ESP32-S3-DevKitC-1使用

此模块有WiFi+BLT两大功能引脚功能定义参考ESP32-S3硬件WiFi功能蓝牙功能有 ESP-Bluedroid 和 ESP-NimBLE 两个主机，其主要区别如下：虽然两者都支持低功耗蓝牙，但 ESP-NimBLE 需要的堆和 flash 空间更少蓝牙是现在非常常用的一种无线通讯技术，ESP32集成了蓝牙功能蓝牙区别。

跟小兔说早安.

1742人浏览 · 2025-09-24 15:29:17

跟小兔说早安. · 2025-09-24 15:29:17 发布

淘宝购买的ESP32-S3-DevKitC-1，根据官网的教程学习

一、模块简介

此模块有WiFi+BLT两大功能
在这里插入图片描述
引脚功能定义参考ESP32-S3硬件

WiFi功能
在这里插入图片描述
蓝牙功能

有 ESP-Bluedroid 和 ESP-NimBLE 两个主机，其主要区别如下：
虽然两者都支持低功耗蓝牙，但 ESP-NimBLE 需要的堆和 flash 空间更少

二、Arduino开发

2.1下载Arduino

有两个版本，一个免安装的压缩包，一个安装文件，都一样。

2.2 安装ESP32开发板包

打开软件，下载ESP32对应的开发板包，选择对应的设备型号
1.如果找到合适的json文件添加到下载失败说明网络不好，需要挂梯子

https://dl.espressif.com/dl/package_esp32_index.json,
https://raw.githubusercontent.com/espressif/arduino-esp32/gh-pages/package_esp32_index.json, https://arduino.esp8266.com/stable/package_esp8266com_index.json
https://static-cdn.m5stack.com/resource/arduino/package_m5stack_index.json

在这里插入图片描述

2.在github上下载esp的包，手动安装到arduino的设备目录下
github下载链接

https://github.com/espressif/arduino-esp32?tab=readme-ov-file

在这里插入图片描述
在C盘安装的用户目录下，新建文件夹并添加文件。在hardware下新建esp32还有packet对应版本的文件（上面的3.2.0，新建文件夹要对应）

C:\Users\a8344\AppData\Local\Arduino15\packages\arduino\hardware\esp32\3.2.0

解压包后复制文件到3.2.0中，重启Arduino
在这里插入图片描述

就可以在开发板中选择ESP32-S3了
在这里插入图片描述

在这里插入图片描述
测试，使用USB连接开发板，编写代码运行

2.3 Arduino简单了解

主要函数
在这里插入图片描述
下载外设驱动
搜索需要的外设并下载安装

2.4 问题，安装3.2.0无法编译程序

解决方案，修改ESP32的开发板包，修改到稳定版本2.6.0
下载工具一键配置esp32_package_2.0.9_arduinome.exe
可以正常使用

三、ESP32-S3低功耗蓝牙原理

3.1 蓝牙简介

蓝牙是现在非常常用的一种无线通讯技术，ESP32集成了蓝牙功能
在这里插入图片描述
蓝牙区别

3.2 ESP32-S3蓝牙架构

低功耗蓝牙 (Bluetooth Low Energy, Bluetooth LE)
参考链接乐鑫
在这里插入图片描述
Bluetooth LE 的分层架构

主机层协议

GAP 层 - 定义设备的连接
GATT/ATT 层 - 数据表示与交换
– ATT 的全称是属性协议 (Attribute Protocol, ATT)，定义了一种称为属性 (Attribute) 的基本数据结构，以及基于服务器/客户端架构的数据访问方式
– GATT 的全称是通用属性规范 (Generic Attribute Profile)

即，设备通过GAP连接，GATT交换数据实现通信
在这里插入图片描述

3.3 ESP32-S3设备发现

广播 (Advertising) 与扫描 (Scanning) 是 Bluetooth LE 设备在进入连接前在设备发现 (Device Discovery) 阶段的工作状态
在这里插入图片描述

广播

广播数据包发送频段 2.4 GHz ISM 频段
2.4 GHz ISM 频段非常拥挤可能会与其他无线通信协议发生数据冲突，如 2.4 GHz WiFi
Bluetooth LE 上也应用了自适应跳频技术 (Adaptive Frequency Hopping, AFH) ，会自动判断RF信道拥挤程度，自动跳频
扩展广播蓝牙 5.0 标准引入了扩展广播 (Extended Advertising) 特性扩展数据包
广播间隔广播间隔（Advertising Interval）。广播间隔可取的范围为 20 ms 到 10.24 s ，取值步长为 0.625 ms
广播数据包 预置码+访问地址+协议数据单元+循环冗余校验和

广播数据包
详解
在这里插入图片描述
协议数据单元PDU

扫描

广播者只会在广播信道，即编号为 37-39 的三个信道发送广播数据在对应的通道去扫描
广播者启用了扩展广播特性，则会在主广播信道发送 ADV_EXT_IND ，在次广播信道发送 AUX_ADV_IND ，并在 ADV_EXT_IND 指示 AUX_ADV_IND 所在的次广播信道
扫描窗口与扫描间隔
扫描请求与扫描响应

3.4 连接

发起连接
连接间隔：中央设备与外围设备会周期性地进行数据交换，这个数据交换的周期被称为连接间隔 (Connection Interval)
连接事件
连接参数：超时参数、外围设备延迟、最大传输单元
MTU：最大传输单元 (Maximum Transmission Unit, MTU) 指的是单个 ATT 数据包的最大字节数

3.5 数据交换

GATT 服务是 Bluetooth LE 连接中两个设备进行数据交换的基础设施，其最小数据单元是属性
在这里插入图片描述

Bluetooth LE 中存在两种类型的 UUID ，如下

SIG 定义的 16 位 UUID
厂商自定义的 128 位 UUID

在这里插入图片描述
特征数据声明和特征数据值
eg：UUID0x2803是0x2A37的特征数据声明，包含0x2A37的信息

特征数据描述符
特征数据描述符起到对特征数据进行补充说明的作用。最常见的特征数据描述符是客户端特征数据配置描述符 (Client Characteristic Configuration Descriptor, CCCD)，下由 CCCD 代指。当特征数据支持由服务器端发起的数据操作（通知或指示）时，必须使用 CCCD 描述相关信息；这是一个可读写属性，用于 GATT 客户端告知服务器是否需要启用通知或指示，写值操作也被称为订阅 (Subscribe) 或取消订阅

3.5 服务

在这里插入图片描述

属性表解析
在这里插入图片描述
GATT数据操作
客户端：

读
写
写（无需响应）
服务端：
通知
指示

四、Arduino开发ESP32-S3

4.1工程准备

安装Arduino软件以及开发板包（2.0.6）
学习蓝牙串口接收与发送，可以自由控制蓝牙，使用手机蓝牙与S3交互

4.2

使用 BLEDevice.h作为核心驱动，开发本工程
不能使用#include <BluetoothSerial.h>，原因esp32s3芯片只支持BLE低功耗蓝牙

#include <BLEDevice.h>
#include <BLEServer.h>
#include <BLEUtils.h>
#include <BLE2902.h>

// 定义BLE服务和特征UUID
#define SERVICE_UUID           "6E400001-B5A3-F393-E0A9-E50E24DCCA9E" // UART服务UUID
#define CHARACTERISTIC_UUID_RX "6E400002-B5A3-F393-E0A9-E50E24DCCA9E" // 接收特征UUID
#define CHARACTERISTIC_UUID_TX "6E400003-B5A3-F393-E0A9-E50E24DCCA9E" // 发送特征UUID

// 定义BLE对象
BLEServer *pServer = NULL;
BLECharacteristic *pTxCharacteristic;
BLEService *pService;

// 设备连接状态
bool deviceConnected = false;
bool oldDeviceConnected = false;

// 接收数据的回调类
class MyServerCallbacks: public BLEServerCallbacks {
    void onConnect(BLEServer* pServer) {
      deviceConnected = true;
      Serial.println("设备已连接");
    };

    void onDisconnect(BLEServer* pServer) {
      deviceConnected = false;
      Serial.println("设备已断开连接");
    }
};

// 接收特征的回调类
class MyCallbacks: public BLECharacteristicCallbacks {
    void onWrite(BLECharacteristic *pCharacteristic) {
      std::string rxValue = pCharacteristic->getValue();

      if (rxValue.length() > 0) {
        Serial.print("蓝牙接收: ");
        for (int i = 0; i < rxValue.length(); i++) {
          Serial.print(rxValue[i]);
        }
        Serial.println();
      }
    }
};

void setup() {
  // 初始化串口通信
  Serial.begin(115200);
  Serial.println("ESP32-S3 BLE串口程序启动");

  // 初始化BLE设备
  BLEDevice::init("ESP32-S3"); // 设置BLE设备名称

  // 创建BLE服务器
  pServer = BLEDevice::createServer();
  pServer->setCallbacks(new MyServerCallbacks());

  // 创建BLE服务
  pService = pServer->createService(SERVICE_UUID);

  // 创建发送特征
  pTxCharacteristic = pService->createCharacteristic(
                      CHARACTERISTIC_UUID_TX,
                      BLECharacteristic::PROPERTY_NOTIFY
                    );
  pTxCharacteristic->addDescriptor(new BLE2902());

  // 创建接收特征
  BLECharacteristic *pRxCharacteristic = pService->createCharacteristic(
                      CHARACTERISTIC_UUID_RX,
                      BLECharacteristic::PROPERTY_WRITE
                    );
  pRxCharacteristic->setCallbacks(new MyCallbacks());

  // 启动服务
  pService->start();

  // 开始广播
  pServer->getAdvertising()->start();
  Serial.println("等待客户端连接...");
}

void loop() {
  // 处理设备连接状态变化
  if (!deviceConnected && oldDeviceConnected) {
    delay(500); // 给蓝牙栈一个时间
    pServer->startAdvertising(); // 重新开始广播
    Serial.println("开始广播");
    oldDeviceConnected = deviceConnected;
  }
  
  if (deviceConnected && !oldDeviceConnected) {
    oldDeviceConnected = deviceConnected;
  }

  // 检查串口是否有数据输入
  if (Serial.available()) {
    String input = Serial.readString();
    Serial.print("串口接收并已转发: ");
    Serial.println(input);
    
    // 通过BLE发送数据
    if (deviceConnected) {
      pTxCharacteristic->setValue(input.c_str());
      pTxCharacteristic->notify();
    }
  }

  delay(10); // 延迟以减少CPU使用率
}