引脚复用
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
Seeed Studio XIAO ESP32C3 提供丰富的接口。它有 11 个数字 I/O 可用作 PWM 引脚，以及 4 个模拟输入 可用作 ADC 引脚。它支持四种串行通信接口，如 UART、I2C、SPI 和 I2S。本篇 Wiki 将帮助您了解这些接口并在下一个项目中实现它们！
数字接口
将一个按钮连接到引脚 D6，将一个 LED 连接到引脚 D10。然后上传以下代码，通过按钮控制 LED 的开/关。
const int buttonPin = D6; // 按钮连接到数字引脚 6
const int ledPin = D10; // LED 连接到数字引脚 10
int buttonState = 0; // 用于读取按钮状态的变量
void setup() {
// 将 LED 引脚初始化为输出：
pinMode(ledPin, OUTPUT);
// 将按钮引脚初始化为输入：
pinMode(buttonPin, INPUT);
}
void loop() {
// 读取按钮的状态值：
buttonState = digitalRead(buttonPin);
// 检查按钮是否被按下。如果是，buttonState 为 HIGH：
if (buttonState == HIGH) {
// 打开 LED：
digitalWrite(ledPin, HIGH);
} else {
// 关闭 LED：
digitalWrite(ledPin, LOW);
}
}
数字接口作为 PWM 使用
将一个 LED 连接到引脚 D10。然后上传以下代码，观察 LED 渐亮和渐暗的效果。
int ledPin = D10; // LED 连接到数字引脚 10
void setup() {
// 声明 LED 引脚为输出
pinMode(ledPin, OUTPUT);
}
void loop() {
// 从最小值到最大值以 5 为步长渐亮：
for (int fadeValue = 0 ; fadeValue <= 255; fadeValue += 5) {
// 设置值（范围从 0 到 255）：
analogWrite(ledPin, fadeValue);
// 等待 30 毫秒以观察渐变效果
delay(30);
}
// 从最大值到最小值以 5 为步长渐暗：
for (int fadeValue = 255 ; fadeValue >= 0; fadeValue -= 5) {
// 设置值（范围从 0 到 255）：
analogWrite(ledPin, fadeValue);
// 等待 30 毫秒以观察渐变效果
delay(30);
}
}
模拟接口
将一个电位器连接到引脚 A0，将一个 LED 连接到引脚 D10。然后上传以下代码，通过旋转电位器旋钮控制 LED 的闪烁间隔。
ADC 映射范围为 0-2500mV。
const int sensorPin = A0;
const int ledPin = D10;
void setup() {
pinMode(sensorPin, INPUT); // 声明 sensorPin 为输入
pinMode(ledPin, OUTPUT); // 声明 ledPin 为输出
}
void loop() {
// 从传感器读取值：
int sensorValue = analogRead(sensorPin);
// 打开 ledPin
digitalWrite(ledPin, HIGH);
// 程序暂停 <sensorValue> 毫秒：
delay(sensorValue);
// 关闭 ledPin：
digitalWrite(ledPin, LOW);
// 程序暂停 <sensorValue> 毫秒：
delay(sensorValue);
}
串口 - UART
常规方法 - 选择使用 USB 串口或 UART0 串口
该板载有 2 个串口接口：
- USB 串口
- UART0 串口
对于 XIAO ESP32 C3，没有 Serial2。
如果需要使用 Serial1，必须定义引脚，否则可能无法接收数据。对于 XIAO ESP32 系列，使用 Serial1 的方式如下：
Serial1.begin(115200, SERIAL_8N1, D7, D6); // RX, TX
默认情况下，USB 串口已启用，这意味着您可以通过 USB Type-C 将板连接到 PC，并在 Arduino IDE 上打开串口监视器查看通过串口发送的数据。
但是，如果您想使用 UART0 作为串口，需要将引脚 D6 作为 TX 引脚，D7 作为 RX 引脚，并连接到 USB-串口适配器。
同时，您需要在 Arduino IDE 中将 USB CDC On Boot 设置为 Disabled。
注意：当板在 Arduino Board Manager 中显示时更换图片
上传以下代码到 Arduino IDE，通过串口发送字符串 "Hello World!"。
void setup() {
Serial.begin(115200);
while (!Serial);
}
void loop() {
Serial.println("Hello World!");
delay(1000);
}
在 Arduino 串口监视器上的输出如下所示：
特殊方法 - 同时使用 USB 串口和 UART0/UART1
在许多情况下，我们需要使用 UART 传感器连接到 XIAO ESP32C3 的硬件串口以获取数据，同时可能需要使用 USB 串口在串口监视器上显示数据。这可以通过一些特殊方法实现。
- 示例程序：
// 需要此库以进行底层访问设置。
#include <HardwareSerial.h>
// 定义两个映射到内部 UART 的串口设备
HardwareSerial MySerial0(0);
HardwareSerial MySerial1(1);
void setup()
{
// 对于 USB，只需正常使用 Serial：
Serial.begin(115200);
// 在引脚 TX=D6 和 RX=D7 上配置 MySerial0（-1, -1 表示使用默认值）
MySerial0.begin(9600, SERIAL_8N1, -1, -1);
MySerial0.print("MySerial0");
// 在引脚 RX=D9 和 TX=D10 上配置 MySerial1
MySerial1.begin(115200, SERIAL_8N1, 9, 10);
MySerial1.print("MySerial1");
}
void loop()
{
}
如您所见，XIAO ESP32C3 实际上有三个可用的 UART。
接下来，我们以 60GHz mmWave Sensor - Human Resting Breathing and Heartbeat Module 为例，说明如何使用 D6 和 D7 硬件串口以及 USB 串口。
请准备以下设备。
| XIAO ESP32C3 | 60GHz mmWave Sensor - Human Resting Breathing and Heartbeat Module |
|---|---|
 |  |
| 立即购买 | 立即购买 |
将传感器库下载到您的计算机，并将其添加到 Arduino IDE。
在这里，我们希望解析心跳和呼吸数据的信息，您可以像下面这样重写您的程序。
#include "Arduino.h"
#include <60ghzbreathheart.h>
#include <HardwareSerial.h>
HardwareSerial MySerial(0); //创建一个新的 HardwareSerial 类 -- D6/D7
// 也可以尝试硬件串口
BreathHeart_60GHz radar = BreathHeart_60GHz(&MySerial);
void setup() {
// 在这里放置您的 setup 代码，程序将运行一次：
Serial.begin(115200);
MySerial.begin(115200, SERIAL_8N1, -1, -1); // 在 CPU 频率为 40MHz 时，工作速度为定义的一半。
while(!Serial); //当串口打开时，程序开始执行。
Serial.println("准备就绪");
// radar.ModeSelect_fuc(1); //1: 表示实时传输模式，2: 表示睡眠状态模式。
//设置模式后，如果您没有看到数据返回，可能需要重新给传感器供电。
}
void loop()
{
// 在这里放置您的主代码，程序将重复运行：
radar.Breath_Heart(); //呼吸和心跳信息输出
if(radar.sensor_report != 0x00){
switch(radar.sensor_report){
case HEARTRATEVAL:
Serial.print("传感器监测到当前心率值为: ");
Serial.println(radar.heart_rate, DEC);
Serial.println("----------------------------");
break;
case HEARTRATEWAVE: //仅在实时数据传输模式开启时有效
Serial.print("心率波形（正弦波）-- 点 1: ");
Serial.print(radar.heart_point_1);
Serial.print(", 点 2 : ");
Serial.print(radar.heart_point_2);
Serial.print(", 点 3 : ");
Serial.print(radar.heart_point_3);
Serial.print(", 点 4 : ");
Serial.print(radar.heart_point_4);
Serial.print(", 点 5 : ");
Serial.println(radar.heart_point_5);
Serial.println("----------------------------");
break;
case BREATHNOR:
Serial.println("传感器检测到当前呼吸速率正常。");
Serial.println("----------------------------");
break;
case BREATHRAPID:
Serial.println("传感器检测到当前呼吸速率过快。");
Serial.println("----------------------------");
break;
case BREATHSLOW:
Serial.println("传感器检测到当前呼吸速率过慢。");
Serial.println("----------------------------");
break;
case BREATHNONE:
Serial.println("目前没有呼吸信息，请稍候...");
Serial.println("----------------------------");
break;
case BREATHVAL:
Serial.print("传感器监测到当前呼吸速率值为: ");
Serial.println(radar.breath_rate, DEC);
Serial.println("----------------------------");
break;
case BREATHWAVE: //仅在实时数据传输模式开启时有效
Serial.print("呼吸速率波形（正弦波）-- 点 1: ");
Serial.print(radar.breath_point_1);
Serial.print(", 点 2 : ");
Serial.print(radar.breath_point_2);
Serial.print(", 点 3 : ");
Serial.print(radar.breath_point_3);
Serial.print(", 点 4 : ");
Serial.print(radar.breath_point_4);
Serial.print(", 点 5 : ");
Serial.println(radar.breath_point_5);
Serial.println("----------------------------");
break;
}
}
delay(200); //添加时间延迟以避免程序卡住
}
请上传程序，然后打开串口监视器并将波特率设置为 115200。
接下来，我们可以通过以下连接方法将传感器连接到 XIAO ESP32C3。
如果一切正常，您将在串口监视器上看到数据消息。
Serial1 使用方法
根据上述 XIAO ESP32C3 引脚图的具体参数，我们可以观察到有 TX 引脚和 RX 引脚。 这与串行通信不同，但使用方法非常相似，只是需要添加一些参数。 因此接下来，我们将使用芯片引出的引脚进行串行通信。
需要包含的核心功能：
Serial1.begin(BAUD,SERIAL_8N1,RX_PIN,TX_PIN);-- 启用 Serial1，函数原型为：<Serial.Type>.begin(unsigned long baud, uint32_t config, int8_t rxPin, int8_t txPin);baud:波特率config:配置位rxPin:接收引脚txPin:发送引脚
值得注意的是，如果我们使用数字引脚端口进行定义，这里应该是#define RX_PIN D7、#define TX_PIN D6，请参考不同 XIAO 系列的引脚图获取具体参数。
以下是一个示例程序：
#define RX_PIN D7
#define TX_PIN D6
#define BAUD 115200
void setup() {
Serial1.begin(BAUD,SERIAL_8N1,RX_PIN,TX_PIN);
}
void loop() {
if(Serial1.available() > 0)
{
char incominByte = Serial1.read();
Serial1.print("我收到: ");
Serial1.println(incominByte);
}
delay(1000);
}
上传程序后，在 Arduino IDE 中打开串口监视器并将波特率设置为 115200。然后，您可以通过串口监视器 Serial 在 XIAO ESP32C3 中发送您想要的内容，XIAO 会打印出您发送的每个字节内容。在这里，我输入的内容是 "Hello Everyone"，我的结果图如下所示：
软件串口
要使用软件串口，请安装 EspSoftwareSerial 库。
:::提示 目前我们推荐使用 EspSoftwareSerial 库的 7.0.0 版本。其他版本可能存在不同程度的问题，导致软串口无法正常工作。 :::
#include <SoftwareSerial.h>
SoftwareSerial mySerial(D7, D6); // RX, TX
void setup() {
Serial.begin(9600);
mySerial.begin(9600);
}
void loop() {
if (mySerial.available()) {
char data = mySerial.read();
Serial.print("Received via software serial: ");
Serial.println(data);
}
if (Serial.available()) {
char data = Serial.read();
mySerial.print("Received via hardware serial: ");
mySerial.println(data);
}
}
此示例在引脚 D7 (RX) 和 D6 (TX) 上设置软件串口，波特率为 9600。它同时监控硬件串口（USB）和软件串口，并在它们之间回显接收到的数据。
I2C
硬件连接
按照以下硬件连接方式，将 Grove - OLED Yellow&Blue Display 0.96 (SSD1315) 连接到 XIAO ESP32C3。
| Grove - OLED Yellow&Blue Display 0.96 (SSD1315) | XIAO ESP32C3 |
|---|---|
| SCL | SCL |
| SDA | SDA |
| VCC | 5V |
| GND | GND |
软件设置
步骤 1. 打开 Arduino IDE，导航到
Sketch > Include Library > Manage Libraries...步骤 2. 搜索 u8g2 并安装它
- 步骤 3. 上传以下代码以在 OLED 显示屏上显示文本字符串
//#include <Arduino.h>
#include <U8g2lib.h>
#ifdef U8X8_HAVE_HW_SPI
#include <SPI.h>
#endif
#ifdef U8X8_HAVE_HW_I2C
#include <Wire.h>
#endif
U8G2_SSD1306_128X64_NONAME_F_SW_I2C u8g2(U8G2_R0, /* clock=*/ SCL, /* data=*/ SDA, /* reset=*/ U8X8_PIN_NONE); //Low spped I2C
void setup(void) {
u8g2.begin();
// u8x8.setFlipMode(1); // set number from 1 to 3, the screen word will rotary 180
}
void loop(void) {
u8g2.clearBuffer(); // clear the internal memory
u8g2.setFont(u8g2_font_ncenB08_tr); // choose a suitable font
u8g2.drawStr(0,15,"Hello World!"); // write something to the internal memory
u8g2.drawStr(0,30,"Hello World!");
u8g2.drawStr(0,40,"Hello World!");
u8g2.sendBuffer(); // transfer internal memory to the display
// delay(1000);
}
SPI
硬件连接
按照以下硬件连接方式，将 Grove - High Precision Barometric Pressure Sensor (DPS310) 连接到 XIAO ESP32C3。
| Grove - High Precision Barometric Pressure Sensor (DPS310) | XIAO ESP32C3 |
|---|---|
| 3V3 | 3V3 |
| SDI | MOSI |
| GND | GND |
| SDO | MISO |
| CSK | SCK |
| CS | CS |
软件设置
- 步骤 1. 下载 Seeed_Arduino_DPS310 Library 为 zip 文件
- 步骤 2. 打开 Arduino IDE，导航到
Sketch > Include Library > Add .ZIP Library...并打开下载的 zip 文件
- 步骤 3. 导航到
File > Examples > DigitalPressureSensor > spi_background打开 spi_background 示例
或者，你也可以从下面复制代码
#include <Dps310.h>
// Dps310 Opject
Dps310 Dps310PressureSensor = Dps310();
void setup() {
//pin number of your slave select line
//XMC2GO
int16_t pin_cs = SS;
//for XMC 1100 Bootkit & XMC4700 Relax Kit uncomment the following line
//int16_t pin_cs = 10;
Serial.begin(9600);
while (!Serial);
//Call begin to initialize Dps310
//The parameter pin_nr is the number of the CS pin on your Microcontroller
Dps310PressureSensor.begin(SPI, pin_cs);
//temperature measure rate (value from 0 to 7)
//2^temp_mr temperature measurement results per second
int16_t temp_mr = 2;
//temperature oversampling rate (value from 0 to 7)
//2^temp_osr internal temperature measurements per result
//A higher value increases precision
int16_t temp_osr = 2;
//pressure measure rate (value from 0 to 7)
//2^prs_mr pressure measurement results per second
int16_t prs_mr = 2;
//pressure oversampling rate (value from 0 to 7)
//2^prs_osr internal pressure measurements per result
//A higher value increases precision
int16_t prs_osr = 2;
//startMeasureBothCont enables background mode
//temperature and pressure ar measured automatically
//High precision and hgh measure rates at the same time are not available.
//Consult Datasheet (or trial and error) for more information
int16_t ret = Dps310PressureSensor.startMeasureBothCont(temp_mr, temp_osr, prs_mr, prs_osr);
//Use one of the commented lines below instead to measure only temperature or pressure
//int16_t ret = Dps310PressureSensor.startMeasureTempCont(temp_mr, temp_osr);
//int16_t ret = Dps310PressureSensor.startMeasurePressureCont(prs_mr, prs_osr);
if (ret != 0) {
Serial.print("Init FAILED! ret = ");
Serial.println(ret);
} else {
Serial.println("Init complete!");
}
}
void loop() {
uint8_t pressureCount = 20;
float pressure[pressureCount];
uint8_t temperatureCount = 20;
float temperature[temperatureCount];
//This function writes the results of continuous measurements to the arrays given as parameters
//The parameters temperatureCount and pressureCount should hold the sizes of the arrays temperature and pressure when the function is called
//After the end of the function, temperatureCount and pressureCount hold the numbers of values written to the arrays
//Note: The Dps310 cannot save more than 32 results. When its result buffer is full, it won't save any new measurement results
int16_t ret = Dps310PressureSensor.getContResults(temperature, temperatureCount, pressure, pressureCount);
if (ret != 0) {
Serial.println();
Serial.println();
Serial.print("FAIL! ret = ");
Serial.println(ret);
} else {
Serial.println();
Serial.println();
Serial.print(temperatureCount);
Serial.println(" temperature values found: ");
for (int16_t i = 0; i < temperatureCount; i++) {
Serial.print(temperature[i]);
Serial.println(" degrees of Celsius");
}
Serial.println();
Serial.print(pressureCount);
Serial.println(" pressure values found: ");
for (int16_t i = 0; i < pressureCount; i++) {
Serial.print(pressure[i]);
Serial.println(" Pascal");
}
}
//Wait some time, so that the Dps310 can refill its buffer
delay(10000);
}
- 步骤 4. 上传代码并打开 串口监视器
注意： 上传代码后，它不会自动执行，直到您点击 Arduino 窗口右上角的 串口监视器。
现在，您将在串口监视器上看到温度和压力数据一个接一个地显示，如上图所示！
关于 XIAO ESP32C3 IO 分配的注意事项
D9
XIAO ESP32C3 的 D9 连接到 ESP32-C3 的 GPIO9 (15)、上拉电阻 (R6) 和 BOOT 按钮。BOOT 按钮（以及 RESET 按钮）允许您手动切换 ESP32-C3 的启动模式。
按下 BOOT 按钮会将 D9 连接到 GND。因此，最好将 D9 用作开关输入。
D6
XIAO ESP32C3 的 D6 连接到 ESP32-C3 的 U0TXD (28)。第一级/第二级引导加载程序的运行状态以文本形式输出到 U0TXD。
D6 在启动时设置为 UART 输出，因此如果将 D6 用作输入，可能会意外产生高电流。因此建议仅将 D6 引脚用于输出模式。
然而，由于 D6 是 UART 输出，因此需要注意以下几点：第一，它在未通信时处于待机模式下为 HIGH；第二，第一级/第二级引导加载程序的文本输出。在启动后信号会立即在 HIGH/LOW 之间波动，如果需要，必须进行处理。
因此尽量不要使用 D6。（当然，在完全理解它后使用是可以的。）
D8
Seeed Studio XIAO ESP32C3 的 D8 连接到 ESP32-C3 的 GPIO8 (14)。
当通过按住 BOOT 按钮设置启动模式为下载启动时，会参考 GPIO8，并且此时必须为 HIGH。(此处提到："GPIO8 = 0 和 GPIO9 = 0 的组合是无效的，会触发意外行为。")
如果您使用下载启动模式，请添加一个上拉电阻以确保 GPIO8 在启动时为 HIGH。
特别感谢 SeeedJP 的同事 matsujirushi 测试并贡献了这一部分内容。以下是原文的参考链接。