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引脚复用

Seeed Studio XIAO ESP32C3 具有丰富的接口。它有 11 个数字 I/O 引脚可用作 PWM 引脚,以及 4 个模拟输入引脚可用作 ADC 引脚。它支持四种串行通信接口,如 UART、I2C、SPI 和 I2S。本教程将帮助您了解这些接口并在您的下一个项目中实现它们!

数字

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,使用按钮控制 LED 的开/关。

const int buttonPin = D6;     // pushbutton connected to digital pin 6
const int ledPin = D10; // LED connected to digital pin 10

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);
}
}

Digital as PWM

Connect an LED to Pin D10. Then upload the following code to see the LED gradually fading.

int ledPin = D10;    // LED connected to digital pin 10

void setup() {
// declaring LED pin as output
pinMode(ledPin, OUTPUT);
}

void loop() {
// fade in from min to max in increments of 5 points:
for (int fadeValue = 0 ; fadeValue <= 255; fadeValue += 5) {
// sets the value (range from 0 to 255):
analogWrite(ledPin, fadeValue);
// wait for 30 milliseconds to see the dimming effect
delay(30);
}

// fade out from max to min in increments of 5 points:
for (int fadeValue = 255 ; fadeValue >= 0; fadeValue -= 5) {
// sets the value (range from 0 to 255):
analogWrite(ledPin, fadeValue);
// wait for 30 milliseconds to see the dimming effect
delay(30);
}
}

模拟

将电位器连接到引脚 A0,将 LED 连接到引脚 D10。然后上传以下代码,通过旋转电位器旋钮来控制 LED 的闪烁间隔。

tip

ADC 映射范围是 0-2500mV。

const int sensorPin = A0;
const int ledPin = D10;

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

void loop() {
// read the value from the sensor:
int 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);
}

串口 - UART

常规方法 - 选择使用 USB 串口或 UART0 串口中的一种

此开发板上有 2 个串口接口:

  • USB 串口
  • UART0 串口
note

XIAO ESP32 C3 没有 Serial2。 另外,如果您需要使用 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 的方法如下:

Serial1.begin(115200, SERIAL_8N1, D7, D6); // RX, TX

默认情况下,USB串口是启用的,这意味着您可以通过USB Type-C将开发板连接到PC,并在Arduino IDE上打开串口监视器来查看通过串口发送的数据。

但是,如果您想使用UART0作为串口,您需要将引脚D6作为TX引脚,引脚D7作为RX引脚,并连接USB-串口适配器。

pir

此外,您需要在Arduino IDE中将USB CDC On Boot设置为Disabled

注意:当开发板在Arduino开发板管理器中显示时更换照片

pir

将以下代码上传到Arduino IDE以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);
}

输出将在 Arduino 串口监视器中显示如下

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特殊方法 - 同时使用 USB 串口和 UART0/UART1

很多时候,我们需要使用 UART 传感器连接到 XIAO ESP32C3 硬件串口来获取数据,同时,您可能需要使用 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来实现。

  • 示例程序:
// Need this for the lower level access to set them up.
#include <HardwareSerial.h>

//Define two Serial devices mapped to the two internal UARTs
HardwareSerial MySerial0(0);
HardwareSerial MySerial1(1);

void setup()
{
// For the USB, just use Serial as normal:
Serial.begin(115200);

// Configure MySerial0 on pins TX=D6 and RX=D7 (-1, -1 means use the default)
MySerial0.begin(9600, SERIAL_8N1, -1, -1);
MySerial0.print("MySerial0");

// And configure MySerial1 on pins RX=D9, TX=D10
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。

在下面的内容中,我们将以正在销售的 60GHz 毫米波传感器 - 人体静息呼吸和心跳模块 为例,解释如何使用 D6 和 D7 硬件串口以及 USB 串口。

请准备以下物品。

XIAO ESP32C360GHz 毫米波传感器 -
人体静息呼吸
和心跳模块
立即获取立即获取

将传感器库下载到您的计算机。并将其添加到 Arduino IDE 中。

在这里,我们想要解析心跳和呼吸数据信息,那么您可以像这样重写您的程序。

#include "Arduino.h"
#include <60ghzbreathheart.h>
#include <HardwareSerial.h>

HardwareSerial MySerial(0); //Create a new HardwareSerial class -- D6/D7

// can also try hardware serial with
BreathHeart_60GHz radar = BreathHeart_60GHz(&MySerial);

void setup() {
// put your setup code here, to run once:
Serial.begin(115200);
MySerial.begin(115200, SERIAL_8N1, -1, -1); // at CPU Freq is 40MHz, work half speed of defined.

while(!Serial); //When the serial port is opened, the program starts to execute.

Serial.println("Readly");

// radar.ModeSelect_fuc(1); //1: indicates real-time transmission mode, 2: indicates sleep state mode.
//After setting the mode, if you do not see data returned, you may need to re-power the sensor.
}

void loop()
{
// put your main code here, to run repeatedly:
radar.Breath_Heart(); //Breath and heartbeat information output
if(radar.sensor_report != 0x00){
switch(radar.sensor_report){
case HEARTRATEVAL:
Serial.print("Sensor monitored the current heart rate value is: ");
Serial.println(radar.heart_rate, DEC);
Serial.println("----------------------------");
break;
case HEARTRATEWAVE: //Valid only when real-time data transfer mode is on
Serial.print("The heart rate waveform(Sine wave) -- point 1: ");
Serial.print(radar.heart_point_1);
Serial.print(", point 2 : ");
Serial.print(radar.heart_point_2);
Serial.print(", point 3 : ");
Serial.print(radar.heart_point_3);
Serial.print(", point 4 : ");
Serial.print(radar.heart_point_4);
Serial.print(", point 5 : ");
Serial.println(radar.heart_point_5);
Serial.println("----------------------------");
break;
case BREATHNOR:
Serial.println("Sensor detects current breath rate is normal.");
Serial.println("----------------------------");
break;
case BREATHRAPID:
Serial.println("Sensor detects current breath rate is too fast.");
Serial.println("----------------------------");
break;
case BREATHSLOW:
Serial.println("Sensor detects current breath rate is too slow.");
Serial.println("----------------------------");
break;
case BREATHNONE:
Serial.println("There is no breathing information yet, please wait...");
Serial.println("----------------------------");
break;
case BREATHVAL:
Serial.print("Sensor monitored the current breath rate value is: ");
Serial.println(radar.breath_rate, DEC);
Serial.println("----------------------------");
break;
case BREATHWAVE: //Valid only when real-time data transfer mode is on
Serial.print("The breath rate waveform(Sine wave) -- point 1: ");
Serial.print(radar.breath_point_1);
Serial.print(", point 2 : ");
Serial.print(radar.breath_point_2);
Serial.print(", point 3 : ");
Serial.print(radar.breath_point_3);
Serial.print(", point 4 : ");
Serial.print(radar.breath_point_4);
Serial.print(", point 5 : ");
Serial.println(radar.breath_point_5);
Serial.println("----------------------------");
break;
}
}
delay(200); //Add time delay to avoid program jam
}

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,我们可以使用以下连接方法将传感器连接到XIAO ESP32C3。

如果一切顺利,您将在串口监视器上看到数据消息。

pir

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。 这与串口通信不同,但使用方法也非常相似,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口通信。

需要包含的核心函数:

  • Serial1.begin(BAUD,SERIAL_8N1,RX_PIN,TX_PIN); -- 启用Serial1,函数原型:<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来定义,这里应该是#define RX_PIN D7#define TX_PIN D6,具体参数请参考不同XIAO系列的引脚图。

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("I received : ");
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向 XIAO ESP32C3 发送您想要的内容,XIAO 将打印出您发送内容的每个字节。在这里,我输入的内容是"Hello Everyone",我的结果图表如下所示

软件串口

要使用软件串口,请安装 EspSoftwareSerial 库。

tip

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);
}
}

这个示例在引脚 D7 (RX)D6 (TX) 上设置软件串口,波特率为 9600。它监控硬件串口(USB)和软件串口端口,在它们之间回显接收到的数据。

I2C

硬件连接

按照以下硬件连接将 Grove - OLED 黄蓝显示屏 0.96 (SSD1315) 连接到 XIAO ESP32C3。

Grove - OLED 黄蓝显示屏 0.96 (SSD1315)XIAO ESP32C3
SCLSCL
SDASDA
VCC5V
GNDGND
pir

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

pir

  • 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 - 高精度气压传感器 (DPS310) 连接到 XIAO ESP32C3。

Grove - 高精度气压传感器 (DPS310)XIAO ESP32C3
3V33V3
SDIMOSI
GNDGND
SDOMISO
CSKSCK
CSCS
pir

软件设置

pir
  • 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

pir

  • 步骤 3. 导航到 File > Examples > DigitalPressureSensor > spi_background 打开 spi_background 示例
pir

或者您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: 一旦你上传了代码,它不会自动执行,直到你点击 Arduino 窗口右上角的串口监视器

pir

现在你将看到温度和压力数据如上所示在串口监视器上依次显示!

XIAO ESP32C3 IO 分配注意事项

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(和 RESET 按钮)允许你手动切换 ESP32-C3 的启动模式。

pir

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/第二阶段引导加载程序的运行状态以文本形式输出到 U0TXD。

pir

D6 在启动时被设置为 UART 输出,所以如果你将 D6 用作输入,可能会意外产生大电流。因此建议仅在输出模式下使用 D6 引脚

但是,由于这个 D6 是 UART 输出,你必须注意几件事:一是在不通信时的待机模式下它是 HIGH。另一个是第一/第二阶段引导加载程序的文本输出。信号在启动后立即在 HIGH/LOW 之间跳动,必要时必须加以抵消。

所以尽量不要使用 D6。(当然,在你理解它之后使用它是可以的。)

D8

Seeed Studio XIAO ESP32C3 的 D8 连接到 ESP32-C3 的 GPIO8 (14)。

pir

当通过按住 BOOT 按钮将启动模式设置为下载启动时,会引用 GPIO8,此时必须为 HIGH。(这里说:"GPIO8 = 0 和 GPIO9 = 0 的绑定组合是无效的,会触发意外行为。")

pir

如果你使用下载启动,添加一个上拉电阻以使 GPIO8 在启动时为 HIGH

特别感谢 SeeedJP 同事 matsujirushi 对本节的测试和贡献。这里是原文的参考链接。

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