPin, INPUT);
}

void loop() {
  // read the state of the pushbutton value:
  buttonState = digitalRead(buttonPin);

  // check if the pushbutton is pressed. If it is, the buttonState is HIGH:
  if (buttonState == HIGH) {
    // turn LED on:
    digitalWrite(ledPin, HIGH);
  } else {
    // turn LED off:
    digitalWrite(ledPin, LOW);
  }
}

AnalogRead​

  • 使用引脚 6 作为模拟引脚：


void setup() {
  // declare the ledPin as an OUTPUT:
  pinMode(ledPin, OUTPUT);
}

void loop() {
  // read the value from the sensor:
  sensorValue = analogRead(sensorPin);
  // turn the ledPin on
  digitalWrite(ledPin, HIGH);
  // stop the program for <sensorValue> milliseconds:
  delay(sensorValue);
  // turn the ledPin off:
  digitalWrite(ledPin, LOW);
  // stop the program for for <sensorValue> milliseconds:
  delay(sensorValue);
}

Serial​

  • 使用引脚 6 作为 UART 的 TX 引脚（UART 的 RX 引脚为引脚 7）：

void setup() {
    Serial1.begin(115200);
    while (!Serial);
}

void loop() {
    Serial1.println("Hello,World");
    delay(1000);
}

I2C​

  • 使用引脚 5 作为 IIC 的 SCL 引脚（IIC 的 SDA 引脚为引脚 4）：
// Wire Master Writer
// by Nicholas Zambetti <http://www.zambetti.com>

// Demonstrates use of the Wire library
// Writes data to an I2C/TWI slave device
// Refer to the "Wire Slave Receiver" example for use with this

// Created 29 March 2006

// This example code is in the public domain.


#include <Wire.h>

void setup()
{
  Wire.begin(); // join i2c bus (address optional for master)
}

byte x = 0;

void loop()
{
  Wire.beginTransmission(4); // transmit to device #4
  Wire.write("x is ");        // sends five bytes
  Wire.write(x);              // sends one byte  
  Wire.endTransmission();    // stop transmitting
  x++;
  delay(500);
}

SPI​

  • 使用引脚 8 作为 SPI 的 SCK 引脚（SPI 的 MISO 引脚为引脚 9，MOSI 引脚为引脚 10）：
#include <SPI.h>
const int CS = 7;
void setup (void) {
   digitalWrite(CS, HIGH); // disable Slave Select
   SPI.begin ();
   SPI.setClockDivider(SPI_CLOCK_DIV8);//divide the clock by 8
}

void loop (void) {
   char c;
   digitalWrite(CS, LOW); // enable Slave Select
   // send test string
   for (const char * p = "Hello, world!\r" ; c = *p; p++) {
      SPI.transfer (c);
   }
   digitalWrite(CS, HIGH); // disable Slave Select
   delay(2000);
}

QTouch​

关于如何使用 QTouch，我们提供了一个示例项目：How to Make a Fruit Piano on Seeed Studio XIAO SAMD21 ’s Q-Touch Function。

模拟输入和输出​

虽然它仍然具有基于 PWM 的“模拟输出”，但 SAMD21 还具有真正的模拟输出，即数模转换器（DAC）。该模块可以产生 0 到 3.3V 之间的模拟电压。它可以用来产生更自然声音的音频，或者作为一种“数字电位器”来控制模拟设备。

DAC 仅在 Arduino 引脚 A0 上可用，并使用 analogWrite(A0, <value>) 进行控制。DAC 最多可以设置为 10 位分辨率（请确保在 setup 中调用 analogWriteResolution(10)），这意味着 0 到 1023 之间的数值会将电压设置在 0 到 3.3V 之间的某个值。

除了 DAC 之外，SAMD21 的 ADC 通道也不同于 ATmega328：它们支持最高 12 位分辨率。这意味着模拟输入值可以在 0-4095 之间变化，对应 0 到 3.3V 之间的电压。要以 12 位模式使用 ADC，请确保在 setup 中调用 analogReadResolution(12)。

串口绘制 DAC 波形

下面是一个同时演示 DAC 和 ADC 的示例。要搭建这个实验，将 A0 连接到 A1——我们用模拟电压驱动 A0，然后用 A1 读取它。这个电路是我们在教程中用过的最简单的电路：

note

Seeed Studio XIAO SAMD21 使用了 Seeed Studio XIAO SAMD21 expansion board

该示例在 A0 上产生一个正弦波输出，电压范围为 0 到 3.3V。然后使用 A1 将该输出读入其 ADC，并将其转换为 0 到 3.3V 之间的电压。

当然，你可以打开串口监视器来查看电压值的流动。但如果通过文本很难想象正弦波的形状，可以通过选择 Tools > Serial Plotter 来查看 Arduino 新的串口绘图器。

DAC​

感谢 Aleksei Tertychnyi 提交代码，所有相关功能均由他开发并贡献。

#define DAC_PIN A0 // Make code a bit more legible
float x = 0; // Value to take the sin of
float increment = 0.02;  // Value to increment x by each time
int frequency = 440; // Frequency of sine wave

void setup() 
{
  analogWriteResolution(10); // Set analog out resolution to max, 10-bits
  analogReadResolution(12); // Set analog input resolution to max, 12-bits

  Serial.begin(9600);
}

void loop() 
{
  // Generate a voltage value between 0 and 1023. 
  // Let's scale a sin wave between those values:
  // Offset by 511.5, then multiply sin by 511.5.
  int dacVoltage = (int)(511.5 + 511.5 * sin(x));
  x += increment; // Increase value of x

  // Generate a voltage between 0 and 3.3V.
  // 0= 0V, 1023=3.3V, 512=1.65V, etc.
  analogWrite(DAC_PIN, dacVoltage);

  // Now read A1 (connected to A0), and convert that
  // 12-bit ADC value to a voltage between 0 and 3.3.
  float voltage = analogRead(A1) * 3.3 / 4096.0;
  Serial.println(voltage); // Print the voltage.
  delay(1); // Delay 1ms
}

结果

pir

入门指南​

硬件​

所需材料

  • Seeed Studio XIAO SAMD21 x1
  • 电脑 x1
  • USB Type-C 线 x1
tip

有些 USB 线只能供电，不能传输数据。如果你没有 USB 线，或者不知道你的 USB 线是否可以传输数据，可以查看 seeed USB type C support USB 3.1。

  • 步骤 1. 准备一块 Seeed Studio XIAO SAMD21 和一根 Type-C 线。

  • 步骤 2. 将 Seeed Studio XIAO SAMD21 连接到你的电脑。然后黄色电源指示灯应会亮起。

软件​

note

如果这是你第一次使用 Arduino，我们强烈建议你参考 Getting Started with Arduino

  • 步骤 1. 你需要安装 Arduino 软件。
Download Arduino IDE

启动 Arduino 应用程序

双击你之前下载的 Arduino 应用程序（arduino.exe）。

note

如果 Arduino 软件以其他语言加载，你可以在首选项对话框中更改它。详情请参阅 Arduino Software (IDE) 页面。

  • 步骤 2. 打开 Blink 示例

打开 LED 闪烁示例草图：File > Examples >01.Basics > Blink。

pir

  • 步骤 3. 将 Seeeduino 添加到 Arduino IDE 中

点击 File > Preference，并在 Additional Boards Manager URLs 中填入以下链接：

https://files.seeedstudio.com/arduino/package_seeeduino_boards_index.json

pir

点击 Tools-> Board-> Boards Manager...，在搜索框中输入关键字“Seeed Studio XIAO SAMD21”。此时会出现 “Seeed SAMD Boards”。安装它。

pir

  • 步骤 4. 选择你的开发板和端口

安装开发板后，点击 Tools-> Board，找到“Seeed Studio XIAO”并选择它。现在你已经在 Arduino IDE 中完成了 Seeed Studio XIAO SAMD21 的开发板设置。

pir

在 Tools | Serial Port 菜单中选择 Arduino 开发板的串口设备。该端口很可能是 COM3 或更高（COM1 和 COM2 通常保留给硬件串口）。要确认的话，你可以先断开 Arduino 开发板并重新打开菜单；消失的那一项就是 Arduino 开发板。重新连接开发板并选择该串口。

pir

  • 步骤 5. 上传程序

现在，只需点击环境中的 “Upload” 按钮。等待几秒钟，如果上传成功，状态栏中会出现 “Done uploading.” 的消息。

pir

上传完成几秒钟后，你应该会看到板子上的 13 号引脚（L）LED 开始闪烁（橙色）。如果是这样，恭喜你！你已经成功运行 Arduino。如果遇到问题，请查看故障排除建议。

note

最大闪存容量为 8KB，更多信息请参阅资源中的 ATSAMD218A-MU 数据手册

示例应用​

资源​

硬件设计

结构设计

软件与工具

课程资源​

技术支持与产品讨论​

感谢你选择我们的产品！我们将为你提供多种支持，确保你在使用我们产品的过程中尽可能顺利。我们提供多种沟通渠道，以满足不同的偏好和需求。

Loading Comments...