使用 Seeed Studio XIAO ESP32S3 (Sense) 进行引脚复用

note

本文档由 AI 翻译。如您发现内容有误或有改进建议，欢迎通过页面下方的评论区，或在以下 Issue 页面中告诉我们：https://github.com/Seeed-Studio/wiki-documents/issues

Seeed Studio XIAO ESP32S3	Seeed Studio XIAO ESP32S3 Sense

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Seeed Studio XIAO ESP32S3 是一款功能强大且多用途的开发板，具有多种外设接口和 GPIO 引脚。这些引脚可以用于多种用途，例如与其他设备通信、读取模拟传感器、控制 LED 等。在本教程中，我们将探讨 XIAO ESP32S3 及其相关板卡 XIAO ESP32S3 Sense 的引脚分布，并学习如何将这些引脚用于不同的用途。具体来说，我们将介绍如何使用 1x 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 启动按钮，以及在 XIAO ESP32S3 Sense 上的 1x B2B 连接器（带有额外的 2 个 GPIO）。通过本教程的学习，您将对 XIAO ESP32S3 的引脚分布有深入了解，并能够在项目中有效地使用它。

入门指南

引脚概览

在开始之前，让我们通过以下示意图回顾 XIAO ESP32S3 的所有引脚及其功能。

XIAO ESP32S3/XIAO ESP32S3 Sense 正面标识图

XIAO ESP32S3/XIAO ESP32S3 Sense 背面标识图

XIAO ESP32S3/XIAO ESP32S3 Sense 引脚列表

5V - 这是 USB 端口输出的 5V 电压。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、信号或功率二极管），阳极连接电池，阴极连接 5V 引脚。
3V3 - 这是板载稳压器的输出电压，您可以从中获取 700mA 电流。
GND - 电源/数据/信号地。

焊接引脚

为了按照本教程使用每个引脚的功能，我们建议提前焊接引脚。

由于 XIAO ESP32S3 的尺寸较小，在焊接引脚时请小心，不要将不同的引脚焊接在一起，也不要将焊锡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，由此产生的后果将由用户自行承担。

如果您选择了 Sense 版本，恭喜！您将拥有两个额外的 GPIO 引脚。如果您计划使用它们，可以单独焊接一个引脚排。

数字引脚

XIAO ESP32S3 最多有 11 个常规 GPIO 引脚和 9 个模拟引脚。在本示例中，我们将使用 XIAO ESP32S3、XIAO 扩展板和一个继电器来演示如何使用不同的数字引脚进行读写操作。

硬件准备

Seeed Studio XIAO ESP32S3	Seeed Studio XIAO ESP32S3 Sense	Seeed Studio 带 Grove OLED 的 XIAO 扩展底板	Grove - 继电器

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请将 XIAO ESP32S3 或 Sense 安装到扩展板上，并通过 Grove 线缆将继电器连接到扩展板的 A0/D0 接口。最后，通过 USB-C 线缆将 XIAO 连接到电脑。

软件实现

在此示例中，我们将实现通过连接到 XIAO 扩展板的按钮来控制继电器的开/关状态。当按钮被按下时，继电器打开；当按钮被释放时，继电器关闭。

const int buttonPin = D1;     // 按钮引脚编号
int buttonState = 0;          // 用于读取按钮状态的变量
const int relayPin = D0;

void setup() {
  // 将继电器引脚初始化为输出：
  pinMode(relayPin, OUTPUT);
  // 将按钮引脚初始化为输入：
  pinMode(buttonPin, INPUT_PULLUP);
}

void loop() {
  // 读取按钮的状态值：
  buttonState = digitalRead(buttonPin);

  // 检查按钮是否被按下。如果是，buttonState 为 HIGH：
  if (buttonState == HIGH) {
    // 打开继电器：
    digitalWrite(relayPin, HIGH);
  } else {
    // 关闭继电器：
    digitalWrite(relayPin, LOW);
  }
}

如果一切顺利，上传程序后，你应该看到以下效果。

:::提示如果你想使用数字功能，那么你应该使用字母 "D" 作为引脚编号的前缀，例如 D4、D5。相反，如果你想使用引脚的模拟功能，则应使用字母 "A" 作为引脚编号的前缀，例如 A4、A5。 :::

Sense 版本

对于 XIAO ESP32S3 Sense，除了使用 XIAO 上的 11 个数字引脚外，你还可以使用扩展板上的两个引脚，即 D11 和 D12。如果你想使用它们，请按照以下步骤操作。

步骤 1. 切断 J1 和 J2 之间的连接

由于 ESP32-S3 引脚数量有限，Sense 扩展板上的 D11 和 D12 默认保留给麦克风使用。如果确实需要将 D11 和 D12 用于其他用途，可以翻转 Sense 扩展板，并使用锋利的刀沿着两个焊盘之间的白线切断 J1 和 J2 之间的连接。

:::注意如图所示，由于 XIAO 空间限制，许多线路布局非常紧凑。因此，在切断 J1 和 J2 之间的连接时，请务必小心，不要切到白线以外的区域，否则可能导致开发板无法正常工作！

对于 XIAO ESP32S3 Sense 上的两个额外引脚 D11 和 D12，我们尚未对这些引脚进行宏定义。这意味着你暂时无法使用 D11/A11 或 D12/A12 来控制这两个引脚，但可以分别使用 GPIO 编号 GPIO12 和 GPIO13 来控制这两个引脚。我们将尽快提交这两个引脚的宏定义，一旦完成，你就可以使用 D/A 引脚定义。 :::

:::提示切断 J1 和 J2 之间的连接后，扩展板上的麦克风功能将不再可用。如果需要使用麦克风功能，则 D11 和 D12 引脚不能同时使用。在这种情况下，可以分别焊接 J1 和 J2 的两个焊盘以恢复麦克风功能。如下图所示，分别焊接红色和绿色区域。

:::

有关实际电路原理图，请参考以下示意图：

步骤 2. 硬件准备

Seeed Studio XIAO ESP32S3 Sense	Grove - Relay

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步骤 3. 软件实现

以下程序每 500 毫秒切换一次继电器。将继电器的 SIG 引脚连接到扩展板的 GPIO42 接口。

const int relayPin = 42;

void setup() {
  // 将继电器引脚初始化为输出：
  pinMode(relayPin, OUTPUT);
}

void loop() {
    // 打开继电器：
    digitalWrite(relayPin, HIGH);
    delay(500);
    // 关闭继电器：
    digitalWrite(relayPin, LOW);
    delay(500);
}

上述方法同样适用于 Digital as PWM 和 Analog 部分。你只需修改扩展板上想要使用的引脚编号即可。后续将不再重复说明。

:::注意对于 XIAO ESP32S3 Sense 上的两个额外引脚 D11 和 D12，我们尚未对这些引脚进行宏定义。这意味着你暂时无法使用 D11/A11 或 D12/A12 来控制这两个引脚，但可以分别使用 GPIO 编号 GPIO42 和 GPIO41 来控制这两个引脚。我们将尽快提交这两个引脚的宏定义，一旦完成，你就可以使用 D/A 引脚定义。 :::

数字信号作为 PWM

XIAO ESP32S3 的所有 GPIO 引脚都支持 PWM 输出。因此，您可以使用任何引脚输出 PWM 来调节灯光亮度、控制舵机以及其他功能。

硬件准备

Seeed Studio XIAO ESP32S3	Seeed Studio XIAO ESP32S3 Sense	Seeed Studio 带 Grove OLED 的 XIAO 扩展板	Grove - 可变颜色 LED

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请将 XIAO ESP32S3 或 Sense 安装到扩展板上，然后使用 Grove 线缆将可变颜色 LED 连接到扩展板的 A0/D0 接口。最后，通过 USB-C 线缆将 XIAO 连接到您的电脑。

软件实现

在本示例中，我们将演示如何使用 PWM 输出来控制灯光的亮度。

int LED_pin = D0;    // LED 连接到数字引脚 10

void setup() {
  // 将 LED 引脚声明为输出
  pinMode(LED_pin, OUTPUT);
}

void loop() {
  // 从最小值到最大值以 5 为增量渐亮：
  for (int fadeValue = 0 ; fadeValue <= 255; fadeValue += 5) {
    // 设置值（范围从 0 到 255）：
    analogWrite(LED_pin, fadeValue);
    // 等待 30 毫秒以观察调光效果
    delay(30);
  }

  // 从最大值到最小值以 5 为增量渐暗：
  for (int fadeValue = 255 ; fadeValue >= 0; fadeValue -= 5) {
    // 设置值（范围从 0 到 255）：
    analogWrite(LED_pin, fadeValue);
    // 等待 30 毫秒以观察调光效果
    delay(30);
  }
}

如果程序运行成功，您将看到以下运行效果。

模拟信号

在 XIAO ESP32S3 上，11 个内置 GPIO 引脚中，除了用于串行通信的 D6 和 D7 引脚外，其余 9 个引脚支持模拟功能。您可以使用这些支持模拟功能的 GPIO 引脚来读取产生模拟信号的传感器的值，例如氧气传感器、光强传感器等。

硬件准备

Seeed Studio XIAO ESP32S3	Seeed Studio XIAO ESP32S3 Sense	Seeed Studio 带 Grove OLED 的 XIAO 扩展板	Grove - 氧气传感器

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请安装 XIAO ESP32S3 或 Sense 到扩展板上，然后使用 Grove 电缆将氧气传感器连接到扩展板的 A0/D0 接口。最后，通过 USB-C 电缆将 XIAO 连接到计算机。

软件实现

在以下程序中，我们将使用 analogRead() 方法读取传感器的模拟值，并通过串口接口打印传感器结果。

// Grove - Gas Sensor(O2) 测试代码
// 注意：
// 1. 传感器需要预热约 5-10 分钟
// 2. 取消注释您正在使用的模块名称
// 3. 如果需要，请修改 VRefer

// 注释掉无用的模块
// #define MIX8410
#define O2_W2

#ifdef MIX8410
  #define O2_COEFFICIENT 0.21
#elif defined(O2_W2)
  #define O2_COEFFICIENT 0.087
#endif

const float VRefer = 3.34;       // ADC 参考电压
const int pinAdc   = A0;
 
void setup() 
{
    // 在此处放置初始化代码，仅运行一次：
    Serial.begin(9600);
    Serial.println("Grove - Oxygen Sensor(MIX8410) 测试代码...");
}

void loop() 
{
    // 在此处放置主代码，重复运行：
    float Vout = 0;
    Serial.print("Vout =");
 
    Vout = readO2Vout();
    Serial.print(Vout);
    Serial.print(" V, O2 浓度为 ");
    Serial.println(readConcentration());
    delay(500);
}
 
float readO2Vout()
{
    long sum = 0;
    for(int i = 0; i < 32; i++)
    {
        sum += analogRead(pinAdc);
    }
 
    sum >>= 5;
 
    float MeasuredVout = sum * (VRefer / 1023.0);
    return MeasuredVout;
}
 
float readConcentration()
{
    // Vout 样本以 3.3V 为参考
    float MeasuredVout = readO2Vout();
 
    // float Concentration = FmultiMap(MeasuredVout, VoutArray, O2ConArray, 6);
    // 当输出电压为 2.0V 时，
    float Concentration = MeasuredVout * O2_COEFFICIENT / 2.0;
    float Concentration_Percentage = Concentration * 100;
    return Concentration_Percentage;
}

tip

如果您想使用引脚的模拟功能，应使用字母 "A" 作为引脚编号的前缀，例如 A4、A5。相反，如果您想使用数字功能，则应使用字母 "D" 作为引脚编号的前缀，例如 D4、D5。

上传程序后，在 Arduino IDE 中打开串口监视器并将波特率设置为 9600。等待氧气传感器预热后，您将能够看到准确的氧气浓度值。

串口通信

在使用 Arduino IDE 时，串口通信是许多项目的重要组成部分。要在 Arduino IDE 中使用串口通信，首先需要打开串口监视器窗口。这可以通过点击工具栏中的 串口监视器 图标或按下快捷键 Ctrl+Shift+M 来完成。

常规用法

一些常用的串口函数包括：

Serial.begin() -- 初始化通信并设置指定的波特率；
Serial.print() -- 以可读格式将数据发送到串口；
Serial.write() -- 将二进制数据发送到串口；
Serial.available() -- 检查是否有数据可从串口读取；
Serial.read() -- 从串口读取一个字节的数据；
Serial.flush() -- 等待传输完成所有的输出串行数据。

通过使用这些串口函数，您可以在 Arduino 板和计算机之间发送和接收数据，从而为创建交互式项目打开了许多可能性。

以下是一个示例程序：

void setup() {
  // 初始化串口通信，波特率为 9600：
  Serial.begin(9600);
}

void loop() {
  // 向串口发送数据
  Serial.println("Hello World!");

  // 从串口读取数据
  if (Serial.available() > 0) {
    // 读取传入的字节：
    char incomingByte = Serial.read();
    // 将传入的字节打印到串口监视器：
    Serial.print("I received: ");
    Serial.println(incomingByte);
  }
  
  // 等待一秒后重复循环
  delay(1000);
}

在此代码中，我们首先在 setup() 函数中使用 Serial.begin() 函数以波特率 9600 初始化串口通信。然后，在 loop() 函数中，我们使用 Serial.print() 函数将 "Hello World!" 发送到串口。

我们还使用 Serial.available() 函数检查是否有数据可从串口读取。如果有，我们使用 Serial.read() 函数读取传入的字节，并将其存储在名为 incomingByte 的变量中。然后，我们使用 Serial.print() 和 Serial.println() 函数将 "I received: " 和 incomingByte 的值打印到串口监视器。

最后，我们添加了一个 delay() 函数，等待一秒后重复循环。此代码演示了如何在 Arduino IDE 中使用一些常用的串口函数，通过串口发送和接收数据。

上传程序后，在 Arduino IDE 中打开串口监视器并将波特率设置为 9600。您将在串口监视器上看到以下消息，每秒输出一次 'Hello World!'。此外，您可以通过串口监视器向 XIAO ESP32S3 发送内容，XIAO 将打印出您发送的每个字节。

Serial1 用法

根据上面 XIAO ESP32S3 的引脚图，我们可以看到有 TX 引脚和 RX 引脚。
这与普通的串口通信不同，但用法非常相似，只需添加一些参数即可。
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，函数原型为：<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进行定义，此处应为 #define RX_PIN D7、#define TX_PIN D6；如果我们使用 GPIO 引脚端口进行定义，此处应为 #define RX_PIN 44、#define TX_PIN 43。请参考不同 XIAO 系列的引脚图以获取具体参数。

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 ESP32S3 发送您想要的内容，XIAO 将打印出您发送的每个字节内容。在这里，我输入的内容是 "Hello Everyone"，我的结果图如下：

软件串口的使用

如果您觉得一个硬件串口不够用，您还可以使用 ESP32 的软件串口功能，将一些引脚设置为软件串口以扩展串口数量。

当然，我们建议使用第二种方法，即映射硬件串口，因为这是 ESP32 的一个独特功能。您可以在其他硬件串口部分阅读更多相关内容。

对于 ESP32 系列芯片产品，如果需要使用软件串口，需要单独下载第三方软件串口库。这里提供一个参考链接。

下载库文件

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，导致软件串口无法正常工作。

下载 ZIP 库文件后，打开 Arduino IDE，点击 Sketch > Include Library > Add .ZIP Library。选择您刚刚下载的 ZIP 文件，如果库安装正确，您会在通知窗口中看到 Library added to your libraries，这表示库已成功安装。

接下来，您就可以使用 ESP32 的软件串口了。

caution

如果您的电脑上安装了其他软件串口库，可能会导致冲突，请自行检查。

#include <SoftwareSerial.h>

SoftwareSerial mySerial(2, 3); // RX, TX

void setup() {
  // 初始化串口通信
  Serial.begin(9600);
  while (!Serial);

  // 初始化软件串口
  mySerial.begin(9600);
}

void loop() {
  // 从软件串口读取数据
  if (mySerial.available()) {
    char data = mySerial.read();
    Serial.print("Received data: ");
    Serial.println(data);
  }

  // 向软件串口写入数据
  mySerial.print("Hello World!");

  // 等待一秒后重复循环
  delay(1000);
}

在这个程序中，我们首先包含 SoftwareSerial.h 库以使用软件串口。然后，我们使用引脚 2 和 3 分别作为 RX 和 TX 创建了一个名为 mySerial 的 SoftwareSerial 对象。

在 setup() 函数中，我们初始化了硬件串口（Serial.begin()）和软件串口（mySerial.begin()）。

在 loop() 函数中，我们使用 mySerial.available() 函数检查软件串口是否有可读取的数据。如果有，我们使用 mySerial.read() 函数读取传入的字节，并将其存储在名为 data 的变量中。然后，我们使用 Serial.print() 和 Serial.println() 函数将 "Received data: " 和 data 的值打印到硬件串口。

我们还使用 mySerial.print() 函数向软件串口写入 "Hello World!"。这会将数据从 XIAO 发送到连接到软件串口的设备。

最后，我们添加了一个 delay() 函数，以等待一秒后重复循环。

note

请注意，为了在 ESP32-S3 上使用软件串口，您需要选择适合的 RX 和 TX 引脚，这些引脚不能用于其他用途。在此示例中，我们使用了引脚 9 和 10 分别作为 RX 和 TX。

其他硬件串口

ESP32S3 总共有三个 UART 通信接口，编号从 0 到 2，分别是 UART0、UART1 和 UART2。这三个串口的引脚不是固定的，可以重新映射到任何 IO 端口。

默认情况下，我们不会使用 UART0，因为它用于 USB 串口通信。您可以通过自定义硬件串口映射来使用其他硬件串口。

// 需要此库以进行底层访问和设置
#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，只需像往常一样使用 Serial：
    Serial.begin(115200);

    // 在引脚 TX=D6 和 RX=D7 上配置 MySerial0（-1, -1 表示使用默认设置）
    MySerial0.begin(9600, SERIAL_8N1, -1, -1);
    MySerial0.print("MySerial0");

    // 在引脚 RX=D9 和 TX=D10 上配置 MySerial1
    MySerial1.begin(115200, SERIAL_8N1, 9, 10);
    MySerial1.print("MySerial1");
}

void loop()
{

}

以下内容将以 60GHz mmWave Sensor - Human Resting Breathing and Heartbeat Module 为例，说明如何使用 D9 和 D10 硬件串口以及 USB 串口。

请准备以下设备。

Seeed Studio XIAO ESP32S3	Seeed Studio XIAO ESP32S3 Sense	60GHz mmWave Sensor - Human Resting Breathing and Heartbeat Module

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下载传感器库到你的电脑，并将其添加到 Arduino IDE。

下载库文件

在这里，我们希望解析心跳和呼吸数据信息，你可以将程序改写为如下代码。

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

HardwareSerial MySerial(0);   //创建一个新的 HardwareSerial 类 -- D6/D7

// 也可以尝试使用硬件串口
BreathHeart_60GHz radar = BreathHeart_60GHz(&MySerial);

void setup() {
  // 在这里放置初始化代码，仅运行一次：
  Serial.begin(115200);
  MySerial.begin(115200, SERIAL_8N1, 9, 10); // 在 CPU 频率为 40MHz 时，工作速度为定义的一半。

  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: 表示休眠状态模式。
  //设置模式后，如果没有看到数据返回，可能需要重新给传感器供电。
}

void loop()
{
  // 在这里放置主代码，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开启时有效
        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;
      case BREATHNOR:
        Serial.println("传感器检测到当前呼吸频率正常。");
        Serial.println("----------------------------");
        break;
      case BREATHRAPID:
        Serial.println("传感器检测到当前呼吸频率过快。");
        Serial.println("----------------------------");
        break;
      case BREATHSLOW:
        Serial.println("传感器检测到当前呼吸频率过慢。");
        Serial.println("----------------------------");
        break;
      case BREATHNONE:
        Serial.println("目前没有呼吸信息，请稍等...");
        Serial.println("----------------------------");
        break;
      case BREATHVAL:
        Serial.print("传感器监测到当前呼吸频率值为: ");
        Serial.println(radar.breath_rate, DEC);
        Serial.println("----------------------------");
        break;
      case BREATHWAVE:  //仅在实时数据传输模式开启时有效
        Serial.print("呼吸频率波形（正弦波） -- 点 1: ");
        Serial.print(radar.breath_point_1);
        Serial.print(", 点 2 : ");
        Serial.print(radar.breath_point_2);
        Serial.print(", 点 3 : ");
        Serial.print(radar.breath_point_3);
        Serial.print(", 点 4 : ");
        Serial.print(radar.breath_point_4);
        Serial.print(", 点 5 : ");
        Serial.println(radar.breath_point_5);
        Serial.println("----------------------------");
        break;
    }
  }
  delay(200);                       //添加时间延迟以避免程序卡住
}

请上传程序，然后打开串行监视器并将波特率设置为 115200。

如果一切正常，您将在串行监视器上看到数据消息。

IIC

XIAO ESP32S3 具有一个 I2C 接口，可用于许多传感器的数据传输和解析，也可用于一些 OLED 屏幕。

硬件准备

Seeed Studio XIAO ESP32S3	Seeed Studio XIAO ESP32S3 Sense	Seeed Studio XIAO 扩展板（带 Grove OLED）

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XIAO 扩展板上的 OLED 显示屏使用 I2C 协议，并通过扩展板上的 I2C 电路连接到 XIAO 的 I2C 接口。因此，我们可以直接将 XIAO 插入扩展板并编程以在屏幕上显示内容。

软件实现

本示例介绍如何使用 Seeed Studio XIAO ESP32S3 扩展板上的 OLED 显示屏。

第 1 步：将 Seeed Studio XIAO ESP32S3 安装到扩展板上，然后连接 Type-C 数据线。

第 2 步：安装 u8g2 库。

下载库文件

第 3 步：复制以下代码并粘贴到 Arduino IDE 中，然后上传。

#include <Arduino.h>
#include <U8x8lib.h>
#include <Wire.h>

U8X8_SSD1306_128X64_NONAME_HW_I2C u8x8(/* clock=*/ SCL, /* data=*/ SDA, /* reset=*/ U8X8_PIN_NONE);   // OLEDs without Reset of the Display

void setup(void) {
  u8x8.begin();
  u8x8.setFlipMode(1);   // 设置数字从 1 到 3，屏幕内容将旋转 180 度
}

void loop(void) {
  u8x8.setFont(u8x8_font_chroma48medium8_r);
  u8x8.setCursor(0, 0);
  u8x8.print("Hello World!");
}

在代码的前几行中，我们包含了所需的库文件，例如 Arduino.h、U8x8lib.h 和 Wire.h。U8x8lib.h 库提供了控制 OLED 显示屏的功能，而 Wire.h 库提供了 I2C 通信的功能。

在 setup() 函数中，我们使用 u8x8.begin() 函数初始化 OLED 显示屏。我们还使用 u8x8.setFlipMode() 函数设置显示屏的翻转模式，以旋转屏幕 180 度。

在 loop() 函数中，我们使用 u8x8.setFont() 函数设置字体，并使用 u8x8.setCursor() 函数指定显示屏上的光标位置。最后，我们使用 u8x8.print() 函数在 OLED 显示屏上显示字符串 "Hello World!"。

如果您将程序上传到 XIAO ESP32S3，您将在扩展板上的 OLED 显示屏上看到显示的内容。

SPI

ESP32-S3 芯片集成了多个外设，包括一个 SPI 接口，可用于连接外部 SPI 设备，例如闪存、显示屏、传感器等。ESP32-S3 还支持高速 SPI 传输模式，最高可实现 80 MHz 的 SPI 传输速率，满足大多数 SPI 设备的数据传输需求。

硬件准备

Seeed Studio XIAO ESP32S3	Seeed Studio XIAO ESP32S3 Sense	Grove - OLED Display 1.12 (SH1107) V3.0 - SPI/IIC

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在按照上述说明准备好硬件后，使用跳线将 XIAO 和 OLED 的 SPI 接口连接起来。请参考以下示意图了解接线方法。

软件实现

接下来，我们将通过以下程序示例介绍如何使用 SPI 接口控制 OLED 屏幕显示。

安装 u8g2 库。

下载库文件

#include <Arduino.h>
#include <U8g2lib.h>
#include <SPI.h>
#include <Wire.h>
 
U8G2_SH1107_128X128_1_4W_HW_SPI u8g2(U8G2_R3, /* cs=*/ D7, /* dc=*/ D4, /* reset=*/ D5);
 
void setup(void) {
  u8g2.begin();
}
 
void loop(void) {
  u8g2.firstPage();

  do {
    u8g2.setFont(u8g2_font_luBIS08_tf);
    u8g2.drawStr(0,24,"Hello Seeed!");
  } while ( u8g2.nextPage() );
}

在 setup() 函数中，通过适当的构造函数参数实例化 U8G2_SH1107_128X128_1_4W_HW_SPI 类，这些参数指定了用于芯片选择（cs）、数据/命令（dc）和复位（reset）的引脚。然后调用 u8g2.begin() 函数初始化显示屏。

在 loop() 函数中，使用 u8g2.firstPage()、u8g2.setFont() 和 u8g2.drawStr() 函数更新显示屏内容。u8g2.firstPage() 函数设置显示缓冲区以进行写入，而 u8g2.nextPage() 则显示更新的内容。do-while 循环确保内容持续显示，直到程序停止。

总体而言，此代码演示了如何使用 U8g2 库控制 OLED 显示屏并在其上显示文本。

关于 Sense

如果您购买了 Sense 版本并需要连接扩展板，请注意扩展板上的 SD 卡会占用 SPI 引脚，这可能导致 SPI 引脚不可用。

Sense 扩展板上提供的焊盘接口允许用户选择所需的功能。其中，J3 焊盘的功能是启用 SPI 或 SD 卡功能。

如果您想使用 SPI 引脚 / 禁用扩展板的 SD 卡	如果您想启用扩展板上的 SD 卡 / 禁用 SPI 引脚

沿着白色细线切断焊盘连接。	将两个焊盘焊接在一起。

caution

从图片中可以看出，由于 XIAO 的空间限制，许多线路布局非常紧凑。因此，在切断 J3 的连接时，请务必小心，不要切到白线以外的地方，否则可能导致开发板无法正常工作！

caution

为了便于理解，上文将 J3 简单描述为一个用于开启或关闭 SD 卡功能的接口，但实际上这并不准确。实际电路连接如下图所示。切断 J3 实际上是断开了 R4 到 R6 的上拉电阻，这也是为什么在禁用 SD 卡功能的同时，SPI 功能恢复正常的主要原因。

触摸引脚

除了上述常见功能引脚外，XIAO ESP32S3/XIAO ESP32S3 Sense 还具有 9 个触摸检测引脚 A0~A5, A8~A10。

我们可以通过读取引脚的模拟值来检测引脚是否被触摸，这非常方便。以下程序用于检测引脚 A5 是否被触摸。

const int touch_pin = A5;
 
void setup(void) {
  Serial.begin(9600);
}
 
void loop(void) {
  Serial.print("Touch value: ");
  Serial.println(analogRead(touch_pin));
  delay(1000);
}

上传程序后，打开串口监视器并将波特率设置为 9600。然后触摸引脚 A5，您会发现模拟读取值会显著大于触摸前的值。

USB 引脚

ESP32-S3 是一款集成了 Wi-Fi 和蓝牙功能的微控制器，其 D+ 和 D- 引脚用于支持 USB 通信。具体来说，这两个引脚是差分信号线，用于 USB 2.0 设备与主机之间的高速数据传输。

D+ 引脚是用于发送数据的正极线，而 D- 引脚是用于发送数据的负极线。当 USB 设备连接到主机时，主机通过检测这两个引脚上的电压变化来判断设备的连接状态和传输速度。在数据传输过程中，D+ 和 D- 引脚交替传输数据位和同步信号，以实现可靠的数据传输。

JTAG 引脚

ESP32-S3 的 JTAG（联合测试行动组）接口是一个调试和测试接口，可用于开发、调试和测试期间的低级硬件调试和编程。JTAG 接口包括一组标准信号线，包括时钟线、数据输入线、数据输出线、测试模式选择线、测试模式时钟线等。

ESP32-S3 的 JTAG 接口可以用于以下用途：

调试：JTAG 接口可用于 ESP32-S3 芯片的调试和单步执行，帮助开发者发现并解决代码错误。
烧录程序：通过 JTAG 接口，可以将程序或调试固件加载到 ESP32-S3 芯片中。
读取 CPU 状态：JTAG 接口可用于读取 ESP32-S3 芯片的 CPU 状态、内存内容和寄存器值，以进行调试和测试。

需要注意的是，使用 JTAG 接口需要专用的硬件设备和软件工具，以及相应的专业知识和技能。因此，一般来说，JTAG 接口仅在开发、调试和测试等特定场景中使用。对于普通用户来说，使用 ESP32-S3 的其他功能和接口已经足够。

如果您想了解更多关于 JTAG 调试的信息，请阅读官方 ESP32 文档。

故障排除

Q1：为什么在使用串口监视器时会出现以下错误？

答：如果您遇到此类错误，请打开 USB CDC On Boot 开关。

此问题也可能表现为 Arduino IDE 2.x 中的串口输出为空，原因可能与此相同。

Q2：ESP-32 支持或不支持哪些功能？

答：以下是 ESP32 提供的支持/不支持功能列表。截至 2023 年 4 月 10 日。

外设	ESP32	ESP32-S2	ESP32-C3	ESP32-S3	备注
ADC	支持	支持	支持	支持
Bluetooth	支持	不支持	不支持	不支持	蓝牙经典
BLE	支持	不支持	支持	支持
DAC	支持	支持	不支持	不支持
Ethernet	支持	不支持	不支持	不支持	(*)
GPIO	支持	支持	支持	支持
Hall Sensor	支持	不支持	不支持	不支持
I2C	支持	支持	支持	支持
I2S	支持	支持	支持	支持
LEDC	支持	支持	支持	支持
Motor PWM	不支持	不支持	不支持	不支持
Pulse Counter	不支持	不支持	不支持	不支持
RMT	支持	支持	支持	支持
SDIO	不支持	不支持	不支持	不支持
SDMMC	支持	不支持	不支持	支持
Timer	支持	支持	支持	支持
Temp. Sensor	不支持	支持	支持	支持
Touch	支持	支持	不支持	支持
TWAI	不支持	不支持	不支持	不支持
UART	支持	支持	支持	支持
USB	不支持	支持	支持	支持	ESP32-C3 仅支持 CDC/JTAG
Wi-Fi	支持	支持	支持	支持

Q3：为什么我总能在串口监视器中看到芯片的调试信息？

答：您可以尝试通过以下方法关闭调试信息的输出，在 Arduino IDE 中选择 工具 -> Core Debug Level: -> None。

然而，这种方法并不总是有效。事实上，ESP32-S3 的调试信息总是通过串口打印输出，这是无法更改的。请原谅它，它只是太迫切地想让你知道它正在正常工作。

Q4: 为什么我切断了 J3 的连接，但仍然测试到 D8 和 D9 引脚为高电平？写入 microSD 卡仍然有成功的可能性？

从 SD 卡的设计来看，正确的电路必须有上拉电阻才能使 microSD 卡正常工作。如果在切断 J3 后发现引脚电平和卡的读写仍然正常，这可能只是一个幸运的情况，我们并不建议在这种情况下读写卡，这可能会导致写入数据丢失的问题。而在切断 J3 后，可以通过写入低电平来修改 D8 和 D9 引脚的电平。

技术支持与产品讨论

感谢您选择我们的产品！我们致力于为您提供多种支持，确保您使用我们的产品时体验顺畅。我们提供了多种沟通渠道，以满足不同的偏好和需求。

使用 Seeed Studio XIAO ESP32S3 (Sense) 进行引脚复用

入门指南​

引脚概览​

焊接引脚​

数字引脚​

硬件准备​

软件实现​

Sense 版本​

步骤 1. 切断 J1 和 J2 之间的连接​

步骤 2. 硬件准备​

步骤 3. 软件实现​

数字信号作为 PWM​

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模拟信号​

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串口通信​

常规用法​

Serial1 用法​

软件串口的使用​

其他硬件串口​

IIC​

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第 1 步：将 Seeed Studio XIAO ESP32S3 安装到扩展板上，然后连接 Type-C 数据线。​

第 2 步：安装 u8g2 库。​

第 3 步：复制以下代码并粘贴到 Arduino IDE 中，然后上传。​

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关于 Sense​

触摸引脚​

USB 引脚​

JTAG 引脚​

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Q1：为什么在使用串口监视器时会出现以下错误？​

Q2：ESP-32 支持或不支持哪些功能？​

Q3：为什么我总能在串口监视器中看到芯片的调试信息？​

Q4: 为什么我切断了 J3 的连接，但仍然测试到 D8 和 D9 引脚为高电平？写入 microSD 卡仍然有成功的可能性？​

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