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搭建基础 ESP32-S3 面包板小智 ​

先完成一套 Wi-Fi、单麦克风、单扬声器和 OLED 的基础设备,再增加屏幕、摄像头或 4G 模块。不同扩展方案使用的引脚和固件可能不同。

先看做成后的样子 ​

第一张是只接麦克风和功放的基础版,第二张增加 OLED 显示。先完成这一套,再考虑彩屏、摄像头或 4G;这些变体的接线图在本文末尾分别链接。

基础版实物:ESP32-S3、麦克风、功放与扬声器

基础版实物:ESP32-S3、麦克风、功放与扬声器。点击查看大图。

OLED 扩展实物:在基础音频方案上增加显示屏

OLED 扩展实物:在基础音频方案上增加显示屏。点击查看大图。

本文适用的硬件 ​

项目本文选择
开发板ESP32-S3-DevKitC-1,WROOM-1 N16R8(16MB Flash、8MB PSRAM)
麦克风INMP441 I2S 模块
功放MAX98357A I2S 模块,带默认使能/增益电路
扬声器单个 8Ω、3W 无源扬声器
显示屏I2C SSD1306,128×32;128×64 需换对应固件变体
固件板型bread-compact-wifi;128×64 对应 bread-compact-wifi-128x64
其他面包板、短跳线、可靠的 USB 数据线及满足负载的 USB 供电

本文引脚对照固件 v2.6.0 配置,采用其默认的分离输入/输出 I2S 接法。其他芯片、N8R2、摄像头版、LCD 版及 4G 版应核对各自配置,不能只凭外观沿用本表。

材料清单:先认清每个模块 ​

以下图片是这套面包板教程的器件识别资料。按丝印、型号和焊接方向核对,不按商家图片的颜色选型;本页接线步骤固定使用 INMP441 与 MAX98357A。

ESP32-S3 开发板 ​

先读金属屏蔽罩上的完整模组型号,再辨认排针布局。44 针标准版与 42 针果云版的位置图在下文分开给出,它们不因为排针数量不同就一定需要不同 GPIO 固件。

模组型号位置:核对 WROOM-1 与 N16R8

模组型号位置:核对 WROOM-1 与 N16R8。点击查看大图。

ESP32-S3-DevKitC-1 开发板外观

ESP32-S3-DevKitC-1 开发板外观。点击查看大图。
辨认部分旧板的 RGB 焊点位置

原板 RGB 附近的局部照片,仅用于识别该修订;不要求为点亮 RGB 改焊开发板

原板 RGB 附近的局部照片,仅用于识别该修订;不要求为点亮 RGB 改焊开发板。点击查看大图。

RGB 能否点亮不是接线成功的统一判据,按键、显示、录放和对话才是本教程的检查项目。

数字麦克风 ​

INMP441 模块:核对 VDD、GND、WS、SCK、SD 与 L/R

INMP441 模块:核对 VDD、GND、WS、SCK、SD 与 L/R。点击查看大图。

ZTS6672 与 ICS43434 也是常见的麦克风模块。下图用于辨认型号;选择替代模块时,核对它的引脚方向、声道与固件配置。

 ZTS6672 麦克风模块

ZTS6672 麦克风模块。点击查看大图。

 ICS43434 麦克风模块

ICS43434 麦克风模块。点击查看大图。

数字功放与扬声器 ​

MAX98357A 的输入是数字 I2S,喇叭接功放的两个输出端。 HT517 模块外观也保留用于识别;使用它时应按实际模块规格核对输入、供电、使能和喇叭插头,不能只按图中排针位置互换。

MAX98357A 模块与排针、扬声器端子

MAX98357A 模块与排针、扬声器端子。点击查看大图。

 HT517 功放模块与插座

HT517 功放模块与插座。点击查看大图。

原 8Ω 腔体扬声器示例;本页选择 8Ω、3W

原 8Ω 腔体扬声器示例;本页选择 8Ω、3W。点击查看大图。

原 4Ω 腔体扬声器示例;需要另核对功放负载和电源余量

原 4Ω 腔体扬声器示例;需要另核对功放负载和电源余量。点击查看大图。

面包板、导线与按钮 ​

两块可拼的 400 孔面包板方便把主控放在中间、两侧插模块。中间每排的两组五孔由沟槽隔开;电源长轨是否连通、是否在中途断开,先用断电通断测试确认。

两块可拼面包板的外观

两块可拼面包板的外观。点击查看大图。

面包板内部金属连接结构:孔位相邻不等于导通

面包板内部金属连接结构:孔位相邻不等于导通。点击查看大图。

用于面包板的短跳线

用于面包板的短跳线。点击查看大图。

杜邦线示例:按模块和主板排针选择端头

杜邦线示例:按模块和主板排针选择端头。点击查看大图。

可选轻触按钮:同侧引脚可能已经连通,安装前确认导通关系

可选轻触按钮:同侧引脚可能已经连通,安装前确认导通关系。点击查看大图。

OLED 显示屏 ​

0.91 英寸 128×32 OLED 示例

0.91 英寸 128×32 OLED 示例。点击查看大图。

0.96 英寸 128×64 OLED 示例

0.96 英寸 128×64 OLED 示例。点击查看大图。

这两种屏幕可以共享 GPIO41/42 的 I2C 接线,但要选择匹配分辨率的固件变体。针脚顺序与 VCC/GND 位置按自己的屏幕丝印核对。

4G 模块的识别、供电与变体总图集中在 ML307R / NT26K 扩展,第一次搭建 Wi-Fi 版无需购买。

1. 识别排针与电源 ​

断开所有电源后再接线。按板上 GPIO 编号与电源丝印找位置,不按照片左右或排针序号推断;面包板的电源长轨也可能在中间断开。

  • INMP441 与本文 OLED 的供电用 3V3,不要接 5V。
  • MAX98357A 模块的电源用板上的 5V 电源节点。此处仅适用于电源连线与官方原理图一致、由 USB 单独供电的 DevKitC-1;先核对板卡原理图,无法确认的兼容板不要照接。
  • 各模块信号地与开发板 GND 相连;功放的扬声器负端不属于信号地。
  • 不从稳压器裸引脚取电,不另外向板上 5V/3V3 注入第二路电源。

电源节点参照官方原理图。USB 供电能力、线材和功放负载会影响稳定性,初次测试从低音量开始。

总接线图:先按当前方案连通 ​

下面把麦克风、功放、扬声器和 OLED 的每根连接画在同一张图里;后面的表格用于逐根检查。本页功放 VIN 使用已核对的板载 USB 5V 节点,麦克风与 OLED 使用 3V3。

基础 S3:完整音频、供电与 OLED 连线

基础 S3:完整音频、供电与 OLED 连线。固件 v2.6.0 的信号连线示意,不表示开发板物理排针位置。

44 针与 42 针板的位置图 ​

以下保留面包板位置总图,便于找排针和摆放模块;图上的同名 GPIO 要与实物丝印逐一对应。

位置图中的可选接法

位置图中的功放 VIN 使用 3V3 支路;本页固定方案使用已核对的 5V 节点,SD/MODE 和 GAIN 按所用模块的工作设置处理。图中还包含可选 ML307R 及 LDO 焊点取电:搭建 Wi-Fi 基础版时,跳过整个 4G 分支,不从该焊点取电。

乐鑫标准版 · 44 针 ​

44 针标准板位置总图(Surfer 标注);Wi-Fi 版不接 4G/LDO 分支,功放供电按本页 5V 方案

44 针标准板位置总图(Surfer 标注);Wi-Fi 版不接 4G/LDO 分支,功放供电按本页 5V 方案。点击查看大图。

GOOUUU 果云版 · 42 针 ​

42 针果云板位置总图(Surfer 标注);电源排针位置不同;Wi-Fi 版不接 4G/LDO 分支,功放按本页 5V 方案

42 针果云板位置总图(Surfer 标注);电源排针位置不同;Wi-Fi 版不接 4G/LDO 分支,功放按本页 5V 方案。点击查看大图。

这两张图中麦克风 GPIO4/5/6、功放 GPIO7/15/16、OLED GPIO41/42 的信号关系相同。确认芯片、内存和模块也匹配后,再使用同一 bread-compact-wifi 构建;不要把板子左右位置当成 GPIO 编号。

2. 连接麦克风 ​

INMP441 引脚ESP32-S3 连接点用途
VDD / VCC3V3麦克风电源
GNDGND信号地
WSGPIO4输入声道时钟
SCKGPIO5输入位时钟
SDGPIO6麦克风数据进入主控
L/RGND选择左声道,匹配本方案输入

名称相近不代表方向相同:麦克风 SD 是输出,接固件的输入 DIN。INMP441 的供电和声道选择依据见 TDK 数据手册。

麦克风排针焊在另一面时 ​

“反装”指排针焊接朝向变化,不是交换 VDD 与 GND。先看自己模块哪一面朝上,从丝印找同名信号;下面分别给出两种主板的位置图。

44 针板:麦克风反面朝上的位置图,电气信号仍按 WS/SCK/SD 对应

44 针板:麦克风反面朝上的位置图,电气信号仍按 WS/SCK/SD 对应。点击查看大图。

42 针板:麦克风反面朝上的位置图,不能按外观镜像后猜电源脚

42 针板:麦克风反面朝上的位置图,不能按外观镜像后猜电源脚。点击查看大图。

3. 连接功放与扬声器 ​

MAX98357A 模块引脚ESP32-S3 / 负载连接点
VIN / VDD上文限定的板载 5V 电源节点
GNDGND
DINGPIO7
BCLKGPIO15
LRC / LRCLKGPIO16
SPK+ / OUTP扬声器一端
SPK− / OUTN扬声器另一端

模块的 SD/MODE、GAIN 按其厂商默认工作设置处理;如果裸板需要外部电阻或使能信号,先补齐模块电路,不能假定悬空一定能工作。不要用 MAX98357B 直接替换 A;不要把扬声器端接耳机,详见音频输出。

麦克风与功放的直连接法 ​

不用面包板时,下面这张图可帮助识别两块音频模块的连接。信号对应关系与上面的音频表一致;图中功放的 3V3 供电、SD/GAIN 短接按本页选定的电源和实际模块工作设置处理。

麦克风与 MAX98357A 的直接连线:图中 3V3 功放支路与短接线按上文说明调整

麦克风与 MAX98357A 的直接连线:图中 3V3 功放支路与短接线按上文说明调整。点击查看大图。

4. 连接 OLED ​

OLED 引脚ESP32-S3 连接点
VCC3V3(使用支持此电压的模块)
GNDGND
SDAGPIO41
SCLGPIO42

ESP32-S3 与 SSD1306 OLED 的四根连线

OLED 的 VCC、GND、SDA、SCL 四根线。点击查看大图。

本板型使用 I2C 地址 0x3C。128×32 与 128×64 屏幕选择不同固件变体;SH1106、SPI 屏幕或其他地址不能仅靠改接线变成同一方案。

可选外接按键 ​

板载 BOOT 可先用于发起对话。需要外接按钮时,GPIO0、GPIO40、GPIO39 的另一端各通过按钮接 GND,对应本版 BOOT、音量加、音量减。四脚轻触开关先确认哪两脚内部已连通,不把按钮两端插进面包板同一个连通排。

按键行为以当前板型实现为准,不用旧图中的“重置 Wi-Fi”字样推断所有状态下的按键行为。

接线完成后:检查模块下面的线 ​

功放和麦克风下面可能压着短接线。装上模块前拍照检查电源、GND 与信号是否错一排,面包板长电源轨的跨接是否完整。

基础版移开模块后的接线实物,可看到模块下方的隐藏短线

基础版移开模块后的接线实物,可看到模块下方的隐藏短线。点击查看大图。

5. 检查、烧录与配网 ​

  1. 断电检查每一根电源线和信号线,确认电源轨未短路、功放两个输出未接地、接线没有误入相邻排针。
  2. 使用在线编译选择上表板型及屏幕变体,或从下载页获取匹配固件。
  3. 按烧录教程完成写入,重新启动后观察屏幕与提示音。板载 RGB 的管脚随 DevKit 修订版变化,不以其颜色单独判断成功。
  4. 按配网与绑定连接网络、填写设备验证码。
  5. 先按 BOOT 开始一轮对话,再测试所选固件支持的唤醒词。

装配与完成效果 ​

下列照片分别展示整体布局、焊线/杜邦线接法和 OLED 完成状态。它们用于核对“做出来大致是什么样子”;功放与 4G 电源请按上面确定的方案接线,不能用照片的线色代替信号名。

标准板基础布局与模块相对位置

标准板基础布局与模块相对位置。点击查看大图。

标准板的连线与模块位置参考

标准板的连线与模块位置参考。点击查看大图。

果云板的模块布置

果云板的模块布置。点击查看大图。

果云板的另一个装配视角

果云板的另一个装配视角。点击查看大图。

怎么确认完成 ​

完成标志

OLED 显示完整、启动提示可听见,设备联网并出现在自己的控制台;按键能开始对话,设备能听到问题并播放回答,播放时不重启。

常见问题 ​

现象优先检查
OLED 黑屏或只显示一部分型号、地址、SDA/SCL、电源、128×32/64 变体
能听到提示音但听不见我INMP441 的 SD/WS/SCK、L/R、拾音孔遮挡及输入电源
能识别我但没有回答声音功放 DIN/BCLK/LRC、使能、扬声器端子和音量
一播放就重启USB 电源/线材、功放负载及短路,先降低音量

面包板变体:按自己的板型继续 ​

变体接线图与实物图固件区别
同一基础方案换 128×64 OLED本页 OLED、44/42 针位置图bread-compact-wifi-128x64
SPI 彩屏44/42 针彩屏接线图与完成效果bread-compact-wifi-lcd,另核对屏幕参数
摄像头 + 彩屏摄像头板接线与实物bread-compact-wifi-s3cam,音频 GPIO 也不同
ML307R 4G44/42 针 ML307R 总图与实物bread-compact-ml307
NT26K 4G44/42 针 NT26K 总图与实物bread-compact-nt26,多两根握手线
ESP32-C3 + CodecC3 接线图、OLED 与彩屏样机xmini/c3,不是 S3 的麦克风/功放接线
经典 ESP32经典 ESP32 图文教程bread-compact-esp32

另一种 Duplex 接法会共用时钟;本页固定为源码默认的 Simplex 接法。改用 Duplex 时,先按该版本配置建立自己的构建,再重新核对时钟,不能在默认固件上随意并线。

下一步 ​

需要便携运行时查看电池供电。需要改变引脚或新增外设时,先读自定义板型,为改动创建独立固件身份。

帮助校对这篇中文教程

请带上硬件型号、固件版本、卡住的步骤和实际结果。接线问题可附能看清丝印的照片。

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