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# 自定义开发板指南
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本指南介绍如何为小智AI语音聊天机器人项目定制一个新的开发板初始化程序。小智AI支持70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。
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## 重要提示
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> **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。
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>
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> 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。
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## 目录结构
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每个开发板的目录结构通常包含以下文件：
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- `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
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- `config.h` - 板级配置文件，定义了硬件管脚映射和其他配置项
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- `config.json` - 编译配置，指定目标芯片和特殊的编译选项
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- `README.md` - 开发板相关的说明文档
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## 定制开发板步骤
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### 1. 创建新的开发板目录
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首先在`boards/`目录下创建一个新的目录，命名方式应使用 `[品牌名]-[开发板类型]` 的形式，例如 `m5stack-tab5`：
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```bash
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mkdir main/boards/my-custom-board
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```
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### 2. 创建配置文件
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#### config.h
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在`config.h`中定义所有的硬件配置，包括:
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- 音频采样率和I2S引脚配置
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- 音频编解码芯片地址和I2C引脚配置
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- 按钮和LED引脚配置
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- 显示屏参数和引脚配置
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参考示例（来自lichuang-c3-dev）：
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```c
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#ifndef _BOARD_CONFIG_H_
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#define _BOARD_CONFIG_H_
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#include <driver/gpio.h>
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// 音频配置
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#define AUDIO_INPUT_SAMPLE_RATE 24000
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#define AUDIO_OUTPUT_SAMPLE_RATE 24000
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#define AUDIO_I2S_GPIO_MCLK GPIO_NUM_10
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#define AUDIO_I2S_GPIO_WS GPIO_NUM_12
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#define AUDIO_I2S_GPIO_BCLK GPIO_NUM_8
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#define AUDIO_I2S_GPIO_DIN GPIO_NUM_7
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#define AUDIO_I2S_GPIO_DOUT GPIO_NUM_11
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#define AUDIO_CODEC_PA_PIN GPIO_NUM_13
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#define AUDIO_CODEC_I2C_SDA_PIN GPIO_NUM_0
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#define AUDIO_CODEC_I2C_SCL_PIN GPIO_NUM_1
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#define AUDIO_CODEC_ES8311_ADDR ES8311_CODEC_DEFAULT_ADDR
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// 按钮配置
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#define BOOT_BUTTON_GPIO GPIO_NUM_9
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// 显示屏配置
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#define DISPLAY_SPI_SCK_PIN GPIO_NUM_3
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#define DISPLAY_SPI_MOSI_PIN GPIO_NUM_5
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#define DISPLAY_DC_PIN GPIO_NUM_6
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#define DISPLAY_SPI_CS_PIN GPIO_NUM_4
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#define DISPLAY_WIDTH 320
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#define DISPLAY_HEIGHT 240
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#define DISPLAY_MIRROR_X true
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#define DISPLAY_MIRROR_Y false
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#define DISPLAY_SWAP_XY true
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#define DISPLAY_OFFSET_X 0
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#define DISPLAY_OFFSET_Y 0
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#define DISPLAY_BACKLIGHT_PIN GPIO_NUM_2
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#define DISPLAY_BACKLIGHT_OUTPUT_INVERT true
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#endif // _BOARD_CONFIG_H_
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```
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#### config.json
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在`config.json`中定义编译配置，这个文件用于 `scripts/release.py` 脚本自动化编译：
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```json
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{
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"target": "esp32s3", // 目标芯片型号: esp32, esp32s3, esp32c3, esp32c6, esp32p4等
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"builds": [
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{
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"name": "my-custom-board", // 开发板名称，用于生成固件包
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"sdkconfig_append": [
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// 特别 Flash 大小配置
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"CONFIG_ESPTOOLPY_FLASHSIZE_8MB=y",
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// 特别分区表配置
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"CONFIG_PARTITION_TABLE_CUSTOM_FILENAME=\"partitions/v2/8m.csv\""
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]
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}
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]
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}
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```
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**配置项说明：**
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- `target`: 目标芯片型号，必须与硬件匹配
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- `name`: 编译输出的固件包名称，建议与目录名一致
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- `sdkconfig_append`: 额外的 sdkconfig 配置项数组，会追加到默认配置中
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**常用的 sdkconfig_append 配置：**
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```json
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// Flash 大小
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"CONFIG_ESPTOOLPY_FLASHSIZE_4MB=y" // 4MB Flash
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"CONFIG_ESPTOOLPY_FLASHSIZE_8MB=y" // 8MB Flash
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"CONFIG_ESPTOOLPY_FLASHSIZE_16MB=y" // 16MB Flash
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// 分区表
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"CONFIG_PARTITION_TABLE_CUSTOM_FILENAME=\"partitions/v2/4m.csv\"" // 4MB 分区表
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"CONFIG_PARTITION_TABLE_CUSTOM_FILENAME=\"partitions/v2/8m.csv\"" // 8MB 分区表
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||
"CONFIG_PARTITION_TABLE_CUSTOM_FILENAME=\"partitions/v2/16m.csv\"" // 16MB 分区表
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// 语言配置
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"CONFIG_LANGUAGE_EN_US=y" // 英语
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"CONFIG_LANGUAGE_ZH_CN=y" // 简体中文
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// 唤醒词配置
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"CONFIG_USE_DEVICE_AEC=y" // 启用设备端 AEC
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"CONFIG_WAKE_WORD_DISABLED=y" // 禁用唤醒词
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```
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### 3. 编写板级初始化代码
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创建一个`my_custom_board.cc`文件，实现开发板的所有初始化逻辑。
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一个基本的开发板类定义包含以下几个部分：
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1. **类定义**：继承自`WifiBoard`或`Ml307Board`
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2. **初始化函数**：包括I2C、显示屏、按钮、IoT等组件的初始化
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3. **虚函数重写**：如`GetAudioCodec()`、`GetDisplay()`、`GetBacklight()`等
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4. **注册开发板**：使用`DECLARE_BOARD`宏注册开发板
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```cpp
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#include "wifi_board.h"
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#include "codecs/es8311_audio_codec.h"
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#include "display/lcd_display.h"
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#include "application.h"
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#include "button.h"
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#include "config.h"
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#include "mcp_server.h"
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#include <esp_log.h>
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#include <driver/i2c_master.h>
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#include <driver/spi_common.h>
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#define TAG "MyCustomBoard"
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class MyCustomBoard : public WifiBoard {
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private:
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i2c_master_bus_handle_t codec_i2c_bus_;
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Button boot_button_;
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LcdDisplay* display_;
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// I2C初始化
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void InitializeI2c() {
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i2c_master_bus_config_t i2c_bus_cfg = {
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||
.i2c_port = I2C_NUM_0,
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.sda_io_num = AUDIO_CODEC_I2C_SDA_PIN,
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||
.scl_io_num = AUDIO_CODEC_I2C_SCL_PIN,
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||
.clk_source = I2C_CLK_SRC_DEFAULT,
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||
.glitch_ignore_cnt = 7,
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||
.intr_priority = 0,
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||
.trans_queue_depth = 0,
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.flags = {
|
||
.enable_internal_pullup = 1,
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||
},
|
||
};
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||
ESP_ERROR_CHECK(i2c_new_master_bus(&i2c_bus_cfg, &codec_i2c_bus_));
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||
}
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||
// SPI初始化（用于显示屏）
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void InitializeSpi() {
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spi_bus_config_t buscfg = {};
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buscfg.mosi_io_num = DISPLAY_SPI_MOSI_PIN;
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||
buscfg.miso_io_num = GPIO_NUM_NC;
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||
buscfg.sclk_io_num = DISPLAY_SPI_SCK_PIN;
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||
buscfg.quadwp_io_num = GPIO_NUM_NC;
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||
buscfg.quadhd_io_num = GPIO_NUM_NC;
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||
buscfg.max_transfer_sz = DISPLAY_WIDTH * DISPLAY_HEIGHT * sizeof(uint16_t);
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||
ESP_ERROR_CHECK(spi_bus_initialize(SPI2_HOST, &buscfg, SPI_DMA_CH_AUTO));
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||
}
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// 按钮初始化
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void InitializeButtons() {
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boot_button_.OnClick([this]() {
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auto& app = Application::GetInstance();
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if (app.GetDeviceState() == kDeviceStateStarting && !WifiStation::GetInstance().IsConnected()) {
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ResetWifiConfiguration();
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}
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||
app.ToggleChatState();
|
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});
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}
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// 显示屏初始化（以ST7789为例）
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void InitializeDisplay() {
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esp_lcd_panel_io_handle_t panel_io = nullptr;
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esp_lcd_panel_handle_t panel = nullptr;
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esp_lcd_panel_io_spi_config_t io_config = {};
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||
io_config.cs_gpio_num = DISPLAY_SPI_CS_PIN;
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||
io_config.dc_gpio_num = DISPLAY_DC_PIN;
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||
io_config.spi_mode = 2;
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||
io_config.pclk_hz = 80 * 1000 * 1000;
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||
io_config.trans_queue_depth = 10;
|
||
io_config.lcd_cmd_bits = 8;
|
||
io_config.lcd_param_bits = 8;
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||
ESP_ERROR_CHECK(esp_lcd_new_panel_io_spi(SPI2_HOST, &io_config, &panel_io));
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||
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||
esp_lcd_panel_dev_config_t panel_config = {};
|
||
panel_config.reset_gpio_num = GPIO_NUM_NC;
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||
panel_config.rgb_ele_order = LCD_RGB_ELEMENT_ORDER_RGB;
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||
panel_config.bits_per_pixel = 16;
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||
ESP_ERROR_CHECK(esp_lcd_new_panel_st7789(panel_io, &panel_config, &panel));
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||
esp_lcd_panel_reset(panel);
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esp_lcd_panel_init(panel);
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||
esp_lcd_panel_invert_color(panel, true);
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esp_lcd_panel_swap_xy(panel, DISPLAY_SWAP_XY);
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||
esp_lcd_panel_mirror(panel, DISPLAY_MIRROR_X, DISPLAY_MIRROR_Y);
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// 创建显示屏对象
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display_ = new SpiLcdDisplay(panel_io, panel,
|
||
DISPLAY_WIDTH, DISPLAY_HEIGHT,
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||
DISPLAY_OFFSET_X, DISPLAY_OFFSET_Y,
|
||
DISPLAY_MIRROR_X, DISPLAY_MIRROR_Y, DISPLAY_SWAP_XY);
|
||
}
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// MCP Tools 初始化
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void InitializeTools() {
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// 参考 MCP 文档
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}
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public:
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// 构造函数
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MyCustomBoard() : boot_button_(BOOT_BUTTON_GPIO) {
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InitializeI2c();
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||
InitializeSpi();
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InitializeDisplay();
|
||
InitializeButtons();
|
||
InitializeTools();
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||
GetBacklight()->SetBrightness(100);
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||
}
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// 获取音频编解码器
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virtual AudioCodec* GetAudioCodec() override {
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static Es8311AudioCodec audio_codec(
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codec_i2c_bus_,
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||
I2C_NUM_0,
|
||
AUDIO_INPUT_SAMPLE_RATE,
|
||
AUDIO_OUTPUT_SAMPLE_RATE,
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||
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;
|
||
}
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||
// 获取显示屏
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||
virtual Display* GetDisplay() override {
|
||
return display_;
|
||
}
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||
// 获取背光控制
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||
virtual Backlight* GetBacklight() override {
|
||
static PwmBacklight backlight(DISPLAY_BACKLIGHT_PIN, DISPLAY_BACKLIGHT_OUTPUT_INVERT);
|
||
return &backlight;
|
||
}
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};
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// 注册开发板
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DECLARE_BOARD(MyCustomBoard);
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```
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### 4. 添加构建系统配置
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#### 在 Kconfig.projbuild 中添加开发板选项
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打开 `main/Kconfig.projbuild` 文件，在 `choice BOARD_TYPE` 部分添加新的开发板配置项：
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```kconfig
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choice BOARD_TYPE
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||
prompt "Board Type"
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||
default BOARD_TYPE_BREAD_COMPACT_WIFI
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||
help
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||
Board type. 开发板类型
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# ... 其他开发板选项 ...
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||
config BOARD_TYPE_MY_CUSTOM_BOARD
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||
bool "My Custom Board (我的自定义开发板)"
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depends on IDF_TARGET_ESP32S3 # 根据你的目标芯片修改
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endchoice
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```
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**注意事项：**
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- `BOARD_TYPE_MY_CUSTOM_BOARD` 是配置项名称，需要全大写，使用下划线分隔
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- `depends on` 指定了目标芯片类型（如 `IDF_TARGET_ESP32S3`、`IDF_TARGET_ESP32C3` 等）
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- 描述文字可以使用中英文
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#### 在 CMakeLists.txt 中添加开发板配置
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打开 `main/CMakeLists.txt` 文件，在开发板类型判断部分添加新的配置：
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```cmake
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# 在 elseif 链中添加你的开发板配置
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||
elseif(CONFIG_BOARD_TYPE_MY_CUSTOM_BOARD)
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set(BOARD_TYPE "my-custom-board") # 与目录名一致
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||
set(BUILTIN_TEXT_FONT font_puhui_basic_20_4) # 根据屏幕大小选择合适的字体
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set(BUILTIN_ICON_FONT font_awesome_20_4)
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||
set(DEFAULT_EMOJI_COLLECTION twemoji_64) # 可选，如果需要表情显示
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||
endif()
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||
```
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**字体和表情配置说明：**
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根据屏幕分辨率选择合适的字体大小：
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- 小屏幕（128x64 OLED）：`font_puhui_basic_14_1` / `font_awesome_14_1`
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- 中小屏幕（240x240）：`font_puhui_basic_16_4` / `font_awesome_16_4`
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- 中等屏幕（240x320）：`font_puhui_basic_20_4` / `font_awesome_20_4`
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||
- 大屏幕（480x320+）：`font_puhui_basic_30_4` / `font_awesome_30_4`
|
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||
表情集合选项：
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- `twemoji_32` - 32x32 像素表情（小屏幕）
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- `twemoji_64` - 64x64 像素表情（大屏幕）
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### 5. 配置和编译
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#### 方法一：使用 idf.py 手动配置
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1. **设置目标芯片**（首次配置或更换芯片时）：
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```bash
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# 对于 ESP32-S3
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idf.py set-target esp32s3
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||
# 对于 ESP32-C3
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||
idf.py set-target esp32c3
|
||
|
||
# 对于 ESP32
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||
idf.py set-target esp32
|
||
```
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||
2. **清理旧配置**：
|
||
```bash
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||
idf.py fullclean
|
||
```
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||
|
||
3. **进入配置菜单**：
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||
```bash
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||
idf.py menuconfig
|
||
```
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||
|
||
在菜单中导航到：`Xiaozhi Assistant` -> `Board Type`，选择你的自定义开发板。
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||
|
||
4. **编译和烧录**：
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||
```bash
|
||
idf.py build
|
||
idf.py flash monitor
|
||
```
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||
#### 方法二：使用 release.py 脚本（推荐）
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||
如果你的开发板目录下有 `config.json` 文件，可以使用此脚本自动完成配置和编译：
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||
```bash
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||
python scripts/release.py my-custom-board
|
||
```
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||
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||
此脚本会自动：
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- 读取 `config.json` 中的 `target` 配置并设置目标芯片
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||
- 应用 `sdkconfig_append` 中的编译选项
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||
- 完成编译并打包固件
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### 6. 创建README.md
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||
在README.md中说明开发板的特性、硬件要求、编译和烧录步骤：
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## 常见开发板组件
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### 1. 显示屏
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项目支持多种显示屏驱动，包括:
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- ST7789 (SPI)
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- ILI9341 (SPI)
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||
- SH8601 (QSPI)
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- 等...
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||
### 2. 音频编解码器
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支持的编解码器包括:
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- ES8311 (常用)
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||
- ES7210 (麦克风阵列)
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- AW88298 (功放)
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||
- 等...
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### 3. 电源管理
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一些开发板使用电源管理芯片:
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- AXP2101
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- 其他可用的PMIC
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### 4. MCP设备控制
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可以添加各种MCP工具，让AI能够使用:
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- Speaker (扬声器控制)
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- Screen (屏幕亮度调节)
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||
- Battery (电池电量读取)
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||
- Light (灯光控制)
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||
- 等...
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||
## 开发板类继承关系
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- `Board` - 基础板级类
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- `WifiBoard` - Wi-Fi连接的开发板
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- `Ml307Board` - 使用4G模块的开发板
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- `DualNetworkBoard` - 支持Wi-Fi与4G网络切换的开发板
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## 开发技巧
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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
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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）
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3. **管脚映射**：确保在config.h中正确配置所有管脚映射
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||
4. **检查硬件兼容性**：确认所有芯片和驱动程序的兼容性
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## 可能遇到的问题
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1. **显示屏不正常**：检查SPI配置、镜像设置和颜色反转设置
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2. **音频无输出**：检查I2S配置、PA使能引脚和编解码器地址
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3. **无法连接网络**：检查Wi-Fi凭据和网络配置
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4. **无法与服务器通信**：检查MQTT或WebSocket配置
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## 参考资料
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- ESP-IDF 文档: https://docs.espressif.com/projects/esp-idf/
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||
- LVGL 文档: https://docs.lvgl.io/
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||
- ESP-SR 文档: https://github.com/espressif/esp-sr |