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Seeed Studio XIAO ESP32C3 入门指南


介绍​

Seeed Studio XIAO ESP32C3 是一款基于乐鑫 ESP32-C3 WiFi/蓝牙双模芯片的物联网迷你开发板，采用 32位 RISC-V CPU，凭借其高效的架构提供强大的计算性能。它具有出色的射频性能，支持 IEEE 802.11 b/g/n WiFi 和 蓝牙 5 (BLE) 协议。该开发板配备外置天线，以增强无线应用的信号强度。它还具有 小巧精致的外形 和 单面可贴装设计。它配备了丰富的接口，拥有 11个数字I/O 可用作 PWM引脚 和 4个模拟I/O 可用作 ADC引脚。它支持四种串行接口，如 UART、I2C 和 SPI。板上还有一个小的 复位按钮 和一个 引导加载程序模式按钮。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。

基于上述突出的特性，XIAO ESP32C3 定位为 高性能、低功耗、高性价比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wiki将向您展示如何快速开始使用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 和蓝牙 5 (BLE)N/AN/A蓝牙 5.0/BLE/NFC蓝牙 5.0/BLE/NFC
内存400KB SRAM，4MB 板载闪存32KB SRAM 256KB FLASH264KB SRAM 2MB 板载闪存256KB RAM，1MB Flash 2MB 板载闪存256KB RAM，1MB Flash 2MB 板载闪存
内置传感器N/AN/AN/AN/A6轴 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/启动按钮N/A复位/启动按钮复位按钮复位按钮
板载LED充电LEDN/A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ETA4054S2FN/AN/ABQ25101BQ25101
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Wi-Fi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： 支持蓝牙5和蓝牙mesh功能
  • 超低功耗： 深度睡眠功耗约43μA
  • 更好的RF性能： 包含外部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板载闪存
  • 超小尺寸： 拇指大小(21x17.8mm) XIAO系列经典外形规格，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： 1个I2C、1个SPI、2个UART、11个GPIO(PWM)、4个ADC、1个JTAG焊盘接口
  • 单面元件，表面贴装设计

硬件概述​

*A3(GP105) - 使用ADC2，可能由于错误采样信号而无法工作。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、功率），阳极连接电池，阴极连接5V引脚。
  • 3V3 - 这是板载稳压器的稳压输出。您可以获得700mA电流
  • GND - 电源/数据/信号地

启动引脚​

根据ESP32C3的芯片手册，芯片中的GPIO2、GPIO8和GPIO9是启动引脚，这些引脚的高低电平配置可能会让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，否则可能会导致您的XIAO无法上传或执行程序。

入门指南​

首先，我们将把XIAO ESP32C3连接到计算机，将LED连接到开发板，并从Arduino IDE上传一个简单的代码，通过闪烁连接的LED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：

tip

某些USB线只能供电而无法传输数据。如果您没有USB线或不知道您的USB线是否可以传输数据，您可以查看Seeed USB Type-C支持USB 3.1。

  • 步骤1. 通过USB Type-C数据线将XIAO ESP32C3连接到您的计算机。
  • 步骤2. 将LED连接到D10引脚，如下所示

注意： 确保串联连接一个电阻（约150Ω）来限制通过LED的电流，防止过大电流烧坏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. 将ESP32开发板包添加到您的Arduino IDE

导航到文件 > 首选项，在**"附加开发板管理器网址"**中填入以下网址： https://jihulab.com/esp-mirror/espressif/arduino-esp32.git

导航到工具 > 开发板 > 开发板管理器...，在搜索框中输入关键词"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"。开发板列表比较长，您需要滚动到底部才能找到它。

端口

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

运行您的第一个闪烁程序​

  • 步骤1. 将以下代码复制到Arduino IDE

确保您的D10按照上图所示连接到LED。


// define led according to pin diagram in article
const int led = D10; // there is no LED_BUILTIN available for the XIAO ESP32C3.

void setup() {
  // initialize digital pin led as an output
  pinMode(led, OUTPUT);
}

void loop() {
  digitalWrite(led, HIGH);   // turn the LED on 
  delay(1000);               // wait for a second
  digitalWrite(led, LOW);    // turn the LED off
  delay(1000);               // wait for a second
}
  • 步骤 2. 点击 Upload 按钮将代码上传到开发板

上传完成后，您将看到连接的LED以1秒的间隔闪烁。这意味着连接成功，现在您可以使用XIAO ESP32C3探索更多项目！

电池使用​

XIAO ESP32C3能够使用3.7V锂电池作为电源输入。您可以参考以下图表了解接线方法。

pir
caution

焊接时请小心不要短路正负极，以免烧坏电池和设备。

电池使用说明：

  1. 请使用符合规格的合格电池。
  2. 在使用电池的同时，XIAO可以通过数据线连接到您的计算机设备，请放心，XIAO内置电路保护芯片，使用安全。
  3. XIAO ESP32C3在电池供电时不会有任何LED亮起（除非您编写了特定程序），请不要通过LED的状态来判断XIAO ESP32C3是否工作，请通过您的程序合理判断。
  4. 抱歉，我们目前无法通过软件帮助您检查剩余电池电量（因为没有更多可用的芯片引脚），您需要定期给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，工程师为了确保XIAO ESP32C3具有与其他XIAO系列相同数量的GPIO，没有额外的引脚分配给电池进行电压测量。

但如果您希望使用单独的引脚进行电池电压测量，您可以参考msfujino的巧妙操作。我们也要特别感谢msfujino为XIAO ESP32C3分享的所有经验和努力。

基本操作思路是：电池电压通过200k电阻分压1/2并连接到A0端口，这样就可以监测电压。

pir

数据手册显示标称2500mV满量程AD转换，但芯片之间存在很大差异，实际上为±10%。我的芯片是2700mV满量程。

幸运的是，每个芯片的校准修正值都写在熔丝区域中，通过使用函数analogReadMilliVolts()，我可以读取修正后的电压值，无需做任何特殊处理。

AD转换的结果与万用表测量的电压非常吻合，误差约为5mV，在实际使用中没有问题。

此外，在通信过程中特别是会出现尖峰状错误，必须平均16次才能消除它们。

以下是测试电池电压的程序。

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); // ADC with correction   
  }
  float Vbattf = 2 * Vbatt / 16 / 1000.0;     // attenuation ratio 1/2, mV --> V
  Serial.println(Vbattf, 3);
  delay(1000);
}
tip

以上内容来自 Seeed Studio 论坛用户 msfujino，原始发布地址： 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内容测量电池电压之前，具备良好的动手能力和更好的焊接技能，并谨慎避免电池短路等危险操作。

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。对于这两个功能的使用，我们提供以下使用示例。

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

RTC_DATA_ATTR int bootCount = 0;

/*
Method to print the reason by which ESP32
has been awaken from sleep
*/
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("Wakeup caused by external signal using RTC_IO"); break;
    case ESP_SLEEP_WAKEUP_EXT1 : Serial.println("Wakeup caused by external signal using RTC_CNTL"); break;
    case ESP_SLEEP_WAKEUP_TIMER : Serial.println("Wakeup caused by timer"); break;
    case ESP_SLEEP_WAKEUP_TOUCHPAD : Serial.println("Wakeup caused by touchpad"); break;
    case ESP_SLEEP_WAKEUP_ULP : Serial.println("Wakeup caused by ULP program"); break;
    default : Serial.printf("Wakeup was not caused by deep sleep: %d\n",wakeup_reason); break;
  }
}

void setup(){
  Serial.begin(115200);
  delay(1000); //Take some time to open up the Serial Monitor

  //Increment boot number and print it every reboot
  ++bootCount;
  Serial.println("Boot number: " + String(bootCount));

  //Print the wakeup reason for ESP32
  print_wakeup_reason();

  esp_deep_sleep_enable_gpio_wakeup(BIT(D1), ESP_GPIO_WAKEUP_GPIO_LOW);

  //Go to sleep now
  Serial.println("Going to sleep now");
  esp_deep_sleep_start();
  Serial.println("This will never be printed");
}

void loop(){
  //This is not going to be called
}

如果您足够快地在 XIAO 进入深度睡眠之前打开串口监视器，那么您可以看到如下所示的消息输出。这意味着 XIAO 现在处于"睡眠"状态。

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 低电平来唤醒。这意味着我们可以将按钮连接到引脚 D1，当我们按下按钮时 XIAO 将被唤醒。

caution

目前 XIAO ESP32C3 仅支持 GPIO 唤醒，支持唤醒的引脚只有 D0~D3。此程序可能无法在其他引脚上工作。

故障排除​

Q1: 我的 Arduino IDE 在向开发板上传代码时卡住了​

您可以首先尝试在开发板连接到 PC 时单击一次 RESET BUTTON 来重置开发板。如果这不起作用，请按住 BOOT BUTTON，在按住 BOOT 按钮的同时将开发板连接到 PC，然后释放它以进入 bootloader 模式。

Q2: 我的开发板在 Arduino IDE 中没有显示为串行设备​

请按照上面 Q1 的相同答案操作。

Q3: 我想用出厂固件重新刷写 bootloader​

您可以简单地通过 USB Type-C 将开发板连接到 PC，并使用 ESP RF Test Tool 用出厂固件重新刷写 bootloader。

  • 步骤 1. 按住 BOOT BUTTON 并将 XIAO ESP32C3 连接到 PC 以进入 bootloader 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 and 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，您的 COM 端口，115200 作为 BaudRate 并点击 open

您将看到以下输出

  • 步骤 6. 选择 Flash 并点击 Select Bin

刷写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​

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