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Seeed Studio XIAO ESP32C6 入门指南

Seeed Studio XIAO ESP32C6
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简介​

Seeed Studio XIAO ESP32C6 由高度集成的 ESP32-C6 SoC 驱动，基于两个 32 位 RISC-V 处理器构建，其中高性能 (HP) 处理器运行频率高达 160 MHz，低功耗 (LP) 32 位 RISC-V 处理器时钟频率可达 20 MHz。芯片上有 512KB SRAM 和 4 MB Flash，提供更多编程空间，为物联网控制场景带来更多可能性。

XIAO ESP32C6 凭借其增强的无线连接功能原生支持 Matter。无线协议栈支持 2.4 GHz WiFi 6、Bluetooth® 5.3、Zigbee 和 Thread (802.15.4)。作为首个兼容 Thread 的 XIAO 成员，它非常适合构建符合 Matter 标准的项目，从而在智能家居中实现互操作性。

规格参数​

产品XIAO ESP32C6XIAO ESP32C3XIAO ESP32S3
处理器Espressif ESP32-C6 SoCEspressif ESP32-C3 SoCEspressif ESP32-S3R8
两个 32 位 RISC-V 处理器，高性能处理器运行频率高达 160 MHz，低功耗处理器时钟频率高达 20 MHzRISC-V 单核 32 位芯片处理器，具有四级流水线，运行频率高达 160 MHzXtensa LX7 双核 32 位处理器，运行频率高达 240 MHz
无线完整的 2.4GHz Wi-Fi 6 子系统完整的 2.4GHz Wi-Fi 子系统
BLE：Bluetooth 5.0，Bluetooth MeshBLE：Bluetooth 5.0，Bluetooth MeshBLE：Bluetooth 5.0，Bluetooth Mesh
Zigbee，Thread，IEEE 802.15.4//
片上存储512KB SRAM & 4MB Flash400KB SRAM & 4MB Flash8M PSRAM & 8MB Flash
接口1x UART，1x LP_UART，1x IIC，1x LP_IIC，1x SPI，11x GPIO(PWM)，7x ADC，1xSDIO 2.0 Slave1x UART，1x IIC，1x SPI，11x GPIO(PWM)，4x ADC1x UART，1x IIC，1x IIS，1x SPI，11x GPIO(PWM)，9x ADC，1x 用户 LED，1x 充电 LED
1x 复位按钮，1x Boot 按钮
尺寸21 x 17.8 mm
电源输入电压Type-C：5V
BAT：4.2V
电路工作电压（准备运行）USB：5V@9mA
BAT：3.8V@9mA		Type-C：5V@19mA
BAT：3.8V@22mA
电池充电电流100mA350mA100mA
功耗模式（供电电压：3.8V）调制解调器睡眠模式~ 30 mA~ 24 mA~ 25 mA
浅睡眠模式~ 2.5 mA~ 3 mA~ 2 mA
深度睡眠模式~ 15 μA~ 44 μA~ 14 μA
工作温度-40°C ~ 85°C-40°C ~ 65°C

XIAO ESP32-S3 vs ESP32-C3 vs ESP32-C6：哪一款最适合你的项目？

特性​

  • 增强连接性：集成 2.4 GHz Wi-Fi 6 (802.11ax)、Bluetooth 5(LE) 和 IEEE 802.15.4 无线连接，支持 Thread 和 Zigbee 协议的应用。
  • 原生 Matter 支持：支持构建符合 Matter 标准的智能家居项目，确保不同智能设备之间的互操作性。
  • 芯片级安全加密：利用 ESP32-C6 提供安全启动、加密和可信执行环境 (TEE) 功能，增强智能家居项目的安全性。
  • 出色的射频性能：配备板载天线，BLE/Wi-Fi 范围高达 80m，并提供连接外部 UFL 天线的接口，确保可靠的连接性。
  • 优化功耗：提供四种工作模式，包括功耗低至 15 μA 的深度睡眠模式，同时支持锂电池充电管理。
  • 双 RISC-V 处理器：集成两个 32 位 RISC-V 处理器，高性能处理器运行频率高达 160 MHz，低功耗处理器高达 20 MHz。
  • 经典 XIAO 设计：保持 21 x 17.8mm 的拇指大小外形和单面贴装设计，非常适合空间受限的项目，如可穿戴设备。

硬件概述​

XIAO ESP32C6 指示图
XIAO ESP32C6 引脚列表
RF 开关

RF 开关功能允许您通过配置 GPIO14 在内置陶瓷天线和外部天线之间切换。要启用此功能，您必须首先将 GPIO3 设置为低电平，因为这会激活 RF 开关控制。

  • GPIO14 低电平（默认设置）：设备使用内置陶瓷天线。
  • GPIO14 高电平：设备切换到外部天线。

默认情况下，GPIO14 设置为低电平，启用内置天线。要使用外部天线，请将 GPIO14 设置为高电平。请参考以下示例代码，了解如何配置 GPIO3 和 GPIO14 以激活外部天线：

void setup() {
  pinMode(WIFI_ENABLE, OUTPUT); // pinMode(3, OUTPUT);
  digitalWrite(WIFI_ENABLE, LOW); // digitalWrite(3, LOW); // Activate RF switch control

  delay(100);

  pinMode(WIFI_ANT_CONFIG, OUTPUT); // pinMode(14, OUTPUT);
  digitalWrite(WIFI_ANT_CONFIG, HIGH); // digitalWrite(14, HIGH); // Use external antenna
}

引脚映射​

XIAO 引脚功能芯片引脚备用功能描述
5VVBUS电源输入/输出
GND
3V33V3_OUT电源输出
D0模拟GPIO0LP_GPIO0GPIO，ADC
D1模拟GPIO1LP_GPIO1GPIO，ADC
D2模拟GPIO2LP_GPIO2GPIO，ADC
D3数字GPIO21SDIO_DATA1GPIO
D4SDAGPIO22SDIO_DATA2GPIO，I2C 数据
D5SCLGPIO23SDIO_DATA3GPIO，I2C 时钟
D6TXGPIO16GPIO，UART 发送
D7RXGPIO17GPIO，UART 接收
D8SCKGPIO19SDIO_CLKGPIO，SPI 时钟
D9MISOGPIO20SDIO_DATA0GPIO，SPI 数据
D10MOSIGPIO18SDIO_CMDGPIO，SPI 数据
MTDOGPIO7JTAG
MTDIGPIO5JTAG，ADC
MTCKGPIO6JTAG，ADC
MTMSGPIO4JTAG，ADC
ENCHIP_PU复位
BootGPIO9进入 Boot 模式
RF Switch Port SelectGPIO14切换板载天线和 UFL 天线
RF Switch PowerGPIO3电源
LightGPIO15用户指示灯

入门指南​

为了让您更快地开始使用 XIAO ESP32C6，请阅读下面的硬件和软件准备，以准备好 XIAO。

硬件准备​

您需要准备以下物品：

tip

一些 USB 数据线只能供电而无法传输数据。如果您没有 USB 数据线或不知道您的 USB 数据线是否可以传输数据，您可以查看 Seeed USB Type-C support USB 3.1。

焊接排针​

XIAO ESP32C6 默认出货时不带排针，您需要准备自己的排针并将其焊接到 XIAO 的相应引脚上，这样您就可以连接到扩展板或传感器。

由于 XIAO ESP32C6 的微型尺寸，焊接排针时请小心，不要将不同的引脚粘在一起，也不要将焊料粘到屏蔽层或其他组件上。否则，可能会导致 XIAO 短路或无法正常工作，由此造成的后果将由用户承担。

BootLoader 模式​

有时我们使用错误的程序会使 XIAO 出现丢失端口或无法正常工作的情况。具体表现为：

  • 连接到计算机，但找不到 XIAO 的端口号。
  • 计算机已连接并出现端口号，但上传程序失败。

当您遇到上述两种情况时，可以尝试将 XIAO 置于 BootLoader 模式，这可以解决大多数设备无法识别和上传失败的问题。具体方法是：

  • 步骤 1. 按住 XIAO ESP32C6 上的 BOOT 按钮不松开。
  • 步骤 2. 保持按住 BOOT 按钮，然后通过数据线连接到计算机。连接到计算机后松开 BOOT 按钮。
  • 步骤 3. 上传 Blink 程序以检查 XIAO ESP32C6 的运行情况。

复位​

当程序运行异常时，您可以在通电期间按一次 Reset 让 XIAO 重新执行上传的程序。

当您在通电时按住 BOOT 键然后按一次 Reset 键时，也可以进入 BootLoader 模式。

软件准备​

XIAO ESP32C6 推荐的编程工具是 Arduino IDE，因此您需要完成 Arduino 安装作为软件准备的一部分。

tip

如果这是您第一次使用 Arduino，我们强烈建议您参考 Getting Started with Arduino。

XIAO ESP32C6 的板载包至少需要 2.0.8 版本才能使用。

  • 步骤 1. 根据您的操作系统下载并安装稳定版本的 Arduino IDE。

    下载 Arduino IDE

  • 步骤 2. 启动 Arduino 应用程序。

  • 步骤 3. 将 XIAO ESP32C6 板载包添加到 Arduino IDE 并点击 OK。

  • 步骤 4. 关闭 Arduino IDE 并重新打开。

添加 XIAO-C6 开发板​

要安装 XIAO ESP32C6 开发板，请按照以下步骤操作：

https://espressif.github.io/arduino-esp32/package_esp32_index.json
  1. 将上述开发板管理器 URL 添加到您的 Arduino IDE 首选项中，该 URL 来自 Installing - Arduino ESP32。
  1. 下载 XIAO ESP32C6 开发板包。
note

仅在 esp32 开发板版本大于 3.0.0 时可用。

  1. 选择 XIAO_ESP32C6 变体。

现在享受编程的乐趣 ✨。

  • 步骤 1. 启动 Arduino 应用程序。

  • 步骤 2. 导航到 File > Examples > 01.Basics > Blink，打开程序。

  • 步骤 3. 选择开发板型号为 XIAO ESP32C6，并选择正确的端口号来上传程序。

程序成功上传后，您将看到以下输出消息，并且可以观察到 XIAO ESP32C6 右侧的橙色 LED 正在闪烁。

电池使用​

XIAO ESP32C6 系列具有内置电源管理芯片，允许其通过电池独立供电或通过其 USB 端口为电池充电。

为您的 XIAO 连接电池时，我们建议使用合格的可充电 3.7V 锂电池。焊接电池时，请仔细区分正负极。负极焊盘应位于靠近丝印标记 "D8" 的左侧，而正极焊盘应位于靠近丝印标记 "D5" 的右侧。

caution

使用电池供电时，5V 引脚上不会有电压。

红色指示灯

XIAO ESP32C6 有一个用于电池充电的红色指示灯，类似于 XIAO ESP32S3：

XIAO ESP32C6 的红灯行为如下：

  • 当没有连接电池时：
    • 连接 Type-C 数据线时红灯亮起，30 秒后熄灭。
  • 当连接电池并插入 Type-C 数据线充电时：
    • 红灯闪烁。
  • 当电池通过 Type-C 连接充满电时：
    • 红灯熄灭。

读取电池电压​

要监控 XIAO ESP32C6 上的电池电压，类似于 XIAO ESP32C3，您需要以 1:2 配置焊接一个 200k 电阻。这种设置将电压减半，允许通过 A0 模拟端口安全监控。

示例代码​

下面的代码在 A0 端口上初始化 ADC 并平均 16 次读数来计算电池电压，调整分压器的 1:2 衰减比。

#include <Arduino.h>

void setup() {
  Serial.begin(115200);
  pinMode(A0, INPUT);         // Configure A0 as ADC input
}

void loop() {
  uint32_t Vbatt = 0;
  for(int i = 0; i < 16; i++) {
    Vbatt += analogReadMilliVolts(A0); // Read and accumulate ADC voltage
  }
  float Vbattf = 2 * Vbatt / 16 / 1000.0;     // Adjust for 1:2 divider and convert to volts
  Serial.println(Vbattf, 3);                  // Output voltage to 3 decimal places
  delay(1000);                                // Wait for 1 second
}

此代码从 ADC 获取 16 次测量，对其进行平均，然后补偿分压器的 1:2 比率，以三位小数精度输出电池电压（以伏特为单位）。

深度睡眠模式和唤醒​

XIAO ESP32C6 具有完整的深度睡眠模式和唤醒功能。这里我们将展示 ESP 提供的两个更常见的示例。

演示 1：外部唤醒的深度睡眠​

此代码展示了如何使用深度睡眠，以外部触发器作为唤醒源，以及如何在 RTC 内存中存储数据以在重启时使用。

/*
Hardware Connections
======================
Push Button to GPIO 0 pulled down with a 10K Ohm
resistor

NOTE:
======
Bit mask of GPIO numbers which will cause wakeup. Only GPIOs
which have RTC functionality can be used in this bit map.
For different SoCs, the related GPIOs are:
- ESP32: 0, 2, 4, 12-15, 25-27, 32-39
- ESP32-S2: 0-21
- ESP32-S3: 0-21
- ESP32-C6: 0-7
- ESP32-H2: 7-14
*/

#define BUTTON_PIN_BITMASK (1ULL << GPIO_NUM_0) // GPIO 0 bitmask for ext1

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();

  /*
  First we configure the wake up source
  We set our ESP32 to wake up for an external trigger.
  There are two types for ESP32, ext0 and ext1, ext0 
  don't support ESP32C6 so we use ext1.
  */

  //If you were to use ext1, you would use it like
  esp_sleep_enable_ext1_wakeup(BUTTON_PIN_BITMASK,ESP_EXT1_WAKEUP_ANY_HIGH);

  //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
}

演示 2：带定时器唤醒的深度睡眠​

ESP32 提供深度睡眠模式以实现有效的功耗节省，因为功耗是物联网应用的重要因素。在此模式下，CPU、大部分 RAM 以及所有由 APB_CLK 时钟驱动的数字外设都会断电。芯片中仍可保持供电的部分只有：RTC 控制器、RTC 外设和 RTC 存储器。

此代码展示了最基本的深度睡眠模式，使用定时器唤醒，以及如何在 RTC 存储器中存储数据以便在重启后使用。

/*
Simple Deep Sleep with Timer Wake Up
=====================================
This code is under Public Domain License.

Author:
Pranav Cherukupalli <[email protected]>
*/

#define uS_TO_S_FACTOR 1000000ULL  /* Conversion factor for micro seconds to seconds */
#define TIME_TO_SLEEP  5        /* Time ESP32 will go to sleep (in seconds) */

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();

  /*
  First we configure the wake up source
  We set our ESP32 to wake up every 5 seconds
  */
  esp_sleep_enable_timer_wakeup(TIME_TO_SLEEP * uS_TO_S_FACTOR);
  Serial.println("Setup ESP32 to sleep for every " + String(TIME_TO_SLEEP) +
  " Seconds");

  /*
  Next we decide what all peripherals to shut down/keep on
  By default, ESP32 will automatically power down the peripherals
  not needed by the wakeup source, but if you want to be a poweruser
  this is for you. Read in detail at the API docs
  http://esp-idf.readthedocs.io/en/latest/api-reference/system/deep_sleep.html
  Left the line commented as an example of how to configure peripherals.
  The line below turns off all RTC peripherals in deep sleep.
  */
  //esp_deep_sleep_pd_config(ESP_PD_DOMAIN_RTC_PERIPH, ESP_PD_OPTION_OFF);
  //Serial.println("Configured all RTC Peripherals to be powered down in sleep");

  /*
  Now that we have setup a wake cause and if needed setup the
  peripherals state in deep sleep, we can now start going to
  deep sleep.
  In the case that no wake up sources were provided but deep
  sleep was started, it will sleep forever unless hardware
  reset occurs.
  */
  Serial.println("Going to sleep now");
  Serial.flush(); 
  esp_deep_sleep_start();
  Serial.println("This will never be printed");
}

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

如果您想学习使用更多的深度睡眠模式和唤醒功能，您可以在 Arduino IDE 中找到更多由 ESP 官方为该芯片编写的示例程序。

资源​

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