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Seeed Studio XIAO ESP32S3 系列入门指南

Seeed Studio XIAO ESP32S3Seeed Studio XIAO ESP32S3 SenseSeeed Studio XIAO ESP32S3 Plus
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介绍​

Seeed Studio XIAO 系列是小型开发板，具有相似的硬件结构，尺寸真正达到拇指大小。代号"XIAO"代表其一半特性"微小"，另一半则是"强大"。 Seeed Studio XIAO ESP32S3 Sense 集成了摄像头传感器、数字麦克风和 SD 卡支持。结合嵌入式机器学习计算能力和摄影功能，这款开发板可以成为您开始智能语音和视觉 AI 的绝佳工具。

tip

OV2640 摄像头已停产，后续的 XIAO ESP32S3 Sense 使用 OV3660 摄像头型号。但是，Wiki 中的摄像头示例代码仍然适用。

规格参数​

项目Seeed Studio XIAO ESP32S3Seeed Studio XIAO ESP32S3 SenseSeeed Studio XIAO ESP32S3 Plus
处理器ESP32-S3R8
Xtensa LX7 双核，32位处理器，运行频率高达 240 MHz
无线连接完整的 2.4GHz Wi-Fi 子系统
BLE：蓝牙 5.0，蓝牙 mesh
内置传感器 - OV2640 摄像头传感器，分辨率 16001200
OV3660 摄像头传感器，分辨率 20481536
数字麦克风		 -
存储片上 8M PSRAM 和 8MB Flash片上 8M PSRAM 和 8MB Flash
板载 SD 卡插槽，支持 32GB FAT		片上 8M PSRAM 和 16MB Flash
接口1x UART，1x IIC，1x IIS，1x SPI，11x GPIOs (PWM)，9x ADC，1x 用户 LED，1x 充电 LED
1x 复位按钮，1x Boot 按钮		1x UART，1x IIC，1x IIS，1x SPI，11x GPIOs (PWM)，9x ADC，1x 用户 LED，1x 充电 LED，1x B2B 连接器（带 2 个额外 GPIOs），1x 复位按钮，1x Boot 按钮2x UART，1x IIC，1x IIS，2x SPI，18x GPIOs (PWM)，9x ADC，1x 用户 LED，1x 充电 LED，1x B2B 连接器，1x 复位按钮，1x Boot 按钮
尺寸21 x 17.8mm21 x 17.8 x 15mm（含扩展板）21 x 17.8mm
电源输入电压（Type-C）：5V
输入电压（BAT）：4.2V
电路工作电压（准备运行）：
- Type-C：5V@19mA
- BAT：3.8V@22mA		电路工作电压（准备运行）：
- Type-C：5V@38.3mA
- BAT：3.8V@43.2mA（含扩展板）		电路工作电压（准备运行）：
- Type-C：5V@28mA
- BAT：3.8V@35mA
- 网络摄像头 Web 应用：
- Type-C：
- - 平均功耗：5V/220mA
- 电池：
- - 平均功耗：4.2V/212mA		 -
- 麦克风录音和 SD 卡写入：
- Type-C：
- - 平均功耗：5V/46.5mA
- - 峰值功耗：5V/89.6mA
- 电池：
- - 平均功耗：3.8V/54.4mA
- - 峰值功耗：3.8V/108mA		 -
电池充电电流：100mA
低功耗模式调制解调器睡眠模式：3.8V/25 mA
轻度睡眠模式：3.8V/2 mA
深度睡眠模式：3.8V/14 μA		无任何外设：
- 调制解调器睡眠模式：3.8V/25.5 mA
- 轻度睡眠模式：3.8V/2.4 mA
- 深度睡眠模式：3.8V/63.768 μA
连接摄像头：
- 调制解调器睡眠模式：3.8V/44.57 mA
- 轻度睡眠模式：3.8V/5.47 mA
- 深度睡眠模式：3.8V/3.00 mA
连接 SD 卡：
- 调制解调器睡眠模式：3.8V/32.8 mA
- 轻度睡眠模式：3.8V/3.48 mA
- 深度睡眠模式：3.8V/1.08 mA
同时连接摄像头和 SD 卡：
- 调制解调器睡眠模式：3.8V/55.72 mA
- 轻度睡眠模式：3.8V/6.56 mA
- 深度睡眠模式：3.8V/3.98 mA		调制解调器睡眠模式：3.8V/26.5 mA
轻度睡眠模式：3.8V/2.2 mA
深度睡眠模式：3.8V/69 μA
Wi-Fi 启用功耗活动模式：~ 100 mA活动模式：~ 110 mA（含扩展板）活动模式：~ 85 mA
BLE 启用功耗活动模式：~ 85 mA活动模式：~ 102 mA（含扩展板）活动模式：~ 77 mA
工作温度-40°C ~ 65°C

特性​

  • 强大的MCU板：集成ESP32S3 32位双核Xtensa处理器芯片，运行频率高达240 MHz，配备多个开发端口，支持Arduino / MicroPython
  • 高级功能（适用于Sense）：可拆卸OV2640摄像头传感器，分辨率1600x1200和OV3660摄像头传感器，分辨率2048x1536，兼容OV5640摄像头传感器，集成额外的数字麦克风
  • 精心设计的电源：锂电池充电管理功能，提供4种功耗模式，支持深度睡眠模式，功耗低至14μA
  • 大容量存储带来更多可能性：提供8MB PSRAM和8MB FLASH（Plus版本为16MB），支持SD卡插槽用于外部32GB FAT存储（仅适用于XIAO ESP32S3）
  • 出色的射频性能：支持2.4GHz Wi-Fi和BLE双无线通信，连接U.FL天线时支持100m+远程通信
  • 拇指大小的紧凑设计：21 x 17.8mm，采用XIAO经典外形设计，适用于空间受限的项目，如可穿戴设备
项目OV3660摄像头OV2640摄像头
最大功耗（640*480）活动模式：~ 0.6A活动模式：~ 0.65A
平均功耗（640*480）活动模式：~ 0.12A活动模式：~ 0.24A
最小功耗（640*480）活动模式：~ 0.12A活动模式：~ 0.15A

硬件概述​

在开始之前，了解产品的一些基本参数是非常重要的。下表提供了Seeed Studio XIAO ESP32S3特性的相关信息。

XIAO ESP32S3/XIAO ESP32S3 Sense正面指示图
XIAO ESP32S3/XIAO ESP32S3 Sense背面指示图
XIAO ESP32S3/XIAO ESP32S3 Sense引脚列表

电源引脚​

  • 5V - 这是USB端口的5v输出。您也可以将其用作电压输入，但必须在外部电源和此引脚之间使用某种二极管（肖特基、信号、功率），阳极连接电池，阴极连接5V引脚。
  • 3V3 - 这是板载稳压器的稳压输出。您可以获得700mA电流
  • GND - 电源/数据/信号地

启动引脚​

在每次启动或复位时，芯片需要一些初始配置参数，例如以哪种启动模式加载芯片、闪存电压等。这些参数通过启动引脚传递。复位后，启动引脚作为常规IO引脚工作。

芯片复位时由给定启动引脚控制的参数如下：

  • 芯片启动模式 – GPIO0和GPIO46
  • VDD_SPI电压 – GPIO45
  • ROM消息打印 – GPIO46
  • JTAG信号源 – GPIO3

GPIO0、GPIO45和GPIO46在芯片复位时连接到芯片内部的弱上拉/下拉电阻。 这些电阻决定启动引脚的默认位值。此外，如果启动引脚连接到外部高阻抗电路，这些电阻也决定位值。

要改变位值，启动引脚应连接到外部下拉/上拉电阻。如果ESP32-S3被主机MCU用作设备，启动引脚电压电平也可以由主机MCU控制。

所有绑定引脚都有锁存器。在系统复位时，锁存器采样各自绑定引脚的位值并存储它们，直到芯片断电或关闭。锁存器的状态不能以任何其他方式改变。这使得绑定引脚值在整个芯片运行期间都可用，并且引脚在复位后被释放用作常规IO引脚。

关于绑定引脚的时序要求，有建立时间和保持时间等参数。

入门指南​

为了让您更快地开始使用XIAO ESP32S3，请阅读下面的硬件和软件准备来准备XIAO。

  1. XIAO ESP32S3

常规版本中预设的出厂程序是触摸引脚点亮程序。当您给XIAO上电时，触摸它的一些引脚，橙色用户指示灯将点亮。

  1. XIAO ESP32S3 Sense

XIAO ESP32S3 Sense出厂时预装了WebCam示例程序。您可以通过给XIAO安装好天线并上电来使用此程序。详细信息，您可以阅读关于此程序的Wiki。

硬件准备​

焊接排针​

XIAO ESP32S3默认不带排针出货，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 ESP32S3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。

天线安装​

在XIAO ESP32S3正面的左下角，有一个独立的"WiFi/BT天线连接器"。为了获得更好的WiFi/蓝牙信号，您需要取出包装内的天线并将其安装在连接器上。

天线的安装有一个小技巧，如果您直接用力按下，您会发现很难按下，手指会疼！正确的天线安装方法是先将天线连接器的一侧放入连接器块中，然后在另一侧稍微按下，天线就安装好了。

拆卸天线也是如此，不要用蛮力直接拉天线，一侧用力抬起，天线很容易取下。

扩展板安装（适用于Sense）​

如果您购买的是XIAO ESP32S3 Sense，那么您还应该包含一个扩展板。这个扩展板有一个1600x1200 OV2640/2048x1536 OV3660摄像头传感器、板载SD卡插槽和数字麦克风。

通过将扩展板与XIAO ESP32S3 Sense安装，您可以使用扩展板上的功能。

安装扩展板非常简单，您只需要将扩展板上的连接器与XIAO ESP32S3上的B2B连接器对齐，用力按下并听到"咔嗒"声，安装就完成了。

我们现在在货架上有一个新的完全兼容XIAO ESP32S3 Sense的强大摄像头OV5640，如果您购买它，您可以更换摄像头来使用它。

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如果您需要了解ov5640的详细参数信息，可以参考以下图表。

tip

Wiki中关于摄像头的所有程序都兼容OV5640、OV2640和OV3660摄像头。

安装升级版散热器​

通过安装我们的升级版散热器，确保您的XIAO ESP32S3 Sense获得最佳散热效果。这个新设计专门针对之前型号观察到的散热不足问题，特别是在摄像头使用等密集操作期间。反馈强调原始散热器没有充分散热，导致开发了更有效的解决方案。

点击查看性能对比

我们的测试证明了升级版散热器相比原始设置的优势：

测试样本背面峰值温度
无散热器63.6°C
双散热器53.5°C (🔻10°C)

测试详情：

  • 环境：空调房间（约27°C）
  • 温度测量工具：OMEGA CL3515R热电偶
  • 测量位置：XIAO ESP32S3背面散热垫
  • 测试固件：WebCamera
  • 电源供应：Type-C 5V
  • 运行时长：1小时

关键结果：

  • 配备散热器的设备保持稳定运行超过一小时，达到峰值温度而无性能下降。
  • 在SVGA（800x600）模式下使用WebCamera进行测试时：
    • XIAO ESP32S3运行流畅。
    • 视频输出流畅。
    • 温度显著降低，确保可靠性能，无任何丢帧或断连。

开始安装前请准备以下物品：

  • 选定的散热器（单个或双个）
  • 一个干净的ESP32S3

在开始之前，请确保您的设备已关闭电源并从任何电源中拔出。

注意

购买说明： 购买XIAO ESP32S3 Sense时，需要注意的是只有配备摄像头的型号才包含散热器。如果您的ESP32S3版本不包含摄像头，您需要单独购买散热器。

安装提示： 优先用散热器覆盖散热垫，因为它直接位于ESP32S3芯片上方，这是主要的热源。正确对齐确保最佳散热效果，并注意尽可能保持BAT引脚不被遮挡。

现在，让我们开始安装过程：

步骤1. 准备散热器： 首先撕掉散热器的保护膜以露出导热胶。这将为散热器牢固附着到ESP32S3芯片做好准备。

步骤2. 组装散热器：

这个更小、更紧凑的选项足以满足常规使用，并允许完全访问所有GPIO引脚。

步骤3：最终检查和测试

安装后，确保一切都牢固固定，没有短路风险。验证散热器是否正确对齐并牢固附着。

软件准备​

XIAO ESP32S3的推荐编程工具是Arduino IDE，因此作为软件准备的一部分，您需要完成Arduino安装。

tip

如果这是您第一次使用Arduino，我们强烈建议您参考Arduino入门指南。

  • 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ESP32开发板包添加到您的Arduino IDE。

导航到文件 > 首选项，在**"附加开发板管理器网址"**中填入以下网址：

https://raw.githubusercontent.com/espressif/arduino-esp32/gh-pages/package_esp32_index.json

导航到工具 > 开发板 > 开发板管理器...，在搜索框中输入关键词esp32，选择最新版本的esp32，并安装它。

caution

XIAO ESP32S3的板载包需要2.0.8及以上版本才可用。

  • 步骤4. 选择您的开发板和端口。

在Arduino IDE顶部，您可以直接选择端口。这很可能是COM3或更高（COM1和COM2通常保留给硬件串口）。

同样，在左侧的开发板中搜索 xiao。选择 XIAO_ESP32S3。

完成这些准备工作后，您就可以开始为 XIAO ESP32S3 编写程序进行编译和上传了。

BootLoader 模式​

有时，使用错误的程序可能会导致 XIAO 丢失端口或无法正常工作。常见问题包括：

  • XIAO 连接到计算机，但找不到端口号。
  • XIAO 已连接，出现端口号，但程序上传失败。

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 ESP32S3 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 文件 > 示例 > 01.Basics > Blink 程序来检查 XIAO ESP32S3 的运行情况。

复位​

当程序运行异常时，您可以在上电时按一次 Reset 让 XIAO 重新执行已上传的程序。

当您在上电时按住 BOOT 键，然后按一次 Reset 键，也可以进入 BootLoader 模式。

到现在，我相信您已经对 XIAO ESP32S3 的功能和硬件有了很好的了解。接下来，让我们以最简单的 Blink 程序为例，为您的 XIAO ESP32S3 执行第一次闪烁！

  • 步骤 1. 启动 Arduino 应用程序。
  • 步骤 2. 导航到 文件 > 示例 > 01.Basics > Blink，打开程序。
  • 步骤 3. 选择板型为 XIAO ESP32S3，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 ESP32S3 右侧的橙色 LED 正在闪烁。

恭喜，您已经学会了如何为 XIAO ESP32S3 编写和上传程序！

note

只有当 XIAO ESP32S3 上的用户 LED 引脚设置为高电平时，LED 才会熄灭，只有当引脚设置为低电平时，LED 才会点亮。

电池使用​

XIAO ESP32S3 系列内置电源管理芯片，允许 XIAO ESP32S3 通过电池独立供电，或通过 XIAO ESP32S3 的 USB 端口为电池充电。

如果您想为 XIAO 连接电池，我们建议您购买合格的可充电 3.7V 锂电池。焊接电池时，请注意区分正负极。电源的负极应该是靠近 USB 端口的一侧，电源的正极是远离 USB 端口的一侧。

note

由于 XIAO ESP32S3 的所有 GPIO 引脚都分配了各自的功能，我们没有为电池引脚配置 GPIO。这意味着我们无法通过读取其中一个 GPIO 的模拟值在软件层面获取电池电压。如有必要，您可以考虑将电池的正负极连接到其中两个引脚来测量电池电压。

caution

当您使用电池供电时，5V 引脚上将没有电压。

同时，我们为电池充电设计了一个红色指示灯，通过指示灯显示来告知用户电池当前的充电状态。

  1. 当 XIAO ESP32S3 未连接电池时，连接 Type-C 线缆时红灯亮起，30 秒后熄灭。
  2. 连接电池并连接 Type-C 线缆充电时，红灯闪烁。
  3. 连接 Type-C 为电池充满电时，红灯熄灭。

UF2 引导加载程序​

我们了解到一些用户希望直接将 UF2 文件刷写到 XIAO，这将实现批量刷写程序的过程。这里我们将描述这种方法。

note

此方法目前仅适用于 Windows 系统。

步骤 1：下载并解压脚本

下载所需的脚本压缩文件并解压到您的本地机器：

https://files.seeedstudio.com/wiki/SeeedStudio-XIAO-ESP32S3/res/xiaos3-bin2uf2.zip

步骤 2：将 BIN 文件转换为 UF2 文件

编译并保存 Arduino 程序后，您可以导出二进制 BIN 文件。此文件将在您的 Arduino 项目文件夹中生成。

将 BIN 文件复制到您之前解压的 xiaos3-bin2uf2 目录中。然后，运行 convert_uf2.bat 脚本生成 UF2 文件，这将需要您的 bin 文件名称。

步骤 3：进入 UF2 引导加载程序模式

将 XIAO 连接到您的计算机并运行 boot_uf2.bat 脚本。XIAO 将在您的计算机上显示为 USB 驱动器，表明它已成功进入 UF2 引导加载程序模式。

步骤 4：将 UF2 文件复制到 XIAO ESP32S3

访问 XIAO ESP32S3 的 USB 驱动器并将转换后的 UF2 文件复制到其中。复制完成后，XIAO USB 驱动器将自动消失，程序将开始运行。

tip
  1. 确保您的程序已编译并正确运行；否则，UF2 文件可能无法按预期执行。
  2. xiaos3-bin2uf2 文件夹中提供了一个 Blink 的示例 UF2 文件。上传后，XIAO ESP32S3 上的橙色 LED 将闪烁。您可以使用此 UF2 文件作为测试。

步骤 5：重新进入 UF2 引导加载程序模式

如果您需要重新进入 UF2 引导加载程序模式以上传另一个 UF2 文件，请快速按下 Reset 按钮，然后按下 Boot 按钮。无需再次运行 boot_uf2.bat 脚本。

note

先按 Reset，然后快速按 Boot！

故障排除​

Q1: 如果上传程序失败/程序运行异常/找不到设备端口，我应该怎么办？​

如果您遇到上述问题，建议您首先尝试按下 XIAO ESP32S3 上的复位按钮，尝试让程序重新运行。如果问题仍然存在，请重新检查您的程序，并阅读 BootLoader 模式 中提供的方法来恢复设备。

Q2: 为什么我的 XIAO 在圆角处有不平整的问题？这是质量问题吗？​

首先，需要说明的是，这不是质量问题，不会影响 XIAO 的正常功能。

XIAO ESP32S3 由于高度集成，是所有 XIAO 中最复杂的一款，PCB 需要在工厂生产中进行拼接。由于高度集成，拼接板连接只能放置在四个圆角处，这会导致图片中圆角不平整的问题。我们将尝试改进工艺，确保在后续生产中解决这个问题。

Q3: 如何将资源部分提供的出厂固件刷入 XIAO ESP32S3？​

资源部分提供的脚本支持 Windows。下载 zip 文件后，您会发现以下文件：

.
├── boot_app0.bin
├── esp32_flasher.py
├── esptool.exe
├── project_config.json
├── xiao_esp32s3_firmware.bin
├── xiao_esp32s3_firmware.bootloader.bin
├── xiao_esp32s3_firmware.partitions.bin
└── xiao_esp32s3_firmware_win.bat

要刷入固件，只需运行相应的 .bat 文件。如果刷入过程失败，请从提示中复制命令行，并在文件所在的终端中手动运行。

资源​

[PDF] ESP32-S3 数据手册

Seeed Studio XIAO ESP32S3​

Seeed Studio XIAO ESP32S3 Sense​

Seeed Studio XIAO ESP32S3 Plus​

适用于 Seeed Studio XIAO ESP32S3 Sense 摄像头​

课程资源​

其他​

其余开源材料正在整理中，敬请期待！

技术支持与产品讨论​

感谢您选择我们的产品！我们在这里为您提供不同的支持，以确保您使用我们产品的体验尽可能顺畅。我们提供多种沟通渠道，以满足不同的偏好和需求。

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