XIAO ESP32C3 引脚串口硬件使用教程
Seeed Studio XIAO ESP32C3接口丰富。有11个数字I/O可以用作PWM引脚和4个模拟输入可以用作ADC引脚。支持UART、I2C、SPI、I2S等4种串行通信接口。这个wiki将有助于学习这些接口并在您的下一个项目中实现它们!
数字
将按钮连接到引脚D6，并将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; // 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：
buttonState = digitalRead(buttonPin);
// 检查按钮是否被按下。如果按下，按钮状态为HIGH：
if (buttonState == HIGH) {
// 打开LED：
digitalWrite(ledPin, HIGH);
} else {
// 关闭LED：
digitalWrite(ledPin, LOW);
}
}
数字式PWM
将LED连接到引脚D10。然后上传以下代码，看到LED逐渐褪色。
int ledPin = D10; // LED连接到数字引脚10
void setup() {
// 将LED引脚声明为输出
pinMode(ledPin, OUTPUT);
}
void loop() {
// 从最小值逐渐增大到最大值，增量为5：
for (int fadeValue = 0 ; fadeValue <= 255; fadeValue += 5) {
// 设置值（范围从0到255）：
analogWrite(ledPin, fadeValue);
// 等待30毫秒以看到渐变效果
delay(30);
}
// 从最大值逐渐减小到最小值，增量为5：
for (int fadeValue = 255 ; fadeValue >= 0; fadeValue -= 5) {
// 设置值（范围从0到255）：
analogWrite(ledPin, fadeValue);
// 等待30毫秒以看到渐变效果
delay(30);
}
}
模拟
将电位器连接到引脚A0，并将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。
const int sensorPin = A0;
const int ledPin = D10;
void setup() {
pinMode(sensorPin, INPUT); // 将传感器引脚声明为输入
pinMode(ledPin, OUTPUT); // 将LED引脚声明为输出
}
void loop() {
// 读取传感器的值：
int sensorValue = analogRead(sensorPin);
// 打开LED引脚
digitalWrite(ledPin, HIGH);
// 程序暂停<sensorValue>毫秒：
delay(sensorValue);
// 关闭LED引脚：
digitalWrite(ledPin, LOW);
// 程序暂停<sensorValue>毫秒：
delay(sensorValue);
}
串口
常规方法-选择USB串口或UART0串口之一使用
该开发板上有2个串口:
- USB 串口
- UART0 串口
XIAO ESP32 C3 没有 Serial2。
另外，如果您需要使用 Serial1，则必须定义引脚;否则，它可能不会接收数据。对于 XIAO ESP32 系列，使用 Serial1 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将板连接到PC上，并在Arduino IDE上打开串口监视器以查看通过串口发送的数据。 但是，如果要使用UART0作为串口，则需要使用usb -串口适配器将引脚D6连接为TX引脚，将引脚D7连接为RX引脚。
此外，您需要将USB CDC On Boot设置为Disabled从Arduino IDE。
注意:更改照片时，板显示在Arduino板管理器。
将以下代码上传到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);
}
Arduino Serial Monitor上的输出如下所示
特殊方式-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的方法来实现。
- 示例程序:
// 需要此库以进行低级别访问设置
#include <HardwareSerial.h>
// 定义两个串口设备，映射到两个内部UART
HardwareSerial MySerial0(0);
HardwareSerial MySerial1(1);
void setup()
{
// 对于USB，正常使用Serial：
Serial.begin(115200);
// 配置MySerial0，TX=D6，RX=D7（-1, -1表示使用默认设置）
MySerial0.begin(9600, SERIAL_8N1, -1, -1);
MySerial0.print("MySerial0");
// 配置MySerial1，RX=D9，TX=D10
MySerial1.begin(115200, SERIAL_8N1, 9, 10);
MySerial1.print("MySerial1");
}
void loop()
{
}
正如您所看到的，XIAO ESP32C3实际上有三个可用的uart。 下面，我们将以已经上市的60GHz毫米波传感器-人类静息呼吸和心跳模块为例，说明D6和D7硬件串口和USB串口的使用方法。
请做好以下准备。
| XIAO ESP32C3 | 60GHz毫米波传感器 - 人体静息呼吸 和心跳模块 |
|---|---|
 |  |
| 点击购买 | 点击购买 |
将传感器库下载到计算机上。并将其添加到Arduino IDE中。
这里，我们要解析心跳和呼吸数据信息，然后您可以像这样重写您的程序。
#include "Arduino.h"
#include <60ghzbreathheart.h>
#include <HardwareSerial.h>
HardwareSerial MySerial(0); // 创建新的HardwareSerial类 -- D6/D7
// 也可以尝试使用硬件串口
BreathHeart_60GHz radar = BreathHeart_60GHz(&MySerial);
void setup() {
// 放入你的设置代码，只运行一次：
Serial.begin(115200);
MySerial.begin(115200, SERIAL_8N1, -1, -1); // CPU频率为40MHz，工作在定义速度的一半。
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: 表示睡眠模式。
// 设置模式后，如果没有返回数据，可能需要重新为传感器供电。
}
void loop()
{
// 放入你的主循环代码，重复运行：
radar.Breath_Heart(); // 输出呼吸和心跳信息
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下有效
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
}
}
delay(200); //增加时间延迟以避免程序卡顿
}
请上传程序，然后打开串口监视器，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，您将在串行监视器上看到数据消息。
Serial1 用法
根据上面的 XIAO ESP32C3 引脚图，我们可以看到有 TX 引脚和 RX 引脚。这与串口通信不同，但用法也非常相似，只是需要添加一些参数。接下来，我们将使用芯片引出的引脚进行串口通信。
核心功能需要包含：
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
值得一提的是，如果我们用数字引脚端口来定义，这个地方应该是 #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 发送内容，XIAO 将打印出您发送的每个字节。在这里，我输入的内容是 "Hello Everyone"，我的结果如下图所示：
软件串口
要使用软件串口，需要安装 EspSoftwareSerial 库。
目前推荐使用 EspSoftwareSerial 库的 7.0.0 版本。其他版本可能存在不同程度的问题，导致软件串口无法正常工作。
#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) 上设置了 9600 波特率的软件串口。它监视硬件串口（USB）和软件串口之间的数据，并回显收到的数据。
I2C
硬件连接
将Grove -OLED OLED 黄蓝双色显示屏 0.96 (SSD1315)连接到XIAO ESP32C3，硬件连接如下。
| Grove - OLED黄蓝显示屏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显示器上显示文本字符串
//#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, /* 时钟引脚=*/ SCL, /* 数据引脚=*/ SDA, /* 重置引脚=*/ U8X8_PIN_NONE); // 低速 I2C
void setup(void) {
u8g2.begin();
// u8x8.setFlipMode(1); // 设置数值从 1 到 3，屏幕内容会旋转 180°
}
void loop(void) {
u8g2.clearBuffer(); // 清空内部缓冲区
u8g2.setFont(u8g2_font_ncenB08_tr); // 选择合适的字体
u8g2.drawStr(0,15,"Hello World!"); // 将文本写入内部缓冲区
u8g2.drawStr(0,30,"Hello World!");
u8g2.drawStr(0,40,"Hello World!");
u8g2.sendBuffer(); // 将内部缓冲区的数据传输到显示屏
// delay(1000);
}
SPI
硬件连接
将Grove -高精度气压传感器(DPS310)连接到XIAO ESP32C3，硬件连接如下。
| Grove -高精度气压传感器(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库作为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 > digitalpressuressensor > spi_background打开spi_background示例
或者，您也可以从下面复制代码
//#include <Dps310.h>
// Dps310 对象
Dps310 Dps310PressureSensor = Dps310();
void setup() {
// 从设备选择引脚的引脚号
// XMC2GO
int16_t pin_cs = SS;
// 对于 XMC 1100 Bootkit 和 XMC4700 Relax Kit，请取消注释以下行
// int16_t pin_cs = 10;
Serial.begin(9600);
while (!Serial);
// 调用 begin 初始化 Dps310
// 参数 pin_nr 是微控制器上 CS 引脚的编号
Dps310PressureSensor.begin(SPI, pin_cs);
// 温度测量速率（值范围从 0 到 7）
// 2^temp_mr 每秒温度测量结果
int16_t temp_mr = 2;
// 温度过采样率（值范围从 0 到 7）
// 2^temp_osr 内部温度测量结果每次
// 较高的值提高精度
int16_t temp_osr = 2;
// 压力测量速率（值范围从 0 到 7）
// 2^prs_mr 每秒压力测量结果
int16_t prs_mr = 2;
// 压力过采样率（值范围从 0 到 7）
// 2^prs_osr 内部压力测量结果每次
// 较高的值提高精度
int16_t prs_osr = 2;
// startMeasureBothCont 启用后台模式
// 温度和压力将自动测量
// 高精度和高测量速率同时进行时不可用
// 请参考数据手册（或通过试验）获取更多信息
int16_t ret = Dps310PressureSensor.startMeasureBothCont(temp_mr, temp_osr, prs_mr, prs_osr);
// 若只测量温度或压力，可以使用以下注释行之一
// int16_t ret = Dps310PressureSensor.startMeasureTempCont(temp_mr, temp_osr);
// int16_t ret = Dps310PressureSensor.startMeasurePressureCont(prs_mr, prs_osr);
if (ret != 0) {
Serial.print("初始化失败！ret = ");
Serial.println(ret);
} else {
Serial.println("初始化完成！");
}
}
void loop() {
uint8_t pressureCount = 20;
float pressure[pressureCount];
uint8_t temperatureCount = 20;
float temperature[temperatureCount];
// 此函数将连续测量结果写入传递的数组
// 参数 temperatureCount 和 pressureCount 应当保存 temperature 和 pressure 数组的大小
// 在函数执行后，temperatureCount 和 pressureCount 将保存写入数组的值的数量
// 注意：Dps310 不能保存超过 32 个结果。当其结果缓冲区已满时，它将不保存任何新的测量结果
int16_t ret = Dps310PressureSensor.getContResults(temperature, temperatureCount, pressure, pressureCount);
if (ret != 0) {
Serial.println();
Serial.println();
Serial.print("失败！ret = ");
Serial.println(ret);
} else {
Serial.println();
Serial.println();
Serial.print(temperatureCount);
Serial.println(" 个温度值：");
for (int16_t i = 0; i < temperatureCount; i++) {
Serial.print(temperature[i]);
Serial.println(" 摄氏度");
}
Serial.println();
Serial.print(pressureCount);
Serial.println(" 个压力值：");
for (int16_t i = 0; i < pressureCount; i++) {
Serial.print(pressure[i]);
Serial.println(" 帕斯卡");
}
}
// 等待一段时间，以便 Dps310 可以重新填充其缓冲区
delay(10000);
}
- 步骤 4. 上传代码并打开“串口监视器
注意:上传代码后，需要点击Arduino窗口右上角的Serial Monitor才会自动执行。
现在你会看到温度和压力数据一个接一个地显示在串行监视器上，如上所示!
关于XIAO ESP32C3 IO分配的说明
D9
IAO ESP32C3的D9连接ESP32-C3的GPIO9(15)，上拉电阻(R6)和BOOT按钮。BOOT按钮(和RESET按钮)用于手动切换ESP32-C3的启动模式。
按BOOT键将D9连接到GND。所以最好使用D9作为开关输入。
D6
Seeeed ESP32C3的D6接ESP32-C3的U0TXD(28)。第一/第二阶段引导加载程序的运行状态作为文本输出到U0TXD。
D6在启动时被设置为UART输出，因此如果您使用D6作为输入，可能会意外地产生大电流。因此建议仅在输出模式下使用D6引脚。
然而，由于这个D6是UART输出，您必须注意一些事情:一个是它在待机模式下不通信时为HIGH。另一个是第一/第二阶段引导加载程序的文本输出。信号在启动后立即振荡HIGH/LOW，必要时必须抵消。
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
seed Studio XIAO ESP32C3的D8连接ESP32-C3的GPIO8(14)。
当启动模式设置为长按boot键下载启动时，引用GPIO8，此时必须为HIGH。这里:“GPIO8 = 0和GPIO9 = 0的捆绑组合无效，将触发意外行为。”
如果你使用下载引导，添加一个上拉电阻使GPIO8在引导时为HIGH。
特别感谢SeeedJP的同事李新平对本节进行了测试和贡献。这里是原文的参考链接。