小智AI硬體搭建指南

本文詳細介紹搭建小智AI聊天機器人所需的硬體清單、組裝步驟和接線方案，適合有一定電子基礎的DIY愛好者參考。如果你想自己動手搭建一台小智AI，這份指南將為你提供詳細的指導。

一、DIY所需硬體清單

1.1 核心組件

• 開發板：ESP32-S3-DevKitC-1（推薦選擇 WROOM N16R8 模組）或微雪ESP32-S3-Touch-LCD-3.49
• 數位麥克風：INMP441
• 功放：MAX98357A
• 腔體喇叭：8Ω 23W 或 4Ω 23W
• 導線：跳線一盒，杜邦線若干
• 400孔麵包板 2塊
• 128x32 I2C(IIC)液晶顯示屏，SSD1306驅動（推薦）
• ML307R Cat.1 4G模組，AT韌體版（可選）
• 6*6mm立式輕觸開關（可選）

1.2 輔助工具

除了核心組件外，你可能還需要以下工具：

• 萬用表
• 電烙鐵套件
• 鉗子三件套
• Type-C資料線
• 用於燒錄韌體的PC

二、硬體詳細說明

2.1 開發板選擇

2.1.1 ESP32-S3-DevKitC-1（推薦）

盡量選擇N16R8配置，即16MB Flash和8MB PSRAM的配置。N8R2配置需要進行額外設定：

• 把PSRAM的工作模式從OCTAL改為QUAD
• Flash大小改為8MB
• 自訂分區表改為partitions_8M.csv
• 重新編譯韌體

注意：部分開發板的RGB燈未接通，需要焊接燈座旁邊的兩個小焊點。建議購買時選擇已接通RGB燈的版本。

2.1.2 微雪ESP32-S3-Touch-LCD-3.49

微雪推出的一體化開發板，整合了3.49英寸觸控液晶屏：

• 優勢：一體化設計，減少接線複雜度，內建顯示屏
• 產品連結：https://www.waveshare.net/shop/ESP32-S3-Touch-LCD-3.49.htm
• 配置要求：與ESP32-S3-DevKitC-1相同，推薦N16R8配置
• 特點：支援觸控操作，可顯示更豐富的介面資訊

對應的韌體變體為 waveshare-esp32-s3-touch-lcd-3.49，見支援的開發板。

2.2 MEMS數位麥克風（INMP441）

這是最小的電子元件，焊接難度較大。新手建議購買已焊接好的成品。自行焊接時注意：

• 不可以讓引腳和半環形金屬線接通
• 使用杜邦線接線時，不能把VDD和GND反接，否則容易燒壞（建議多買一個備用）

2.3 數位功放（MAX98357A）

建議購買已經焊接排針的成品，使用麵包板連接。

2.4 腔體喇叭（8Ω 3W 或 4Ω 3W）

端子可自行選擇或不要。

2.5 導線

如果使用杜邦線連接（不使用麵包板），請額外購買幾條1分2的分叉線（母線），用於麥克風和數位功放的短接，以解決開發板的電源3V3和接地GND排針接口不夠用的問題。

2.6 麵包板（推薦）

強烈建議使用麵包板組裝，否則電子元件多起來後容易混亂。推薦使用兩塊400孔麵包板拼接，將開發板安裝在中間，最大化利用麵包板空間。

麵包板基礎知識：

• 麵包板分區塊，中間兩個區塊相同數字橫向的每行是連通的（中間隔斷除外）
• 正負紅藍線是豎向每列連通的（如有隔斷除外）

2.7 OLED顯示屏（可選）

購買時需確認使用SSD1306驅動，建議選擇GND開頭的新版OLED屏幕。

2.8 Cat.1 4G模組（ML307R，可選）

ML307R是中移物聯推出的Cat.1物聯網模組，DC版比DL版增加了OpenCPU SDK二次開發支援。購買時需確認是AT韌體版本。

使用說明：

• 此模組用於連接4G行動數據網路，實現AI連網對話
• 適合戶外等無Wi-Fi環境使用
• 建議選擇可插拔卡的模組，如經常使用可用手機副卡（模組自帶的流量卡每月流量可能不夠）

2.9 微動開關/按鈕（可選）

使用6*6MM微動開關/輕觸開關，在麵包板上請岔開橫行插入。新手建議使用2腳的直插按鈕，避免短接引腳。

三、購買指南

3.1 購買渠道

在電商平台選購時，請注意：

• 部分電子元件可能未焊接引腳，可與商家溝通進行焊接或選擇焊接好的商品
• 盡量選擇信譽高、銷量大、評價好的店鋪
• 購買諮詢和售後品質問題請自行與商家協商

3.2 電烙鐵入門

如果你是新手，可以選擇購買焊接好的版本，或先觀看電烙鐵入門教程再進行焊接，避免損壞電子元件。

推薦教程：小白的電烙鐵使用入門

四、接線方案

4.1 ESP32-S3-DevKitC-1標準版（44 IO引腳）接線

此接線方案適用於小智AI聊天機器人韌體版本 >=V0.3.0。

注意：如果不使用麵包板，請使用1分2的分叉線解決電源3V3和接地GND排針接口不夠用的問題。

麥克風接線（INMP441）

功放接線（MAX98357A）

喇叭接線

• 音頻+ 接喇叭正極（一般紅線）
• 音頻- 接喇叭負極

OLED顯示屏接線（可選）

4G模組接線（ML307R，可選）

按鈕接線（0.4.1版本及以上）

注意：

• 如果使用MAX98357A的BGA封裝版本（較小），可以不接GAIN_GND短線
• 請以表格引腳對照為準，預覽圖僅作外觀參考
• 麥克風如果焊接反了（進聲孔朝下，排針朝上），需要重新焊接

4.2 ESP32-S3-DevKitC-1果雲版（42 IO引腳）接線

果雲版與標準版的主要區別：

• 果雲版少幾個引腳，多了4個固定開孔
• 版本1左上方3V3供電口調整到左下方
• 版本2左邊增加了GPIO19、GPIO20
• 版本1左邊的GPIO13、GPIO14、5VIN對應調整到版本2右下方
• 版本2少了左右最下方的兩個GND

但外部模組的引腳接線與標準版相同，使用相同韌體。

五、進階接線知識

5.1 外接按鍵詳解

5.1.1 音量調節

• 韌體版本0.3.3新增音量調節按鈕：GPIO40接按鈕，另一端接地，按下增加音量，長按靜音
• 韌體版本0.4.1增加音量減少按鈕：GPIO39接按鈕，長按靜音，之前的按鈕長按變為最大音量

5.1.2 喚醒/中斷

韌體版本0.3.1以上支援按鍵喚醒和中斷對話：

• 可使用開發板上的Boot按鈕
• 或接GPIO0引腳，另一端接地
• 對話時按下可打斷，再次按下可喚醒恢復

注意事項：外接按鈕時不要直接在開發板上單行連接四腳開關，請錯開成兩行插接，避免引腳短接。

5.2 跳線顏色方案

建議的統一配色方案：

• VCC：紅色和棕色
• GND：灰色和黑色
• 數位訊號：咖啡色和橙色

這樣可以避免正負極反接。

5.3 不同連接模式

小智AI支援兩種連接模式：

5.3.1 Duplex模式

使用一個I2S控制器連接麥克風和功放，適合GPIO數量不多的開發板。

5.3.2 Simplex模式（預設）

使用I2S 0連接麥克風，I2S 1連接功放，比Duplex模式多使用兩個GPIO。

預設配置使用Simplex模式，GPIO與電子元件引腳一對一關係，接線相對容易。MAX98357A的VIN引腳可接3.3V或5V。

5.4 液晶屏幕擴展

增加液晶屏幕可顯示Wi-Fi或4G訊號強度：

5.5 4G模組擴展

注意：4G天線不能離麥克風太近（距離<3cm會有明顯干擾）。最簡處理方案是將天線黏貼在喇叭的模擬訊號線上，遠離麥克風。

4G模組需要5V電壓供電。由於開發板只有5V VIN輸入引腳，沒有5V輸出引腳，需要在LDO穩壓器的近似5V引腳上引出電源。

六、故障排除

6.1 常見問題

1. RGB燈不亮 檢查RGB燈旁邊的兩個焊點是否已接通。如未焊接，可先用導線接通，重啟查看是否亮起。

2. 電路故障檢查方法

   • 不接電源時：用萬用表測試導線是否導通，如距離較遠的兩個GND引腳或兩個3.3V引腳
   • 接電源後：檢查GND與其他引腳電壓是否在正常值範圍

3. 接線完成後安全檢查 完成接線後，建議使用萬用表檢查開發板和已安裝電子元件上的GND與VCC(3.3V)之間是否有短路情況。確認無短路後，再接入USB電源。

6.2 隱藏接線提示

MAX98357和INMP441底部有隱藏接線，請特別注意檢查。

七、相關文檔

• ESP32丐版實現方案 - 低成本方案
• 支援的開發板 - 成品開發板與韌體變體
• 韌體下載與燒錄教程 - 取得並安裝韌體
• 小智AI常見問題 - 常見問題解答
• ESP-IDF開發環境搭建 - 編譯自訂韌體

接線已對照 78/xiaozhi-esp32 v2.5.2 的 main/boards/bread-compact-wifi/config.h 與 bread-compact-ml307/config.h。