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快速上手 Seeed Studio XIAO ESP32C3

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本文档由 AI 翻译。如您发现内容有误或有改进建议，欢迎通过页面下方的评论区，或在以下 Issue 页面中告诉我们：https://github.com/Seeed-Studio/wiki-documents/issues


简介​

Seeed Studio XIAO ESP32C3 是一款基于 Espressif ESP32-C3 WiFi/Bluetooth 双模芯片的物联网迷你开发板，配备了 32 位 RISC-V CPU，其高效架构提供了强大的计算性能。它具有出色的射频性能，支持 IEEE 802.11 b/g/n WiFi 和 Bluetooth 5 (BLE) 协议。该开发板附带一个外置天线，以增强无线应用的信号强度。它还具有小巧精致的外形尺寸，并采用了单面贴装设计。板载丰富的接口，拥有 11 个数字 I/O（可用作 PWM 引脚）和 3 个模拟 I/O（可用作 ADC 引脚）。支持四种串行接口，如 UART、I2C 和 SPI。板上还有一个小型的复位按钮和一个引导模式按钮。XIAO ESP32C3 完全兼容 Grove Shield for Seeeduino XIAO 和 Seeeduino XIAO 扩展板，但对于 Seeeduino XIAO 扩展板，板上的 SWD 弹簧触点将不兼容。

基于上述特点，XIAO ESP32C3 被定位为一款高性能、低功耗、性价比高的物联网迷你开发板，适用于低功耗物联网应用和无线可穿戴应用。

本教程将向您展示如何快速上手 XIAO ESP32C3！

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规格参数​

项目Seeed Studio XIAO ESP32C3Seeeduino XIAOSeeed XIAO RP2040Seeed XIAO nRF52840Seeed XIAO nRF52840 Sense
处理器ESP32-C3 32 位 RISC-V @160MHzSAMD21 M0+@48MHzRP2040 双核 M0+@133MhznRF52840 M4F@64MHznRF52840 M4F@64MHz
无线连接WiFi 和 Bluetooth 5 (BLE)无无Bluetooth 5.0/BLE/NFCBluetooth 5.0/BLE/NFC
内存400KB SRAM，4MB 板载 Flash32KB SRAM 256KB FLASH264KB SRAM 2MB 板载 Flash256KB RAM，1MB Flash 2MB 板载 Flash256KB RAM，1MB Flash 2MB 板载 Flash
内置传感器无无无无6 DOF IMU (LSM6DS3TR-C)，PDM 麦克风
接口I2C/UART/SPII2C/UART/SPII2C/UART/SPII2C/UART/SPII2C/UART/SPI
PWM/模拟引脚11/411/1111/411/611/6
板载按钮复位/引导按钮无复位/引导按钮复位按钮复位按钮
板载 LED充电 LED无全彩 RGB/三合一 LED三合一 LED/充电 LED三合一 LED/充电 LED
电池充电芯片ETA4054S2F无无BQ25101BQ25101
编程语言Arduino/MicroPythonArduino/CircuitPythonArduino/MicroPython/CircuitPython

特性​

  • 强大的 CPU： ESP32-C3，32 位 RISC-V 单核处理器，运行频率高达 160 MHz
  • 完整的 WiFi 子系统： 符合 IEEE 802.11b/g/n 协议，支持 Station 模式、SoftAP 模式、SoftAP + Station 模式和混杂模式
  • 蓝牙 LE 子系统： 支持 Bluetooth 5 和 Bluetooth mesh 功能
  • 超低功耗： 深度睡眠功耗约为 43μA
  • 更好的射频性能： 配备外置 RF 天线
  • 电池充电芯片： 支持锂电池充放电管理
  • 丰富的片上资源： 400KB SRAM 和 4MB 板载 Flash 内存
  • 超小尺寸： 小如拇指（21x17.8mm），XIAO 系列经典外形尺寸，适用于可穿戴设备和小型项目
  • 可靠的安全特性： 支持 AES-128/256、Hash、RSA、HMAC、数字签名和安全启动的加密硬件加速器
  • 丰富的接口： 1xI2C、1xSPI、2xUART、11xGPIO(PWM)、4xADC、1xJTAG 焊盘接口
  • 单面元件，表面贴装设计

硬件概述​

*A3(GP105) - 使用 ADC2，可能由于错误的采样信号而无法正常工作。为了可靠的模拟读取，请使用 ADC1(A0/A1/A2)。请参考 ESP32-C3 数据手册。

XIAO ESP32C3 正面指示图
XIAO ESP32C3 背面指示图
XIAO ESP32C3 引脚列表

电源引脚​

  • 5V - 这是来自 USB 端口的 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），阳极连接到电池，阴极连接到 5V 引脚。
  • 3V3 - 这是板载稳压器的稳压输出。您可以抽取 700mA 电流。
  • GND - 电源/数据/信号地

配置引脚​

根据 ESP32C3 芯片手册，芯片中的 GPIO2、GPIO8 和 GPIO9 是配置引脚，这些引脚的高低电平配置可能会使芯片进入不同的启动模式。在使用这些引脚时请注意这一点，否则可能会导致 XIAO 无法上传或执行程序。

入门指南​

首先，我们将 XIAO ESP32C3 连接到电脑，连接一个 LED 到开发板，并从 Arduino IDE 上传一个简单的代码，通过让连接的 LED 闪烁来检查开发板是否正常工作。

硬件准备​

您需要准备以下物品：

:::提示

有些 USB 数据线只能供电，无法传输数据。如果您没有 USB 数据线或不确定您的 USB 数据线是否能够传输数据，可以查看 Seeed USB Type-C 支持 USB 3.1。

:::

  • 步骤 1. 使用 USB Type-C 数据线将 XIAO ESP32C3 连接到您的电脑。
  • 步骤 2. 按如下方式将 LED 连接到 D10 引脚。

注意： 请确保串联一个电阻（约 150Ω）以限制通过 LED 的电流，防止过大的电流烧毁 LED。

软件准备​

  • 步骤 1. 根据您的操作系统下载并安装最新版本的 Arduino IDE。

  • 步骤 2. 启动 Arduino 应用程序。

  • 步骤 3. 在 Arduino IDE 中添加 ESP32 开发板包。

导航到 文件 > 首选项，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 工具 > 开发板 > 开发板管理器...，在搜索框中输入关键字 "esp32"，选择最新版本的 esp32 并安装。

  • 步骤 4. 选择您的开发板和端口。

开发板

导航到 工具 > 开发板 > ESP32 Arduino 并选择 "XIAO_ESP32C3"。开发板列表较长，您需要滚动到列表底部才能找到。

端口

导航到 工具 > 端口 并选择连接的 XIAO ESP32C3 的串口名称。通常是 COM3 或更高（COM1 和 COM2 通常保留给硬件串口）。

  • 步骤 1. 将以下代码复制到 Arduino IDE。

确保您的 D10 按上图所示连接到一个 LED。


// 根据文章中的引脚图定义 LED
const int led = D10; // XIAO ESP32C3 没有可用的 LED_BUILTIN。

void setup() {
  // 初始化数字引脚 LED 为输出
  pinMode(led, OUTPUT);
}

void loop() {
  digitalWrite(led, HIGH);   // 打开 LED
  delay(1000);               // 等待一秒
  digitalWrite(led, LOW);    // 关闭 LED
  delay(1000);               // 等待一秒
}
  • 步骤 2. 点击 上传 按钮将代码上传到开发板。

上传完成后，您将看到连接的 LED 每隔 1 秒闪烁一次。这意味着连接成功，现在您可以探索更多基于 XIAO ESP32C3 的项目！

电池使用​

XIAO ESP32C3 可以使用 3.7V 锂电池作为电源输入。您可以参考以下接线图进行连接。

pir
caution

请在焊接时小心不要短路正负极，以免烧毁电池和设备。

电池使用说明：

  1. 请使用符合规格的合格电池。
  2. 在使用电池时，XIAO 可以通过数据线连接到您的计算机设备，请放心，XIAO 内置了电路保护芯片，非常安全。
  3. 当 XIAO ESP32C3 使用电池供电时，不会有任何 LED 指示灯亮起（除非您编写了特定的程序），请不要通过 LED 的状态来判断 XIAO ESP32C3 是否工作，而是通过您的程序合理判断。
  4. 很抱歉，目前我们无法通过软件帮助您检查剩余电量（因为没有多余的芯片引脚可用），您需要定期为电池充电或使用万用表检查电池电量。

检查电池电压​

由于 ESP32C3 引脚数量的限制，为了确保 XIAO ESP32C3 与其他 XIAO 系列具有相同数量的可用 GPIO，工程师没有额外的引脚分配给电池电压测量。

但如果您希望单独使用一个引脚进行电池电压测量，可以参考 msfujino 的巧妙操作。我们也特别感谢 msfujino 为 XIAO ESP32C3 分享的所有经验和努力。

基本的操作思路是：使用 200k 电阻将电池电压分压为 1/2，并连接到 A0 端口，从而可以监测电压。

pir

数据手册标称满量程 AD 转换为 2500mV，但不同芯片之间存在较大差异，实际上为 ±10%。我的芯片满量程为 2700mV。

幸运的是，每个芯片的校准修正值都写在熔丝区域，通过使用函数 analogReadMilliVolts()，可以直接读取修正后的电压值，无需额外操作。

AD 转换结果与万用表测量的电压相差约 5 mV，在实际使用中没有问题。

此外，特别是在通信过程中，会出现尖峰误差，需要进行 16 次平均以消除这些误差。

以下是测试电池电压的步骤。

void setup() {
  Serial.begin(115200);
  pinMode(A0, INPUT);         // ADC
}

void loop() {
  uint32_t Vbatt = 0;
  for(int i = 0; i < 16; i++) {
    Vbatt = Vbatt + analogReadMilliVolts(A0); // 带修正的 ADC   
  }
  float Vbattf = 2 * Vbatt / 16 / 1000.0;     // 衰减比 1/2，mV --> V
  Serial.println(Vbattf, 3);
  delay(1000);
}
tip

以上内容来自 Seeed Studio 论坛用户 msfujino，原帖地址： https://forum.seeedstudio.com/t/battery-voltage-monitor-and-ad-conversion-for-xiao-esp32c/267535。 我们建议您在尝试基于上述方法测量电池电压之前，具备良好的动手能力和焊接技能，并谨慎避免短路电池等危险操作。

深度睡眠模式和唤醒​

XIAO ESP32C3 设计支持深度睡眠模式和唤醒功能。关于这两个功能的使用，我们提供以下示例代码。

#define BUTTON_PIN_BITMASK 0x200000000 // 2^33 in hex

RTC_DATA_ATTR int bootCount = 0;

/*
打印 ESP32 唤醒原因的方法
*/
void print_wakeup_reason(){
  esp_sleep_wakeup_cause_t wakeup_reason;

  wakeup_reason = esp_sleep_get_wakeup_cause();

  switch(wakeup_reason)
  {
    case ESP_SLEEP_WAKEUP_EXT0 : Serial.println("由 RTC_IO 外部信号唤醒"); break;
    case ESP_SLEEP_WAKEUP_EXT1 : Serial.println("由 RTC_CNTL 外部信号唤醒"); break;
    case ESP_SLEEP_WAKEUP_TIMER : Serial.println("由定时器唤醒"); break;
    case ESP_SLEEP_WAKEUP_TOUCHPAD : Serial.println("由触摸板唤醒"); break;
    case ESP_SLEEP_WAKEUP_ULP : Serial.println("由 ULP 程序唤醒"); break;
    default : Serial.printf("唤醒原因不是深度睡眠: %d\n",wakeup_reason); break;
  }
}

void setup(){
  Serial.begin(115200);
  delay(1000); // 给串口监视器一些时间打开

  // 每次重启递增启动次数并打印
  ++bootCount;
  Serial.println("启动次数: " + String(bootCount));

  // 打印 ESP32 的唤醒原因
  print_wakeup_reason();

  esp_deep_sleep_enable_gpio_wakeup(BIT(D1), ESP_GPIO_WAKEUP_GPIO_LOW);

  // 现在进入睡眠
  Serial.println("现在进入睡眠");
  esp_deep_sleep_start();
  Serial.println("这行代码永远不会被打印");
}

void loop(){
  // 这个函数不会被调用
}

如果您足够快地在 XIAO 进入深度睡眠之前打开串口监视器，您将看到如下所示的消息输出。这意味着 XIAO 现在已经“睡着了”。

tip

进入深度睡眠模式后，XIAO 的端口将消失，您需要唤醒它才能再次看到其端口号！

在程序中，我们使用 D1 低电平唤醒。这意味着我们可以将一个按钮连接到 D1 引脚，当按下按钮时，XIAO 将被唤醒。

caution

目前 XIAO ESP32C3 仅支持 GPIO 唤醒，且仅支持唤醒的引脚为 D0~D3。此程序可能无法在其他引脚上运行。

故障排除​

Q1: 我的 Arduino IDE 在向板子上传代码时卡住​

您可以先尝试点击 RESET 按钮 一次以重置板子（确保板子已连接到您的 PC）。如果这不起作用，请按住 BOOT 按钮，在按住 BOOT 按钮的同时将板子连接到您的 PC，然后松开按钮以进入 bootloader 模式。

Q2: 我的开发板未显示为 Arduino IDE 中的串行设备​

请按照 Q1 中的相同解决方法。

Q3: 我想重新刷入带有出厂固件的引导程序​

您可以通过 USB Type-C 将开发板连接到 PC，并使用 ESP RF Test Tool 重新刷入带有出厂固件的引导程序。

  • 步骤 1. 按住 BOOT BUTTON，将 XIAO ESP32C3 连接到 PC 以进入 引导程序模式

  • 步骤 2. 连接后，释放 BOOT BUTTON

  • 步骤 3. 访问 此页面 并下载 ESP RF Test Tool 和 Test Guide

  • 步骤 4. 解压 .zip 文件，导航到 ESP_RF_Test_EN\ESP_RF_Test_EN\EspRFTestTool_v2.8_Manual 并打开 EspRFTestTool_v2.8_Manual.exe
  • 步骤 5. 选择 ESP32C3 作为 ChipType，选择您的 COM 端口，设置 BaudRate 为 115200，然后点击 open

您将看到以下输出：

  • 步骤 6. 选择 Flash 并点击 Select Bin

当刷入成功时，您将看到以下输出：

MicroPython GitHub 仓库​

资源​

课程资源​

技术支持与产品讨论​

感谢您选择我们的产品！我们为您提供多种支持方式，以确保您使用我们的产品时体验顺畅。我们提供多个沟通渠道，以满足不同的偏好和需求。

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