自定义开发板指南：为AI语音聊天机器人项目定制ESP32初始...
自定义开发板指南：为AI语音聊天机器人项目定制ESP32初始化程序本指南介绍如何为AI语音聊天机器人项目定制一个新的开发板初始化程序。支持50多种ESP32系列开发板，每个开发板的初始化代码都放在对应的目录下。
重要提示警告: 对于自定义开发板，当IO配置与原有开发板不同时，切勿直接覆盖原有开发板的配置编译固件。必须创建新的开发板类型，或者通过config.json文件中的builds配置不同的name和sdkconfig宏定义来区分。使用 python scripts/release.py [开发板目录名字] 来编译打包固件。 如果直接覆盖原有配置，将来OTA升级时，您的自定义固件可能会被原有开发板的标准固件覆盖，导致您的设备无法正常工作。每个开发板有唯一的标识和对应的固件升级通道，保持开发板标识的唯一性非常重要。目录结构
每个开发板的目录结构通常包含以下文件：
[*]xxx_board.cc - 主要的板级初始化代码，实现了板子相关的初始化和功能
[*]config.h - 板级配置文件，定义了硬件管脚映射和其他配置项
[*]config.json - 编译配置，指定目标芯片和特殊的编译选项
[*]README.md - 开发板相关的说明文档
定制开发板步骤
1. 创建新的开发板目录首先在boards/目录下创建一个新的目录，例如my-custom-board/：
mkdir main/boards/my-custom-board
2. 创建配置文件
config.h在config.h中定义所有的硬件配置，包括:
[*]音频采样率和I2S引脚配置
[*]音频编解码芯片地址和I2C引脚配置
[*]按钮和LED引脚配置
[*]显示屏参数和引脚配置
参考示例（来自lichuang-c3-dev）：
#ifndef _BOARD_CONFIG_H_
#define _BOARD_CONFIG_H_
#include <driver/gpio.h>
// 音频配置
#define AUDIO_INPUT_SAMPLE_RATE24000
#define AUDIO_OUTPUT_SAMPLE_RATE 24000
#define AUDIO_I2S_GPIO_MCLK GPIO_NUM_10
#define AUDIO_I2S_GPIO_WS GPIO_NUM_12
#define AUDIO_I2S_GPIO_BCLK GPIO_NUM_8
#define AUDIO_I2S_GPIO_DINGPIO_NUM_7
#define AUDIO_I2S_GPIO_DOUT GPIO_NUM_11
#define AUDIO_CODEC_PA_PIN GPIO_NUM_13
#define AUDIO_CODEC_I2C_SDA_PINGPIO_NUM_0
#define AUDIO_CODEC_I2C_SCL_PINGPIO_NUM_1
#define AUDIO_CODEC_ES8311_ADDRES8311_CODEC_DEFAULT_ADDR
// 按钮配置
#define BOOT_BUTTON_GPIO GPIO_NUM_9
// 显示屏配置
#define DISPLAY_SPI_SCK_PIN GPIO_NUM_3
#define DISPLAY_SPI_MOSI_PIN GPIO_NUM_5
#define DISPLAY_DC_PIN GPIO_NUM_6
#define DISPLAY_SPI_CS_PIN GPIO_NUM_4
#define DISPLAY_WIDTH 320
#define DISPLAY_HEIGHT240
#define DISPLAY_MIRROR_X true
#define DISPLAY_MIRROR_Y false
#define DISPLAY_SWAP_XY true
#define DISPLAY_OFFSET_X0
#define DISPLAY_OFFSET_Y0
#define DISPLAY_BACKLIGHT_PIN GPIO_NUM_2
#define DISPLAY_BACKLIGHT_OUTPUT_INVERT true
#endif // _BOARD_CONFIG_H_
config.json
在config.json中定义编译配置:
{
"target": "esp32s3",// 目标芯片型号: esp32, esp32s3, esp32c3等
"builds": [
{
"name": "my-custom-board",// 开发板名称
"sdkconfig_append": [
// 额外需要的编译配置
"CONFIG_ESPTOOLPY_FLASHSIZE_8MB=y",
"CONFIG_PARTITION_TABLE_CUSTOM_FILENAME=\"partitions_8M.csv\""
]
}
]
}
3. 编写板级初始化代码
创建一个my_custom_board.cc文件，实现开发板的所有初始化逻辑。
一个基本的开发板类定义包含以下几个部分：
类定义：继承自WifiBoard或ML307Board
初始化函数：包括I2C、显示屏、按钮、IoT等组件的初始化
虚函数重写：如GetAudioCodec()、GetDisplay()、GetBacklight()等
注册开发板：使用DECLARE_BOARD宏注册开发板
#include "wifi_board.h"
#include "audio_codecs/es8311_audio_codec.h"
#include "display/lcd_display.h"
#include "application.h"
#include "button.h"
#include "config.h"
#include "iot/thing_manager.h"
#include <esp_log.h>
#include <driver/i2c_master.h>
#include <driver/spi_common.h>
#define TAG "MyCustomBoard"
// **字体
LV_FONT_DECLARE(font_puhui_16_4);
LV_FONT_DECLARE(font_awesome_16_4);
class MyCustomBoard : public WifiBoard {
private:
i2c_master_bus_handle_t codec_i2c_bus_;
Button boot_button_;
LcdDisplay* display_;
// I2C初始化
void InitializeI2c() {
i2c_master_bus_config_t i2c_bus_cfg = {
.i2c_port = I2C_NUM_0,
.sda_io_num = AUDIO_CODEC_I2C_SDA_PIN,
.scl_io_num = AUDIO_CODEC_I2C_SCL_PIN,
.clk_source = I2C_CLK_SRC_DEFAULT,
.glitch_ignore_cnt = 7,
.intr_priority = 0,
.trans_queue_depth = 0,
.flags = {
.enable_internal_pullup = 1,
},
};
ESP_ERROR_CHECK(i2c_new_master_bus(&i2c_bus_cfg, &codec_i2c_bus_));
}
// SPI初始化（用于显示屏）
void InitializeSpi() {
spi_bus_config_t buscfg = {};
buscfg.mosi_io_num = DISPLAY_SPI_MOSI_PIN;
buscfg.miso_io_num = GPIO_NUM_NC;
buscfg.sclk_io_num = DISPLAY_SPI_SCK_PIN;
buscfg.quadwp_io_num = GPIO_NUM_NC;
buscfg.quadhd_io_num = GPIO_NUM_NC;
buscfg.max_transfer_sz = DISPLAY_WIDTH * DISPLAY_HEIGHT * sizeof(uint16_t);
ESP_ERROR_CHECK(spi_bus_initialize(SPI2_HOST, &buscfg, SPI_DMA_CH_AUTO));
}
// 按钮初始化
void InitializeButtons() {
boot_button_.OnClick(() {
auto& app = Application::GetInstance();
if (app.GetDeviceState() == kDeviceStateStarting && !WifiStation::GetInstance().IsConnected()) {
ResetWifiConfiguration();
}
app.ToggleChatState();
});
}
// 显示屏初始化（以ST7789为例）
void InitializeDisplay() {
esp_lcd_panel_io_handle_t panel_io = nullptr;
esp_lcd_panel_handle_t panel = nullptr;
esp_lcd_panel_io_spi_config_t io_config = {};
io_config.cs_gpio_num = DISPLAY_SPI_CS_PIN;
io_config.dc_gpio_num = DISPLAY_DC_PIN;
io_config.spi_mode = 2;
io_config.pclk_hz = 80 * 1000 * 1000;
io_config.trans_queue_depth = 10;
io_config.lcd_cmd_bits = 8;
io_config.lcd_param_bits = 8;
ESP_ERROR_CHECK(esp_lcd_new_panel_io_spi(SPI2_HOST, &io_config, &panel_io));
esp_lcd_panel_dev_config_t panel_config = {};
panel_config.reset_gpio_num = GPIO_NUM_NC;
panel_config.rgb_ele_order = LCD_RGB_ELEMENT_ORDER_RGB;
panel_config.bits_per_pixel = 16;
ESP_ERROR_CHECK(esp_lcd_new_panel_st7789(panel_io, &panel_config, &panel));
esp_lcd_panel_reset(panel);
esp_lcd_panel_init(panel);
esp_lcd_panel_invert_color(panel, true);
esp_lcd_panel_swap_xy(panel, DISPLAY_SWAP_XY);
esp_lcd_panel_mirror(panel, DISPLAY_MIRROR_X, DISPLAY_MIRROR_Y);
// 创建显示屏对象
display_ = new SpiLcdDisplay(panel_io, panel,
DISPLAY_WIDTH, DISPLAY_HEIGHT,
DISPLAY_OFFSET_X, DISPLAY_OFFSET_Y,
DISPLAY_MIRROR_X, DISPLAY_MIRROR_Y, DISPLAY_SWAP_XY,
{
.text_font = &font_puhui_16_4,
.icon_font = &font_awesome_16_4,
.emoji_font = font_emoji_32_init(),
});
}
// IoT设备初始化
void InitializeIot() {
auto& thing_manager = iot::ThingManager::GetInstance();
thing_manager.AddThing(iot::CreateThing("Speaker"));
thing_manager.AddThing(iot::CreateThing("Screen"));
// 可以添加更多IoT设备
}
public:
// 构造函数
MyCustomBoard() : boot_button_(BOOT_BUTTON_GPIO) {
InitializeI2c();
InitializeSpi();
InitializeDisplay();
InitializeButtons();
InitializeIot();
GetBacklight()->SetBrightness(100);
}
// 获取音频编解码器
virtual AudioCodec* GetAudioCodec() override {
static Es8311AudioCodec audio_codec(
codec_i2c_bus_,
I2C_NUM_0,
AUDIO_INPUT_SAMPLE_RATE,
AUDIO_OUTPUT_SAMPLE_RATE,
AUDIO_I2S_GPIO_MCLK,
AUDIO_I2S_GPIO_BCLK,
AUDIO_I2S_GPIO_WS,
AUDIO_I2S_GPIO_DOUT,
AUDIO_I2S_GPIO_DIN,
AUDIO_CODEC_PA_PIN,
AUDIO_CODEC_ES8311_ADDR);
return &audio_codec;
}
// 获取显示屏
virtual Display* GetDisplay() override {
return display_;
}
// 获取背光控制
virtual Backlight* GetBacklight() override {
static PwmBacklight backlight(DISPLAY_BACKLIGHT_PIN, DISPLAY_BACKLIGHT_OUTPUT_INVERT);
return &backlight;
}
};
// 注册开发板
DECLARE_BOARD(MyCustomBoard);
4. 创建README.md
在README.md中说明开发板的特性、硬件要求、编译和烧录步骤：常见开发板组件1. 显示屏项目支持多种显示屏驱动，包括:ST7789 (SPI)ILI9341 (SPI)SH8601 (QSPI)等…
2. 音频编解码器支持的编解码器包括:ES8311 (常用)ES7210 (麦克风阵列)AW88298 (功放)等…
3. 电源管理一些开发板使用电源管理芯片:AXP2101其他可用的PMIC
4. IoT设备可以添加各种IoT设备，让AI能够”看到”和控制:Speaker (扬声器)Screen (屏幕)Battery (电池)Light (灯光)等…
开发板类继承关系Board - 基础板级类WifiBoard - WiFi连接的开发板ML307Board - 使用4G模块的开发板
开发技巧1、参考相似的开发板：如果您的新开发板与现有开发板有相似之处，可以参考现有实现2、分步调试：先实现基础功能（如显示），再添加更复杂的功能（如音频）3、管脚映射：确保在config.h中正确配置所有管脚映射4、检查硬件兼容性：确认所有芯片和驱动程序的兼容性
可能遇到的问题1、显示屏不正常：检查SPI配置、镜像设置和颜色反转设置2、音频无输出：检查I2S配置、PA使能引脚和编解码器地址3、无法连接网络：检查WiFi凭据和网络配置4、无法与服务器通信：检查MQTT或WebSocket配置
参考资料
ESP-IDF 文档: https://docs.espressif.com/projects/esp-idf/LVGL 文档: https://docs.lvgl.io/ESP-SR 文档: https://github.com/espressif/esp-sr
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