板载外设使用

本页汇总了 0.96'' IPS Display 上每个板载外设的独立功能级演示。每个小节都是自包含的——你可以直接选择符合你使用场景的那一个，而无需阅读其他部分。

tip

本页中的演示 GIF 为了缩短时长都经过了加速处理。

note

本页中的所有演示都需要按照快速上手中所述安装 esp32 Boards by Espressif (3.3.11)，并按下文说明手动安装 Seeed_GFX2 库。

Seeed_GFX2（手动安装） —— 此库在 Library Manager 中不可用，必须手动安装：

步骤 1. 点击上方按钮，将 Seeed_GFX2 v1.0.0 作为 ZIP 文件下载（固定到一个发布标签，以保证教程可复现）。或者，从 Seeed-Studio/Seeed_GFX2 克隆仓库。

步骤 2. 在 Arduino IDE 中，依次选择 Sketch > Include Library > Add .ZIP Library...，然后选择下载的 ZIP。IDE 会读取 library.properties 并自动将其安装到正确的 Seeed_GFX2 文件夹中——你无需重命名解压后的文件夹。（如果要改为手动安装，请先解压压缩包，将解压后的文件夹重命名为 Seeed_GFX2，再放入 Documents/Arduino/libraries/。）

步骤 3. 重启 Arduino IDE，使其检测到新库。

tip

Seeed_GFX2 是 Seeed Studio 基于分层 Board + Panel Config 架构构建的图形库。每个演示都通过一次 display.begin<Board_..., Config_...>() 调用来初始化显示屏——Board 模板负责引脚映射（CS/DC/SCK/MOSI/RST/BL），而 Panel Config 预设了 80×160 分辨率、BGR 颜色顺序和旋转方向。无需 driver.h 或手动构造面板。
在这块板子上，演示使用 Board_XIAO_0inch96_LCD<13, 12>（RST=13，BL=12）配合 Config_Seeed_0inch96_LCD_ST7789（80×160，BGR，旋转 2）。
这些演示中，IMU 通过 I2C（Wire）直接读取——不需要额外的 IMU 库。PDM 麦克风和 I2S 输出使用 ESP-IDF 5 的驱动（driver/i2s_pdm.h、driver/i2s_std.h）以及 LittleFS，全部包含在 esp32 开发板包中。
0.96'' IPS Display 没有触摸控制器、没有 SD 卡槽，也没有 Grove 接口——它只有背面的 4 针 I2C 测试焊盘——因此不需要任何触摸、SD 或 Grove 相关库。

获取演示代码

本页中的每个演示都位于 Display-Gadgets 仓库的 code_GFX2/Function/ 目录下。每个演示是一个包含单个 .ino 草图的文件夹。务必下载完整文件夹，而不是从 GitHub 网页视图中复制 .ino 源码。

方案 A —— 将仓库下载为 ZIP（推荐）：

打开 github.com/Seeed-Projects/Display-Gadgets，点击 Code > Download ZIP，然后在任意方便的位置解压压缩包。
进入 code_GFX2/Function/，打开每个演示在 Code location 行中给出的文件夹。例如，本板子的 GraphicTest 演示位于 code_GFX2/Function/096_ESP32/xiao_esp32s3_096_graphictest/。
双击 .ino 文件，在 Arduino IDE 中将其打开。

方案 B —— 使用 git clone：

git clone https://github.com/Seeed-Projects/Display-Gadgets.git

然后从克隆得到的 code_GFX2/Function/... 文件夹中打开该演示的 .ino 文件。

屏幕显示 — GraphicTest

此演示在 0.96 英寸 ST7789 IPS 面板（80×160）上运行完整的图形基准测试，涵盖色条、线段、矩形、圆形、三角形、圆角矩形、文本以及像素渐变。可用来验证屏幕连线是否正确，以及所有绘图调用是否按预期工作。

代码位置： code_GFX2/Function/096_ESP32/xiao_esp32s3_096_graphictest/

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工作原理

该草图通过 Seeed_GFX2 初始化 ST7789 IPS 面板，然后依次运行十种图形基本图元，并通过 micros() 测量每种图元的执行时间，将结果打印到串口监视器。

显示屏通过一次模板调用完成初始化：

display.begin<Board_XIAO_0inch96_LCD<13, 12>,
              Config_Seeed_0inch96_LCD_ST7789>();

Board 模板负责引脚映射——CS=D2、DC=D3、SCK=D8、MOSI=D10——其 <RST, BL> 模板参数直接使用裸 GPIO 号，因此 <13, 12> 会将 RST 设为 GPIO13（D17），BL 设为 GPIO12（D18）。Panel Config 预设了 80×160 分辨率、BGR 颜色顺序以及旋转 2——无需 driver.h 或手动调用 invertDisplay()。

运行演示

步骤 1. 在 Arduino IDE 中打开 xiao_esp32s3_096_graphictest.ino。

步骤 2. 选择 Tools > Board > esp32 > XIAO_ESP32S3_PLUS 以及正确的 Port。

步骤 3. 点击 Upload。

步骤 4. 打开 Tools > Serial Monitor（115200 波特率）。你应当能看到面板尺寸以及每个测试的耗时输出：

=== XIAO ESP32-S3 Plus 0.96 graphic test ===
LCD width: 80
LCD height: 160
Color bars: 56.67 ms
Lines: 1819.10 ms
Fast lines: 85.03 ms
Rectangles: 73.34 ms
Filled rects: 177.53 ms
Circles: 262.63 ms
Triangles: 235.64 ms
Round rects: 100.58 ms
Text: 635.61 ms
Pixel gradient: 1960.36 ms
Graphic test finished.

在屏幕上，你会看到每个测试图案大约显示一秒钟，然后切换到下一个。当所有测试完成后，会出现 “Done! All tests OK” 的屏幕。

预期结果

当草图运行完所有图案后，屏幕会显示 “Done!” 提示。重置开发板即可再次运行测试。

IMU

0.96'' IPS Display 板载一颗 LSM6DS3 六轴 IMU（3 轴加速度计 + 3 轴陀螺仪），通过 I2C 连接在 D4/D5 上，地址为 0x6A。位于 D14 的运动中断引脚支持硬件唤醒和手势检测。

note

板载 IMU 为 LSM6DS3（I2C 地址 0x6A）。Electronic Quicksand 演示会探测 QMI8658 兼容传感器作为防御性回退方案。Raise to Wake 演示则针对板载 LSM6DS3 的唤醒寄存器。

下列演示通过 I2C（Wire）直接读取 IMU——不需要外部 IMU 库。

演示 1：电子流沙

此演示将屏幕变成一个交互式流体模拟——金色沙粒会根据板载六轴 IMU 测得的重力方向流动和沉降。倾斜开发板，沙子就会实时改变流动方向。

代码位置： code_GFX2/Function/096_ESP32/xiao_esp32s3_096_electronic_quicksand/

在 GitHub 上查看

工作原理

该仿真在 80×160 屏幕上叠加了一个 13×26 的占用网格，每个单元为 6×6 像素。大约有 65 个粒子 被放置在网格中，每个粒子具有位置、速度以及金色渐变颜色。

IMU 通过 I2C（D4/D5）读取。示例程序会在两个已知地址上探测 IMU——先尝试 QMI8658，再尝试 LSM6DS3——并使用先响应的那一个。原始加速度值经过低通滤波，用于推导重力向量。当你倾斜开发板时：

重力向量更新 —— 使用指数移动平均对加速度计数据进行平滑处理，以避免抖动。
粒子速度 —— 每个粒子沿重力向量方向加速，并带有阻尼以及基于其在流体中深度的逐粒子流动性系数。
单元占用 —— 在流体中更深（相对于重力更接近“底部”）的粒子流动性更低，从而产生逼真的堆积效果。
差分渲染 —— 只重绘粒子移入或移出的单元，最大限度减少 SPI 传输，使小屏幕上的动画保持流畅。

靠近表面的粒子流动自如（流动性更高）；埋得更深的粒子紧密堆积（流动性更低）——模拟真实沙子的行为。

运行演示

步骤 1. 在 Arduino IDE 中打开 xiao_esp32s3_096_electronic_quicksand.ino。

步骤 2. 选择开发板和端口，然后点击 Upload。

步骤 3. 上传完成后，屏幕底部会被金色粒子填满。将开发板向不同方向倾斜——沙子会像被重力拉动一样流动。

步骤 4. 打开 Tools > Serial Monitor（115200 波特率）以确认初始化：

=== Electronic Quicksand 0.96 ===
[IMU] LSM6-compatible at 0x6A, WHO=0x6A

预期结果

当你倾斜开发板时，粒子会朝较低的一侧边缘流动。当显示屏保持水平放置时，演示会保留之前的重力方向。

演示 2：抬起唤醒

该演示实现了一个由 IMU 内置唤醒中断（连接到 D14）驱动的屏幕休眠/唤醒系统。屏幕在 8 秒无操作后会自动关闭（背光关闭），当你拿起或移动设备时会立即唤醒。

代码位置： code_GFX2/Function/096_ESP32/xiao_esp32s3_096_wakeup/

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工作原理

该演示使用了兼容 LSM6 的 IMU 的嵌入式唤醒事件检测器——这是一项硬件特性，它在内部监测加速度计数据，当运动超过可配置阈值时拉高 INT1 引脚（在本板上连接到 D14）。这意味着 MCU 不需要持续轮询加速度计。

IMU 配置（兼容 LSM6）：

寄存器	数值	用途
`CTRL3_C`	`0x44`	启用 BDU + 块读取自动递增
`CTRL1_XL`	`0x40`	加速度计 @ 104 Hz，±2g
`CTRL2_G`	`0x40`	陀螺仪 @ 104 Hz
`TAP_CFG`	`0x80`	启用嵌入式中断
`WAKE_UP_THS`	`0x05`	唤醒阈值（中低灵敏度）
`WAKE_UP_DUR`	`0x00`	无持续时间滤波（响应快速的唤醒）
`MD1_CFG`	`0x20`	将唤醒事件路由到 INT1

休眠/唤醒流程：

活动状态 —— 屏幕点亮且背光开启。IMU 数据和电池电压（D16）会定期刷新，并有一个倒计时显示距离自动休眠剩余的秒数。
自动休眠 —— 在 8 秒无活动后，示例程序会关闭背光并显示 “Sleep — Move to wake” 消息。默认情况下，该演示使用仅显示休眠：ESP32-S3 继续运行（因此 USB CDC 串口保持连接），只是关闭面板。D14 上的 IMU 唤醒中断保持使能，因此运动检测仍然有效。（在示例中将 ENABLE_LIGHT_SLEEP 设为 true 可启用真正的 ESP32 轻睡眠并通过 GPIO 唤醒——注意芯片睡眠期间 USB CDC 可能会断开。）
唤醒 —— 当用户拿起开发板时，IMU 检测到运动并将 D14 拉高。示例程序重新打开背光并重绘 UI——LCD 和 IMU 不会被重新初始化。

手动测试按键：

按键	引脚	动作
USR1	D6	强制休眠
USR2	D7	强制唤醒

运行演示

步骤 1. 在 Arduino IDE 中打开 xiao_esp32s3_096_wakeup.ino，选择开发板和端口，然后点击 Upload。

步骤 2. 屏幕会显示一个紧凑的仪表盘，包括电源状态、电池电压/电量、运动数据、中断计数以及休眠倒计时。让开发板保持静止——它会在 8 秒后自动进入休眠。

步骤 3. 拿起开发板或轻轻摇晃——屏幕会立即唤醒。

步骤 4. 打开 Tools > Serial Monitor（115200 波特率）以观察启动和唤醒过程：

=== XIAO ESP32-S3 Plus 0.96 IMU Wake Demo ===
[IMU] LSM6-compatible at 0x6A, WHO=0x6A
[READY] awake; USR1=sleep, USR2=manual wake, motion=IMU wake
[READY] auto sleep in 8 seconds
[READY] sleep mode: display only (USB CDC stays connected)
[WAKE] IMU_D14  count=1
[WAKE] IMU_D14  count=2
[SLEEP] USR1
[WAKE] IMU_D14  count=3
[WAKE] IMU_D14  count=4
[SLEEP] USR1
[WAKE] IMU_D14  count=5
[SLEEP] AUTO_TIMEOUT

启动后，会有三行 [READY] 描述控制方式：USR1 让开发板进入休眠，USR2 手动唤醒，而运动会触发 IMU 唤醒。每次状态切换都会被记录——运动唤醒时为 [WAKE] IMU_D14 count=N（计数每次递增），按下 USR1 时为 [SLEEP] USR1，在 8 秒无运动后自动休眠则为 [SLEEP] AUTO_TIMEOUT。

预期结果

在唤醒状态下，屏幕会显示实时运动和电池数据。静止 8 秒后，屏幕会熄灭。拿起设备后，屏幕会立即恢复显示，并且唤醒计数会递增。

麦克风与扬声器 — Flash 录音机

该演示将 0.96'' IPS Display 变成一个小型录音机。按下 USR1 从板载 PDM 麦克风录制 5 秒音频到板载 Flash，然后按下 USR2 通过外部 I2S 功放回放。

0.96'' IPS Display 的 PDM 麦克风连接到与其他 XIAO 显示板相同的引脚：

引脚	信号	功能
D0	PDM_CLK	到麦克风的 PDM 时钟输出
D1	PDM_DATA	来自麦克风的 PDM 数据输入

代码位置： code_GFX2/Function/096_ESP32/xiao_esp32s3_096_flash_record/

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硬件连接

回放需要一个外部 I2S 音频功放和扬声器。该演示针对一个连接到开发板 I2S 输出焊盘的 MAX98357A 模块编写：

I2S Pad	XIAO Pin	MAX98357A
3V3	3V3	VIN
GND	GND	GND
I2S_SD	D11	DIN
I2S_SCK	D12	BCLK
I2S_WS	D13	LRC

I2S 焊盘（3V3、GND、D11、D12、D13）暴露在显示板底部的扩展焊盘组上。

工作原理

录音（USR1） —— 通过配置为 PDM RX 模式的 ESP32-S3 I2S 外设对板载 PDM（脉冲密度调制）数字麦克风 进行采样。在 ESP-IDF v5（Arduino core 3.3.11）上，这使用新的驱动 API（driver/i2s_pdm.h）。麦克风以 16 kHz 单声道 采集，使用 4 个 DMA 描述符，每个包含 256 帧。当你按下 USR1 时，示例程序会将 5 秒 的音频采样到 RAM 缓冲区中，然后使用 LittleFS 将其作为 WAV 文件（/REC_RAW.WAV）写入板载 Flash。

在 PDM 麦克风开始工作后，示例程序会丢弃前 300 ms 的采集数据作为预热数据，以减小录音开头的启动瞬态。

如果示例程序无法在 7 秒 内采集完所有采样，它会停止录音并显示 "Mic timeout"，而不是一直阻塞在录音循环中。

note

在这块板子上，麦克风的通道选择引脚通过 R8（一个 0 Ω 电阻）接到 GND，而 R6——备用的 3V3 绑带——未焊接。因此板载麦克风驱动 左声道 PDM 槽位，这也是示例程序设置 slot_cfg.slot_mask = I2S_PDM_SLOT_LEFT 的原因。如果你为不同的麦克风接线改写代码，请记住这一点。

回放（USR2） —— 按下 USR2 会从 Flash 中读回 WAV 文件，并通过 I2S 外设在 D11/D12/D13 上以标准（Philips）立体声模式输出（driver/i2s_std.h）。单声道采样会复制到两个声道，并施加 0.75× 增益以避免削波。功放驱动一个小扬声器，你就可以听到录音。

note

ESP-IDF v5 的 API（i2s_new_channel() / i2s_channel_read() / i2s_channel_write()）与本演示的 nRF52840 版本不同，后者直接使用 nRF52 PDM 库和 NRF_I2S 外设。如果你要移植 nRF52840 的代码，必须完全替换音频初始化部分。

屏幕上的状态：

状态	说明
Ready	显示 "Recorder" 标题，并带有 "USR1: record" 和 "USR2: play"（或 "No recording"）
Recording	录音时显示 "Capturing voice" 和 "Please speak"（无实时进度）
Error	当采集超过 7 秒时显示 "Mic timeout" 和 "Try again"
Saved	显示 "Done — Saved WAV" 确认信息，然后返回 Ready 状态
Playback	回放时显示 "Playing..."，结束后显示 "Finished"

运行演示

步骤 1. 按上述说明将 MAX98357A 功放和扬声器连接到 I2S 焊盘。

步骤 2. 在 Arduino IDE 中打开 xiao_esp32s3_096_flash_record.ino。

步骤 3. 选择开发板：Tools > Board > esp32 > XIAO_ESP32S3_PLUS（使用 esp32 Boards 3.3.11）。

步骤 4. 选择 Tools > Partition Scheme > "Default with spiffs (3MB APP/1.5MB SPIFFS)"。

步骤 5. 选择正确的 Port，然后点击 Upload。

caution

录音器将 WAV 文件存储在 LittleFS 中，而它使用的是 SPIFFS 分区。该板默认的分区方案（16M Flash (2MB APP/12.5MB FATFS)）不包含 SPIFFS 分区，因此 LittleFS.begin() 会返回 false，WAV 文件无法写入，屏幕会显示 "Write failed / Check flash"。你必须选择上面的 SPIFFS 分区方案，否则录音将无法工作。

步骤 6. 按下 USR1 (D6)，从板载麦克风录制 5 秒音频。录音时屏幕显示 "Capturing voice"。

步骤 7. 按下 USR2 (D7)，通过扬声器回放录音。

note

录音存储在板载 Flash（LittleFS）中，因此在断电后仍然保留——你可以录一次，稍后再回放。再次录音会覆盖之前的文件。

预期结果

按下 USR1，屏幕显示 "Capturing voice"。5 秒后确认 WAV 已保存。按下 USR2，音频会通过连接的扬声器播放，同时屏幕显示回放状态。

用户按键

0.96'' IPS 显示屏上有 两个物理按键 连接到 XIAO ESP32-S3 Plus：

按键	引脚	逻辑	丝印标识
USR1	D6	低电平有效（按下 = LOW）	USR1
USR2	D7	低电平有效（按下 = LOW）	USR2

note

与 1.14'' IPS 显示屏不同，0.96'' IPS 显示屏 没有第三个按键（D19 上没有 USR3）。它也没有专用的按键引出焊盘。

读取按键

按键使用 XIAO 的内部上拉电阻。一个简单的读取方式如下：

const int USR1 = D6;
const int USR2 = D7;

void setup() {
  pinMode(USR1, INPUT_PULLUP);
  pinMode(USR2, INPUT_PULLUP);
  Serial.begin(115200);
}

void loop() {
  if (digitalRead(USR1) == LOW) {
    Serial.println("USR1 (D6) pressed");
    delay(200); // simple debounce
  }
  if (digitalRead(USR2) == LOW) {
    Serial.println("USR2 (D7) pressed");
    delay(200);
  }
}

使用中断消抖

为了实现响应迅速且带消抖的按键处理，你可以使用 GPIO 中断并配合一个短暂的稳定延时：

volatile bool btn1Flag = false;
volatile bool btn2Flag = false;

void btn1Isr() { btn1Flag = true; }
void btn2Isr() { btn2Flag = true; }

void setup() {
  pinMode(D6, INPUT_PULLUP);
  pinMode(D7, INPUT_PULLUP);
  attachInterrupt(digitalPinToInterrupt(D6), btn1Isr, FALLING);
  attachInterrupt(digitalPinToInterrupt(D7), btn2Isr, FALLING);
}

void loop() {
  if (btn1Flag) {
    btn1Flag = false;
    delay(30); // debounce settling time
    if (digitalRead(D6) == LOW) {
      // handle USR1 press
    }
  }
  if (btn2Flag) {
    btn2Flag = false;
    delay(30);
    if (digitalRead(D7) == LOW) {
      // handle USR2 press
    }
  }
}

出厂仪表盘中的默认行为

在预烧录的出厂固件中，按键映射如下（你可以在自己的代码中覆盖这些行为）：

按键	引脚	动作
USR1	D6	循环切换屏幕亮度（100% → 75% → 50% → 25% → 100%）
USR2	D7	切换屏幕背光 ON/OFF

当屏幕关闭（通过 USR2 切换）时，再次按下 USR2 会将其恢复到之前的非零亮度等级。

电池电压检测

本演示通过 D16 读取板载电池分压，并在 0.96'' IPS 显示屏上以两行黄色实时显示：原始的 D16 分压电压和计算得到的电池电压。它只显示电压读数；不会估算电池电量百分比，也不会报告充电状态。

代码位置： code_GFX2/Function/096_ESP32/xiao_esp32s3_096_battery_status/

在 GitHub 上查看

工作原理

电池电路：

ESP32-S3 Plus 通过连接到 D16 的板载分压电路读取 LiPo 电池电压：

信号	ESP32-S3 引脚	功能
`BAT_ADC`	D16	模拟输入，用于读取分压后的电池电压。内部连接到 316 kΩ / 160 kΩ 分压电阻。不要在外部使用此引脚。

分压比： 316 kΩ / 160 kΩ → 分压比 = (316 + 160) / 160 ≈ 2.975

读取：

该示例使用 Board_XIAO_0inch96_LCD<13, 12> 和 Config_Seeed_0inch96_LCD_ST7789（80×160，BGR，旋转 2）初始化显示屏，然后以 12 位分辨率、11 dB 衰减，使用 analogReadMilliVolts() 以 700 µs 间隔对 D16 采样 12 次。它对采样值求平均得到分压电阻上的原始电压，再乘以分压比得到电池电压（Calc = D16 × 2.975），并将这两个值以两行黄色居中显示。只有当任一数值发生有意义的变化时（D16 ≥ 0.02 V 或 Calc ≥ 0.05 V），屏幕才会刷新。

note

没有将任何充电状态信号连接到 ESP32-S3 的 GPIO。本示例仅显示电压读数；它不会检测电池是否存在或充电状态，也不会估算电池电量百分比。

运行示例

步骤 1. 在 Arduino IDE 中打开 xiao_esp32s3_096_battery_status.ino。

步骤 2. 选择 Tools > Board > esp32 > XIAO_ESP32S3_PLUS 和正确的 Port。

步骤 3. 点击 Upload。

步骤 4. 观察屏幕——它会显示两行黄色文本：原始 D16 分压电压和计算得到的电池电压。连接或断开 LiPo 电池（或 USB-C 线缆）以观察数值的变化。

预期结果

电压读数（D16 + Calc）

电池连接器（背面）

屏幕顶部一行显示原始 D16 分压电压，底部一行显示计算得到的电池电压（Calc）。当连接 LiPo 电池时，Calc 近似于电池端子电压。在仅使用 USB 供电时也可能出现读数，因此仅凭 Calc 无法确认是否连接了电池。

该示例还每秒向串口监视器打印一行诊断信息，例如：

D16 1.39V | Calc 4.14V

资源

🗃️[PCB 设计文件] XIAO 0.96'' IPS Display (ESP32-S3) KiCad Project
📄[原理图] XIAO 0.96'' IPS Display (ESP32-S3) Schematic
📦[3D 模型] XIAO 0.96'' IPS Display (STEP)
📄[数据手册] 0.96 Inch Display Datasheet
💾[出厂固件] XIAO 0.96'' IPS Display (ESP32-S3) Factory Firmware
[示例] XIAO Display Board 示例代码 — 所有 Function 示例位于 code_GFX2/Function/096_ESP32/ 目录中

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