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ESP32S3开发板面包板DIY接线教程

1. ESP32-S3-DevKitC-1开发板版本1(乐鑫标准版 44引脚)

新版/第二版接线方案适用于小智AI聊天机器人固件版本 >=V0.3.0,为了方便快速上手和演示,均使用了飞线(跳线)进行连接,具体引脚对接参考如下表格。

注意:如果你使用杜邦线连接(不使用面包板),请在购买杜邦线可以买几条1分2的分叉线(母线)
用于麦克风和数字功放的短接,以解决开发板的电源3V3和接地GND的排针接口不够用的问题。

乐鑫标准版 44 引脚接线图

  • 开发板为 44 引脚标准版请参考下图接线
请注意:无ML307R-4G模块不用连接4G模块接线:

面包板44引脚接线图

    注意:如果用户使用的MAX98357数字功放是 BGA 封装的(芯片比较上图中的小),
可以不接 GAIN_GND 这根短线(上图左边绿色短线),如用户接线正常工作则不用管。

麦克风焊反接方案

如果用户的麦克风焊接反了(进声孔和麦克风图标丝印朝下,排针朝上),如下图示。

面包板44引脚麦克风反接图

  1. 请参考麦克风反接图乐鑫标准版44引脚接线图,也可在群文件里参考麦克风和对应开发板的反接图接线,其他模块参考上图接线不变。

  2. 如果有电烙铁和风枪等工具,动手能力强的可以自己改过来,新手不建议自己改焊接。

  • 最简单直白的理解就是把下方表格中的 ESP32S3开发板的加粗的数字/字母引脚,和 麦克风、数字功放、显示屏、4G模块等加粗的英文字母引脚,用导线连接起来,__短接__的意思就是也连导线在一起。

开发板接线对照表

ESP32S3开发板麦克风 INMP441(I2S接口)
GPIO4WS 数据选择
GPIO5SCK 数据时钟
GPIO6SD 数据输出
3V3VDD 电源正 3.3V
GNDGND 接地 短接 L/R 左/右声道
ESP32S3开发板数字功放 MAX98357A
GPIO7DIN 数字信号
GPIO15BCLK 位时钟
GPIO16LRC 左/右时钟
3V3 /3.3VVin(或VCC)电源输入 短接 SD 关机频道
GNDGND 接地 短接 GAIN 增益和频道(BGA封装麦克风不用短接)
音频+ 接 喇叭正极(一般红线,不清楚问卖家、或用万用表测或其他方法)
音频- 接 喇叭负极
ESP32S3开发板显示屏(IIC / I2C接口,可选)
GPIO41SDA 数据线
GPIO42SCK 时钟线
3V3 /3.3VVCC 电源正极
GNDGND 接地
ESP32S3开发板4G 模块(ML307R,可选)
LDO 正极(4.7V)3个脚最右边那个BAT(3.7~4.5V) 或者 +5V 短接 EN 使能(电压>4.7V)
GNDGND 接地
GPIO11TXD 发送数据
GPIO12RXD 接收数据
ESP32S3开发板按钮(0.4.1版本及以上)
GPIO39接音量减-短触按钮(另一头接地 GND),短按减小音量,长按静音(音量0)
**请注意四角按钮的同向是连通的。
GPIO40接音量加+短触按钮(另一头接地 GND),短按加大音量。
**请注意四角按钮的同向是连通的
  • 开发板引脚接线请以表格对照为准!!!预览图只作外观样式参考!!!

  • 接线请按照表格的引脚进行接线,接线完成后大致预览效果如下图:

面包板44引脚接线完成图 面包板44引脚接线完成图2

  • 关于ML307R 4G模块接线说明示例如下:

esp32s3开发板LDO引脚

注意:如果开发板上LDO是AMS1117,LDO正极对应位置如上图。如果不是最好用万用表测试一下电压确认

使用短线尽可能减少信号干扰。 目前两个版本接线方案的固件互不兼容,烧录固件时,要留意是哪个版本(固件版本在 0.3 之前的都是采用第一版接线方案),如果是自己编译固件,可以自行配置 GPIO。


2. ESP32-S3-DevKitC-1 开发板版本2(果云版 42引脚)

如果你买到的开发板相关引脚与下图示一致,为ESP32S3开发板版本2,相对于开发板版本1,主要区别是少几个引脚,多了个4个固定开孔(支持铜柱等固定),接口方面版本1左上方3V3供电口调整到左下方,版本2左边增加了GPIO19、GPIO20,版本1左边的GPIO13、GPIO14、5VIN对应调整到了版本2的右下方,版本2少了左右最下方的两个GND,版面元件布局等其他调整,参考下方图示。 ESP32S3开发板版本2接线图与版本1与外部模块 麦克风、数字功放,OLED屏幕、4G模块等导线接线图GPIO接口一样,使用同样的程序固件,见下方接线表格,实物对接请参考下方图例。

注意:如果你使用杜邦线连接(不使用面包板),请在购买杜邦线可以买几条1分2的分叉线(母线3条)用于麦克风和数字功放的短接,
以解决开发板的电源3V3和接地GND的排针接口不够用的问题。
  • 开发板为 42 引脚果云版参考下图接线,无ML307R-4G模块不用连接4G模块接线:

面包板42引脚接线图

注意:如果用户使用的MAX98357数字功放是 BGA封装的(芯片比较上图中的小),
可以不接 GAIN_GND 这根短线(上图左边绿色短线),如果接了正常工作就继续使用。

麦克风焊接反了解决方案

如果用户的麦克风焊接反了(进声孔和麦克风图标丝印朝下,排针朝上),如下图示。

1)请参考麦克风反接图果云版42引脚接线(点击图片放大),也可在群文件里参考麦克风和对应开发板的反接图接线,其他模块参考上图接线不变。

面包板42引脚麦克风反接图

2)如果有电烙铁和风枪等工具,动手能力强的可以自己改过来,新手不建议自己改焊接。

  • 最简单直白的理解就是把下方表格中的 ESP32S3开发板的加粗的数字/字母引脚,和 麦克风、数字功放、显示屏、4G模块等加粗的英文字母引脚,用导线连接起来,短接 的意思就是也连导线在一起。
ESP32S3开发板麦克风 INMP441(I2S接口)
GPIO4WS 数据选择
GPIO5SCK 数据时钟
GPIO6SD 数据输出
3V3VDD 电源正 3.3V
GNDGND 接地 短接 L/R 左/右声道
ESP32S3开发板数字功放 MAX98357A
GPIO7DIN 数字信号
GPIO15BCLK 位时钟
GPIO16LRC 左/右时钟
3V3 /3.3VVin(或VCC)电源输入 短接 SD 关机频道
GNDGND 接地 短接 GAIN 增益和频道
(BGA封装麦克风不用短接)
音频+ 接 喇叭正极(一般红线,不清楚问卖家、或用万用表测或其他方法)
音频- 接 喇叭负极
ESP32S3开发板显示屏(IIC/I2C 接口,可选)
GPIO41SDA 数据线
GPIO42SCK 时钟线
3V3 3.3VVCC 电源正极
GNDGND 接地
4G 模块(ML307R,可选)
LDO 正极(4.7V) 3个脚最右边那个,见4G说明图示红色箭头BAT(3.7~4.5V)
或+5V 短接 EN 使能(电压>4.7V)
GNDGND 接地
GPIO11TXD 发送数据
GPIO12RXD 接收数据
按钮(0.4.1版本及以上)
GPIO39接音量减-短触按钮(另一头接地 GND),短按减小音量,长按静音(音量0)
**请注意四角按钮的同向是连通的
GPIO40接音量加+短触按钮(另一头接地 GND),短按加大音量。
**请注意四角按钮的同向是连通的
注意:如果开发板上LDO是AMS1117,LDO正极对应位置如上图。如果不是最好用万用表测试一下电压确认。

面包板wifi版42引脚接线图

面包板42引脚接线完成图

  • 开发板引脚接线请以表格对照为准!!!预览图只作外观样式参考!!!

3. 外接按键及注意事项

3.1 按键外接(可选)

  1. 音量调节 固件版本0.3.3新增了音量调节按钮,触控按钮对应 GPIO40引脚,另一端接地GND,按下按钮进行声音增加,长按静音。0.4.1版本增加音量减少按钮,对应 GPIO39,长按静音,之前的音量按钮长按操作变为最大音量。
  2. 唤醒/中断 固件版本0.3.1以上支持按键唤醒和中断对话,可使用开发板上的 Boot按钮,或者对接 GPIO0引脚,另一端接地GND,在进行对话时,按下按钮可以打断对话,再次按下按钮即可唤醒恢复对话。

注意事项:在外接按钮时,请不要直接在开发板上单行连接四脚开关,请错开成两行来插接。因为面包板中间区块的横向数字行是直接连通的(中间隔断了除外)。单行插接连接会造成引脚短接,相当于按钮为常按状态,按钮无法使用。

3.2 跳线颜色方案

在跳线款式有限的情况下,尽最大可能统一配色方案。 统一的配色也方便其他人读懂。 比如 VCC 使用红色和棕色,GND 使用灰色和黑色,数字信号使用了咖啡色和橙色,这样可以避免正负极反接的情况。 也有例外的情况,比如上图中使用了黄色线短接麦克风的 L/R 和 GND,使用了蓝色线从开发板的 LDO 引脚引出 USB 的 5V 电压。

4.1 基础版硬件模块

能够实现语音对话的最简单方案,面包板上只需要放置麦克风和功放,通过 ESP32 的 I2S(集成电路内置音频总线) 控制器进行通信。 ESP32 S3 一共有两个 I2S 控制器(ESP32 C3 只有一个)。如果需要输入和输出支持不同的采样率,就需要用到两个 I2S 控制器。

4.1 Duplex 模式

使用一个 I2S 控制器连接麦克风和功放。Duplex 模式适合 GPIO 数量不多的开发板。

ESP32S3开发板麦克风 INMP441(I2S接口)数字功放 MAX98357A
GNDGND, L/RGND, GAIN
3.3VVDDSD, VIN
GPIO4WSLRC
GPIO5SCKBCLK
GPIO6SD
GPIO7DIN

4.2 Simplex 模式

使用 I2S 0 连接麦克风,使用 I2S 1 连接功放。比 Duplex 模式多使用两个 GPIO。

ESP32S3开发板麦克风 INMP441(I2S接口)数字功放 MAX98357A
GNDGND, L/RGND, GAIN
3.3VVDDSD, VIN
GPIO4WS
GPIO5SCK
GPIO6SD
GPIO7DIN
GPIO15BCLK
GPIO16LRC

如下图所示,默认配置使用的是 Simplex 模式,GPIO 与电子元件引脚一对一关系,没有共用,接线相对容易一些。 MAX98357A 的 VIN 引脚可以接 3.3V,也可以接 5V,后面的 4G 扩展版接了 5V。

面包板接线图Simplex模式

MAX98357 和 INMP441 底部均有隐藏接线,如下图:

面包板接线图Simplex模式

接完线后,把万用表调到那个短路红黑表笔蜂鸣器会响起的那个模式,可以用检查开发板和已安装的电子元件上的 GND 与 VCC(3.3V)之间是否有短路情况。确认没有短路情况下,给开发板接入 USB 电源进行下一步测试。 (PS,我因为买到一块面板包,左侧的供电孔的正负极是短路的,最终导致两块开发板的 USB 口烧坏)

5. 液晶屏幕扩展版

增加了一个液晶屏幕,使用 4 线 I2C 接口,可以用来显示 WiFi 或 4G 信号强度,网络信号弱会影响使用体验。

面包板接线图OLED接线

如图所示,由于开发板右侧缺少 3.3V 引脚,所以在面包板顶部中间用红线引过来。液晶屏幕底部预留了一个孔可以把 3.3V 继续往右引至正极红线处。

ESP32S3开发板液晶屏 ISSD1306驱动OLED
GNDGND
3.3VVCC
GPIO41SDA
GPIO42SCK

6. 4G 扩展版

面包板左下角增加了一个 4G 模块,4G 天线藏到了面包板背后。天线不能离麦克风太近,距离 3cm 以内会听到明显信号干扰。最简单的处理方案是把天线粘贴在喇叭的模拟信号线上,并且远离麦克风。

ESP32S3开发板4G模块 ML307R
GNDGND
GPIO11TXD
GPIO12RXD
LDO 正极(4.7V) 3个脚最右边,如下图示蓝色导线BAT(3.7~4.5V)
或 +5V 并短接 EN 使能(电压>4.7V)

4G 模块需要 5V 电压供电,因为开发板只有 5V VIN 输入引脚,没有 5V 输出引脚,所以我们在 LDO (稳压器)的近似 5V (大约4.7-4.8V)引脚上引电出来,如图所示。

面包板4G模块接线完成图

外围电子元件拿开后,可以看到完整的接线图。

面包板4G模块接线图

7. 常见接线问题 FAQ

  1. 烧录固件后,RGB 灯不亮。 需要检查 RGB 灯旁边的两个焊点是否已经接上,如果没有焊接,可以先用导线接通,重启查看是否会亮。

  2. 如何检查电路故障?

  • 在没有接电源的情况下,用万用表测试导线是否导通,比如距离相远的两个 GND 引脚,或者两个 3.3V 引脚。
  • 接电源后,检查 GND 与其他引脚电压是否在正常值。

社区与交流

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