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小智Ai麵包板版本
小智 AI 聊天机器人 (XiaoZhi AI Chatbot)
是一個發佈到GitHub上的開源專案,目的是讓每個人都可
以自己做一個AI聊天機器人,藉此入門ai的硬體開發,
把最新的 AI 語言模型應用到實際的硬體裝置上。
專案網址:
github.com/78/xiaozhi-esp32
小智ai的功能介紹
多種連接方式:
支援 Wi-Fi 和 4G 網路,隨時隨地都能聊天。
語音互動:
透過語音喚醒、打斷,就像跟真人說話一樣。
多語言支援:
支援國語、粵語、英語、日語、韓語五種語言辨識
聲紋識別:
認得你的聲音,知道是誰在叫它。
AI 大腦:
搭載 Qwen, DeepSeek, Doubao 等大型語言模型,很聰明。
客製化角色:
可以設定提示詞和音色,打造獨一無二的 AI 夥伴。
短期記憶:
記得之前的對話內容,讓聊天更自然。
螢幕顯示:
OLED 螢幕顯示訊號強弱或對話內容和可愛的表情符號!
多國語言介面:
支援中文、英文,操作起來超方便。
組裝測試
一開始是按照專案文件裡的介紹,在麵包板上把各零件接好,寫入官方提供的韌體及進行初始設定,總要能弄出來先!
自己動手做一個需要哪些零件及如何接線呢?(以專案的預設值來說明)
ESP32-S3-DevKitC-1 開發板 樂鑫 WROOM-1-N16R8
ESP32 - S3 具有雙核處理器架構,選用 Xtensa®32 位 LX7 雙核處理器,主頻高達 240MHz,
提供了更高的計算能力,適合需要平行處理的複雜應用,ESP32 - S3 的 MCU 增加了用於加速神經網路計算和信號處理等工作的向量指令,AI 開發者可通過 ESP - DSP 和 ESP - NN 庫使用這些向量指令,實現高性能的影像識別、語音喚醒和識別等應用。同時,ESP32 - S3 支援多種外設接口,具有 45 個可程式設計的 GPIO 管腳,可連接更多設備和傳感器,因此非常適合用於服務機器人。
ESP32各系列晶片定位及特性
隨著物聯網技術的快速發展,最新的通訊協議和機器學習能力愈發重要。ESP32 系列中的 C6 和 S3 是其中的佼佼者。C6 擁有強大的無線通訊能力,提升了物聯網設備的性能;S3 則具有強大的機器學習性能,為開發者提供了更多可能性。
資料參考:
https://forum.digikey.com/t/esp32-c6-s3/47011
GPIO腳位與之前的ESP32有所不同,先參考,之後插線才不會弄錯…
INMP441全向麥克風模組
這個小小的模組有6個PIN最好買已經焊好針腳的,
L/R及GND要接GND;VDD接3.3V;WS接IO4;SCK接IO5;SD接IO6
MAX98357A音訊轉換模組(DAC)
這個模組接小喇叭(0.5W~2W)發音用,有7個PIN要接,
VIN和SD接3.3V;GND和GAIN接GND;DIN接IO7;BCLK接IO15;LRC接IO16
SSD1306 0.91吋 128 x 32位元 OLED螢幕
這個螢幕是用來顯示系統狀態及對話內容,走IIC介面,
GND接GND;VCC接3.3V;SCL接IO42;SDA接IO41
韌體燒錄:下載對應的韌體檔(
github.com/78/xiaozhi-esp32/releases
)
作者的更新速度很快,我寫這說明時已經是V1.4.6,提供了很多種不同晶片的編譯檔
下載韌體及燒錄工具
我們做的麵包板的版本,可以下載
v1.4.6_bread-compact-wifi.zip
這個檔回來解開後會有一個merged-binary.bin,這便是編輯好的韌體檔案,最簡單的方式,我們需要Flash工具程式來將韌體燒錄到ESP32-S3裡頭;點以下連結可以下載
ccnphfhqs21z.feishu.cn/wiki/Zpz4wXBtdimBrLk25WdcXzxcnNS
燒錄的方法可以參考:
ccnphfhqs21z.feishu.cn/wiki/Zpz4wXBtdimBrLk25WdcXzxcnNS
第一次執行
燒錄好程式後的第一次啟動,會進入配網模式,以往玩ESP32時都會用WifiManager來管理無線網路,如果無法連接wifi的情況下,ESP32就進入AP模式,小智AI的AP模式會提示你用手機或電腦去連接名為xiaoxhi-xxxx的SSID,然後瀏灠http://192.168.4.1進到wifi設定畫面
wifi設定頁
在這個頁面,它會掃描附近的AP列在下方,你只要點選一個可以讓ESP32上網的WIFI輸入連線密碼,按連接就行了,它會記下來…
重新啟動後可以上網了,就會提示你到小智AI的後台網站(
xiaozhi.me/
)去註冊…這個部份可以參考我寫在另一篇的說明:
sites.google.com/cies.tn.edu.tw/codingrobot/m5stack%E7%9B%B8%E9%97%9C/my-pet-ai%E5%B0%8F%E5%AF%B5%E7%89%A9?authuser=0
給小智AI弄個外殼
整理到盒中及電池供電方案
用麵包板來接線路主要用於測試時期,一旦可以運行了,我們就幫它想個美化方案,還有供電的方式也要包含,否則只能用TypeC線來供電…
測量各零件繪製3D列印件
主要是可放入ESP32晶片及喇叭
擋板
其實在設計盒子時很有趣,想著這些零件如何用最簡捷的方法擺放及如何固定,在這個CASE中,我設計了一塊奇形怪狀的擋板,鎖上去後剛好可以卡住ESP32及上方的OLED,緊鄰著小喇叭,空間恰好…
要塞進一個小盒子中,不能想著把麵包板放進去,所以得估算一下線路的接法,ESP32有二個3.3V輸出及4個GND,需要接上的零件中有4個PIN需要電,5個PIN需要GND,所以我就製作了二條一對二的電源線;一條一對三的GND及一條一對二的GND,試著把零件串起來,這部份需要焊一下線及夾些杜邦頭的基本手作…,而在供電的解決方案中,我使用了鋰電池的升壓5V並可充電的模組及開關,這部份在設計盒子的時候就一併考慮它們的位置~
鋰電池升壓充電板
開關及3.7V的鋰電
把線路及零件塞進去
線路都接好了,也測試可運行,最後就是塞到盒子裡蓋上蓋子…
外殼修改(20250416)
以第一版外殼設計的經驗為基礎,在實際組裝時會發現一些自己不是太滿意的部份,所以就進行一些修改及調整,一樣是針對使用128x32的Oled,換掉原本較大的喇叭,把多餘的螺絲孔去掉,增加正面ESP32-S3的Boot及Rst按鈕可按的孔位…
移動升壓及充電模組的位置
原本設計這塊小板子是卡在底板蓋子上的,在這個修正中,把它移入底殼內,與開關相鄰,弄了符合的小凹槽給它,上一給熱熔膠固定它
改善了盒內空間的配置
因為換了小型的喇叭,盒內的空間就變得充裕多了,OLed和升壓板都設計好適合的小凹槽,放進去後利用熱熔膠固定住就可以了,而且這個設計就是可替換電池的
修改完成的樣子
與原本的大小還是一樣的,只是這樣的設計在組裝時方便了許多,功能上最重要的是修正了沒讓下面兩個按鈕可按的部份
使用LCD顯示模組
在官方的GitHub中提供了許多的版本方案,不只於多種主板也針對不同的顯示模式有配套,以最初始的麵包板版本來說,使用的主控板是ESP32-S3,搭配的是128x32或128x64的SSD1306 Oled,隨著版本的升級,它擴充支援的顯示模組,主要就是不同尺寸及解析的LCD彩色螢幕,ST7789、ST7735、GC9A01…許多不同樣式的LCD都在列…
到作者的百科全書可以看到許多技術文件
作者除了開源科式及硬體之外,技術文件也很努力地更新,我們可以從中學習許多知識及不同的作法:
ccnphfhqs21z.feishu.cn/wiki/F5krwD16viZoF0kKkvDcrZNYnhb
在這個頁面中除了可以取得最終版本的韌體外,也有提到如何改用不同螢幕的範例:
rcnv1t9vps13.feishu.cn/wiki/Zq62wST38iuNxZkwg9JcjkSSnSd
,這份說明就是講解如何使用1.54寸LCD彩色螢幕(ST7789驅動,240x240解析度),也提供了幾種編譯好的韌體(bin)可供直接燒錄,若有不同的需求,則使用者就自己編譯所需的版本(下載原始碼,建立編譯環境,可以參考:
www.bilibili.com/video/BV1kxApeNEDZ/?spm_id_from=333.1387.homepage.video_card.click&vd_source=21b0faee6f40a59e110755791b8a68de
)
測試7pin的ST7789 240x240 SPI-LCD
上頭的技術文件中建議使用8PIN的LCD模組,可是我手上的是7PIN的,查找了一下,發現要使用不同的韌體:
ccnphfhqs21z.feishu.cn/wiki/W14Kw1s1uieoKjkP8N0c1VVvn8d
到這頁的最下方就可以看到有
v1.5.5_bread-compact-wifi-LCD-7P-240x240.zip
這種可以下載,接線方式只要把BLK接到原本設定的CS的PIN就行了(
7PIN的沒有CS,原本BLK接P42改接P41的意思
),另外我還買到了這種窄版的ESP32-S3(腳位一樣,長寬不同…)
測試接240x240的GC9A01圓形螢幕
我忘了之前為什麼買了二個這種LCD模組,GC9A01驅動的,就拿來試試,VCC→3.3V;GND→GND;RST→P45;CS→P41;DC→P40;SDA→P47;SCL→P21
沒有現成的韌體可以下載,就自己編譯試試…
建立VScode環境編譯原始碼
說來這vscode真是好用,在修改原始碼時,非常方便,設定好之後,編譯及燒錄到板子也全包…
麵包板版本使用GC9A01螢幕
在測試階段,我都是用麵包板來走線,這樣可以看得清清楚楚,弄錯了也可以馬上改正
再設計個使用圓形LCD的AI Pet
就是依上一版本的經驗做一些優化及修正,比如零件不同了,就重新測量修改3D圖中的位置,後來發現板子上的RST及BOOT按鈕應該要可以按比較好(在開電的時候,馬上按一下BOOT可以進入配網模式,重新設定要連線的AP,做第一版時沒注意到,打算使用小小的4歐3瓦的平板喇叭,可以讓盒子裡的空間配置更充裕…
AI Pet第二版
簡單地集合了這段影片來記錄一下製作過程,感覺上當然是比第一版還令自己滿意囉!
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