Arduino 开发

本章节包含以下部分，请按需阅读：

• Arduino 入门教程
• 配置开发环境
• 示例程序

Arduino 入门教程

初次接触 Arduino ESP32 开发，想要快速上手？我们为您准备了一套通用的 入门教程。

• 第0节 认识 ESP32
• 第1节 安装和配置 Arduino IDE
• 第2节 Arduino 基础知识
• 第3节 数字输出/输入
• 第4节 模拟输入
• 第5节 脉冲宽度调制 (PWM)
• 第6节 串行通信 (UART)
• 第7节 I2C 通信
• 第8节 SPI 通信
• 第9节 Wi-Fi 基础用法
• 第10节 网页服务器
• 第11节 蓝牙 (Bluetooth)
• 第12节 LVGL 图形界面开发
• 第13节 综合项目

请注意：该教程使用 ESP32-S3-Zero 作为教学示例，所有硬件代码均基于其引脚布局。在动手实践前，建议您对照手中的开发板引脚图，确认引脚配置无误。

配置开发环境

1. 安装和配置 Arduino IDE

请参考 安装和配置 Arduino IDE 教程 下载安装 Arduino IDE 并添加 ESP32 支持。

ESP32-S3-LCD-1.85 所需开发板安装说明

板名称	板安装要求	版本号要求
esp32 by Espressif Systems	“离线”安装/“在线”安装	≥3.0.2

2. 安装库

• 在安装 Arduino 库时，通常有两种方式可供选择：在线安装 和 离线安装 。若库安装要求离线安装，则必须使用提供的库文件
• 对于大多数库，用户可以通过 Arduino 软件的在线库管理器轻松搜索并安装。然而，一些开源库或自定义库未被同步到 Arduino 库管理器中，因此无法通过在线搜索获取。在这种情况下，用户只能通过离线方式手动安装这些库。
• 库安装教程，详见：安装和配置 Arduino IDE 教程 当中关于库安装的部分
• ESP32-S3-LCD-1.85 库文件存放于示例程序中，点击此处跳转：ESP32-S3-LCD-1.85 示例程序

ESP32-S3-LCD-1.85 库文件安装说明

库名称	说明	版本	库安装要求
LVGL	图形库	v8.3.10	“离线”安装
ESP32-audioI2S-master	音频解码库	v2.0.0	“离线”安装

信息

LVGL 更多学习及使用可参考 LVGL 官方文档

示例程序

ESP32-S3-LCD-1.85 示例程序

示例程序	基础例程说明	依赖库
LVGL_Arduino	测试板载设备功能	LVGL，ESP32-audioI2S-master

Arduino 工程参数设置

• 若烧录的示例存在 语音识别模型，则 Partition Scheme 选择 "ESP SR 16M (3MB APP/7MB SPIFFS/2.9MB MODEL)"
• 若烧录的示例不存在 语音识别模型，则 Partition Scheme 选择 "16M Flash (3MB APP/9.9MB FATFS)" 或其他

LVGL_Arduino

【程序说明】

• 本示例演示了板载各个设备的功能，页面一显示 SD Card，Flash Size，Battery Voltage 等参数，页面二为音乐播放界面；另外，此示例增加语音识别功能。

【硬件连接】

• 将 SD 卡插入开发板中
• 将喇叭与开发板连接
• 将开发板接入电脑

【代码分析】

• setup() ：硬件初始化，配置外设等

  • 硬件初始化： setup() 内部主要执行多个初始化函数，用来配置和初始化与 Arduino 连接的硬件组件，如 RTC、陀螺仪、LCD 显示、SD 卡、音频模块、麦克风等。通过这些初始化，确保硬件能够正常工作
  • 初始化 LVGL 图形库（ Lvgl_Init() ）和模拟触摸功能（ Simulated_Touch_Init() ）
  • 最后调用 Lvgl_Example1() 和 Driver_Loop() 进一步设置系统的初始状态和创建任务

• loop() ：主要用于图形界面的更新和任务调度

  • LVGL 任务循环： Lvgl_Loop() 是一个 LVGL 库的循环函数，用于处理图形界面的更新、事件响应和其他与 UI 相关的操作。在嵌入式系统中，图形库通常需要在主循环中频繁调用，以保持界面的刷新和交互的实时性
  • 任务调度控制： vTaskDelay(pdMS_TO_TICKS(5)) 用于让任务暂停 5 毫秒。 vTaskDelay 是 FreeRTOS 中的延时函数，目的是降低 CPU 的使用率，避免占用过多的时间片，确保系统的其他任务（如外设处理）也能够按时执行

• Simulated_Touch_Init() ：负责初始化与模拟触摸相关的设置，为模拟触摸操作做好准备

  • pinMode(BOOT_KEY_PIN, INPUT) ：将 BOOT_KEY_PIN 引脚设置为输入模式，以便检测该引脚上的按键输入
  • 初始化一个样式 style_checked ，设置了背景颜色、不透明度、边框颜色、宽度、内边距、圆角、阴影颜色、宽度、扩散、水平和垂直偏移等属性，这个样式可能用于突出显示当前被选中的对象
  • xTaskCreatePinnedToCore(TouchTask, "TouchTask", 4096, NULL, 4, NULL, 1) ：创建一个名为 “TouchTask” 的任务，并将其固定到特定的核心上执行。这个任务可能用于持续检测按键输入并模拟触摸操作

• TouchTask(void *parameter) ：持续检测两个按键（由 PWR_KEY_Input_PIN 和 BOOT_KEY_PIN 表示）的输入状态，并根据按键状态设置相应的标志，以触发不同的操作

  • 在无限循环中，首先使用 digitalRead 函数检测 PWR_KEY_Input_PIN 的输入状态。如果该引脚被按下（即读取到低电平），设置 PWR_Flag 标志为 1。如果此时 Boot_Flag 已经被设置，说明两个按键可能同时被按下，此时设置 OK_Flag 标志为 1。如果引脚未被按下且 OK_Flag 为假，说明按键被松开且没有触发特殊操作，此时增加 Switch_count 变量的值
  • 接着检测 BOOT_KEY_PIN 的输入状态。如果该引脚被按下，设置 Boot_Flag 标志为 1。如果此时 PWR_Flag 已经被设置，说明两个按键可能同时被按下，此时设置 OK_Flag 标志为 1。如果引脚未被按下且 OK_Flag 为假，说明按键被松开且没有触发特殊操作，此时增加 Next_count 变量的值。
  • 最后使用 vTaskDelay(pdMS_TO_TICKS(10)) 进行短暂的延迟，避免过度占用 CPU 资源

【运行效果】

• LCD 屏幕显示参数说明

参数	功能	说明
SD Card	显示 SD 卡的大小	连接 SD 卡，若识别失败请将 SD 卡格式化为 FAT32 格式（首次识别失败请等待一会后复位下再查看）
Flash Size	显示 Flash 大小	当前板载 16MB Flash
Battery Voltage	电池电压	连接电池时可检测到电池电压
Angular deflection	显示板子角度偏移	显示三个方向的偏移
RTC Time	显示 RTC 时间	显示当前 RTC 时间 RTC 时间与当前时间不一致，是因为掉电状态下并不能留存数据，如需要保持 RTC 时间正常，则需连接 RTC 电池并更新 RTC 时间
Wireless scan	显示扫描到的 WIFI 个数	扫描结束会在末尾显示 Scan Finish
Backlight brightness	亮度滑动条	调节屏幕亮度

• 页面 2 为播放 SD 卡根目录下的 mp3 音频的 UI 页面
• 本示例可以通过 BOOT 按键与 PWR 按键进行部件选择，以模拟触摸功能，同时按下这两个按键则表示确定按下
• 本程序默认启用语音识别，唤醒词为 “hi esp”，唤醒后，背光变暗后即可说出指令（背光未变暗则表示未被唤醒，识别要求较为严格，发音需要标准，语速放缓）
• 以下提供几种格式的 MIC 测试音频（请注意，每次 hi esp 唤醒失败的话请重新将音频调至该次唤醒词播放处重新播放）
• 请不要在使用喇叭播放音频时进行语音识别
• 测试音频中之所以播放两次唤醒词，是由于当前固件版本首次唤醒需要聚焦设备（比喻），并且当前固件并不允许关闭该功能

  // 指令
  Turn on the backlight
  Turn off the backlight
  Backlight is brightest
  Backlight is darkest

切换为中/英文识别模型

环境初始状态默认为英文识别环境，按照以下步骤可切换为中文识别模型或还原为英文识别模型

【切换为中文识别模型】

【 中文识别环境搭建 】

• 下载提供的程序文件 使用中文模型的程序
• 进入路径 C:\Users\Waveshare\AppData\Local\Arduino15\packages\esp32\hardware\esp32\3.0.2\libraries\ESP_SR\src （其中 Waveshare 为电脑用户名, 3.0.2替换为实际安装版本）
• 使用下载的文件替换该路径下的 esp32-hal-sr.c
• 下载中文模型 中文模型-唤醒词 hi 乐鑫
• 进入路径 C:\Users\Waveshare\AppData\Local\Arduino15\packages\esp32\tools\esp32-arduino-libs\idf-release_v5.1-bd2b9390ef\esp32s3\esp_sr （其中 Waveshare 为电脑用户名）
• 使用下载的文件替换该路径下的 srmodels.bin
• 将程序中的识别指令修改为中文指令（拼音）
  

【切换为英文识别模型】

【切换为英文识别模型】

• 环境初始状态默认为英文识别环境，若未转为中文，则不进行以下修改
• 若此前有将其修改为中文识别则，下载提供的程序文件 使用英文模型的程序
• 进入路径 C:\Users\Waveshare\AppData\Local\Arduino15\packages\esp32\hardware\esp32\3.0.2\libraries\ESP_SR\src（其中 Waveshare 为电脑用户名）
• 使用下载的文件替换该路径下的 esp32-hal-sr.c
• 下载英文模型 英文模型-唤醒词 hi esp
• 进入路径 C:\Users\Waveshare\AppData\Local\Arduino15\packages\esp32\tools\esp32-arduino-libs\idf-release_v5.1-bd2b9390ef\esp32s3\esp_sr （其中 Waveshare 为电脑用户名）
• 使用下载的文件替换该路径下的 srmodels.bin
• 将程序中的识别指令修改为英文指令（音素）