【AI设计】AI远程调试器

AI智能调试器

基于 ESP32-S3 的无线串口调试器 · 串口桥接 + SWD调试 + 多协议信号监控

ESP32-S3 WiFi + Web 多协议监控

🤖 AI 全流程硬件开发尝试

本项目是一次 AI 驱动硬件开发 的完整实践——从原理图设计、嵌入式软件开发、MCP 协议调试到产品文档撰写，AI 深度参与了每一个环节，探索 AI 辅助硬件开发的可行性与边界。

⚡

AI 设计原理图

通过 EasyEDA API Skill与增强SKILL，AI 自动搜索器件、放置元件、辅助绘制原理图并完成网络连接

💻

AI 开发软件

基于 ESP-IDF 框架，AI 完成 10 个功能模块、16 个源文件、约 4000 行 C 代码的固件开发

📡

AI MCP 调试

通过 MCP 协议让 AI 直接与硬件通信，实现远程串口调试、信号监控与自动化测试

📄

AI 生成文档

AI 阅读 BOM 表、网表与板级配置源码，自动产出产品介绍页面与技术文档

FEATURES

功能详情

涵盖串口调试、多协议监控、Web管理、AI助手等核心能力

无线串口桥接

TCP 服务器监听端口 3333 ，多客户端同时连接

支持波特率动态切换：9600 / 115200 / 460800 / 921600

2048 字节 Stream Buffer 缓冲，防止数据丢失

RX/TX 字节计数器实时统计

通过 TXS0108E 电平转换器连接目标设备

PWM 信号监控

双沿中断 + esp_timer 时间戳测量，精度高

测量范围：Hz ~ 50kHz PWM 频率 + 占空比

同时支持 PWM 输出 (LEDC)，可生成任意频率/占空比

LCD 菜单实时显示频率与占空比数值

Web 页面与 MCP 均可远程读取 PWM 数据

SPI 总线监控

ESP32 作为 SPI Slave 被动捕获总线数据

同时采集 MOSI (主→从) 和 MISO (从→主) 方向

环形缓冲区存储最近 50 条事务记录，每条最大 64 字节

支持 SPI Master 发送功能，可主动与从设备通信

支持 SPI Mode 0~3，DMA 加速传输

I2C 总线监控

Slave 模式 ：ESP32 作为从设备应答主设备，可靠捕获写入数据

Passive 模式 ：RMT 被动监听，嗅探外部主从通信

记录 7-bit 从地址、读/写方向、数据字节

环形缓冲区存储 50 条事务，每条最大 64 字节

支持 I2C Master 发送/接收，兼容寄存器读写模式

自定义线序

支持自定义IO线序标准接口

自定义SPI线序

自定义IIC线序

自定义PWM线序

自定义串口线序

AI SCHEMATIC DESIGN

AI 原理图设计

AI 通过 EasyEDA API 自动完成从方案设计到原理图绘制的全流程，本项目的硬件原理图完全由 AI 自动生成

✨

AI GENERATED · POWERED BY SKILL

本项目原理图由 AI 自动生成

基于 easyeda-api-skill及easyeda-enhanced-schematic-skill 开源技能，AI 理解需求并查询相关器件及外部电路后通过SKILL辅助绘制生成

→

提供需求

描述硬件功能需求
MCU选型/接口/外设

AI 出方案

AI 分析需求并生成
硬件设计方案文档

AI 画原理图

通过 EasyEDA API
自动放置器件连线

反馈修改

人工审查后提出修改
AI 自动调整设计

输出成果

生成 BOM/网络表
PCB 布局布线

🧠 AI 设计工作流详解

需求分析 ：AI 解析用户描述的硬件功能需求，确定 MCU 型号、接口类型、外设模块

方案设计 ：AI 生成完整硬件设计方案，包含系统架构、BOM 清单、引脚分配、电源设计

器件搜索 ：通过 EasyEDA API 从 LCSC 器件库批量搜索器件，获取 UUID 和封装信息

原理图绘制 ：自动放置器件到原理图，按功能模块分区布局，引脚扇出到网络标签

网络连接 ：自动完成电源网络、信号网络、电平转换通道分配、去耦电容就近放置

迭代优化 ：人工审查后反馈修改意见，AI 自动调整器件选型、引脚分配、电路拓扑

输出验证 ：生成 BOM 清单、网络表 (.enet)、PCB 布局建议，支持 DRC 检查

🎬AI画图

创建工程

提供方案

修改方案

AI 校正

📝 本项目 AI 设计成果

🔌

电源系统

USB-C 输入 → SS34 防反接 → ME6217C33 LDO 3.3V
5V_OUT 通过 J3 为 DUT 供电，完整电源链路设计

🔧

电平转换

TXS0108EQPWRQ1 8 通道双向自动电平转换
7 通道用于 UART+I2C+SPI，1 通道预留扩展

📡

MCU 最小系统

ESP32-S3-WROOM-1U-N16R8
EN/BOOT 上拉、USB 差分走线、去耦电容布局

📊

信号监测

UART 串口桥接 + I2C Slave/Passive 监控
SPI Slave 捕获 + PWM 频率/占空比测量

📱

显示与交互

0.96" ST7735S TFT LCD (SPI 接口)
S8050 NPN 背光驱动 + 3 个用户按键

📨

DUT 接口

HDR2X5 2×5 排针
UART(TX/RX) + I2C(SDA/SCL) + SPI(SCK/MOSI/MISO) + PWM + GND + VDD

USB & 电源模块

电路功能

USB-C 母座 (J1) ：TYPE-C 16PIN 2MD(073)，3A 供电，CC1/CC2 通过 R1/R2 (5.1kΩ) 下拉到 GND，识别为 UFP

防反接保护 (D1) ：SS34 肖特基二极管，阴极输出 5V_OUT (约 4.45V)，防止 DUT 反向馈电，Vf=550mV@3A

LDO 稳压 (U5) ：ME6217C33M5G，5V→3.3V，800mA，SOT-23-5，静态 100μA，CE 接 5V 常开

滤波电容 ：C1(10μF) 5V bulk，C4(100nF) 5V 高频去耦，C5(10μF)+C7(100nF) 3.3V 滤波

DUT 供电 ：5V_OUT 通过 J3 pin9 为目标设备供电，D1 隔离防止反灌

ESP32-S3 主控模块

电路功能

MCU (U2) ：ESP32-S3-WROOM-1U-N16R8，双核 Xtensa 240MHz，16MB Flash + 8MB PSRAM，WiFi+BLE5.0

USB-OTG ：IO19(USB_DM)/IO20(USB_DP) 直连 J1，支持 ROM bootloader 下载和 USB CDC 串口

EN 上拉 (R3) ：10kΩ 上拉到 3V3，无物理 RESET 按键，复位通过 USB-OTG 自动实现

BOOT 上拉 (R4) ：10kΩ 上拉到 3V3，IO0 默认高电平运行，下载模式通过 USB bootloader 触发

去耦电容 ：C2(10μF)+C3(100nF) 紧贴 3V3 引脚，WiFi 峰值 ~500mA 供电稳定

UART1 ：IO47(TX)/IO21(RX) 经 TXS0108E 电平转换连接 DUT，支持 9600~921600

电平转换模块 (TXS0108E)

电路功能

双向电平转换 (U1) ：TXS0108EQPWRQ1，TI 汽车级 AEC-Q100，8 通道自动方向检测，110Mbps

电压范围 ：VCCA=1.4V~3.6V (ESP32 侧接 3V3)，VCCB=1.65V~5.5V (DUT 侧由 J3 pin10 决定)

自动适应 ：无需跳线手动切换，自动适应 DUT 侧 1.65V~5.5V 范围内任意电压

OE 使能 (R5) ：10kΩ 上拉到 3V3，芯片常开，上电内置保护确保输出 Hi-Z

去耦电容 ：C8(100nF) 紧贴 VCCA，C6(100nF) 紧贴 VCCB，确保高速信号完整性

5 通道使用 ：UART(Ch6/7)+I2C(Ch2/3)+SPI(Ch4/5/8)，Ch1 预留扩展

LCD 显示模块

电路功能

LCD 模组 (LCD1) ：HS096T01H13，0.96" TFT，80×160 RGB，ST7735 驱动，SPI 接口，400cd/m²

SPI 连接 ：IO48(MOSI)→SDA, IO45(SCK)→SCL, IO38→DC, IO39→RST, IO40→CS

背光驱动 (Q1) ：S8050 NPN 低边开关，IO41 经 R17(1kΩ) 驱动基极，高电平导通

背光电流 ：3V3→R16(22Ω)→LEDA→LEDK→Q1(C)→GND，LED Vf~2.9V，I~18mA

PWM 调光 ：IO41 输出 PWM 可无级调节亮度，基极电流 2.6mA，hFE=400 远满足饱和

去耦电容 ：C11(100nF) 紧贴 LCD1 FPC 座 VDD 引脚

按键 & DUT 接口模块

电路功能

用户按键 (SW1/SW2/SW3) ：PTS 647 SK70 SMTR2 LFS，4.5×4.5mm SMD，低电平有效，内部上拉

按键功能 ：SW1(IO1)=上翻/长按AP模式，SW2(IO2)=确认/返回，SW3(IO42)=下翻/长按切波特率

DUT 接口 (J3) ：HDR2X5 2×5 排针，2.54mm，集成 UART+I2C+SPI+PWM+电源

J3 引脚 ：pin1-2=UART，pin3-4=I2C，pin5-7=SPI pin8=PWM，pin9=GND，pin10=DUT VDD

DUT VDD ：J3 pin10 接 U1 VCCB，作为 DUT 侧电平参考 (1.65V~5.5V)，必须连接

PWM 直连 ：J3 pin8 直连 IO18，不经电平转换，高阻被动输入，仅适用于 3.3V

AI SOFTWARE

AI 软件设计

基于 ESP-IDF + FreeRTOS 的模块化 C 语言固件，包含 10 个功能模块、16 个源文件，总计约 4000 行代码

✨

AI GENERATED · POWERED BY SKILL

本项目软件由 AI 自动生成

基于 esp-dev-skill 开源技能，AI 理解需求并设计框架自动完成ESP的软件开发

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软件架构总览

应用层 Application

WiFi Manager

Serial Bridge

LCD Menu UI

Web Server

AI Assistant

中间件层 Middleware

TCP Server

HTTP Server

WebSocket

JSON Protocol

驱动层 Drivers

UART Driver

SPI Driver

GPIO/PCNT

RMT (I2C)

LEDC (PWM)

ESP-IDF / FreeRTOS HAL

🔌 串口桥接 (Serial Bridge)

            serial/serial_bridge.c (180行)
            
            serial/serial_bridge.h

UART1 双向透传，Stream Buffer 缓冲 2048 字节

支持运行时波特率切换：9600/115200/460800/921600

独立 MCP 数据流，不与 Web/TCP 客户端竞争

RX/TX 原子计数器，支持 Web 实时查询

引脚动态重映射 (pin_config_repin)

FreeRTOS 事件队列驱动，8 优先级任务

📱 LCD 菜单系统 (Menu UI)

            lcd/menu_ui.c (650行)
            
            lcd/lcd_driver.c (320行)
            
            lcd/cjk_font.c (中文点阵)
            
            lcd/HZK16 + uni2gb.bin (字库)

9 个菜单页面：主页/状态/数据监控/SWD/配置/PWM/SPI/I2C/AI

80×160 像素，20×5 字符，RGB565 帧缓冲

ST7735S SPI 驱动，20MHz 像素时钟

中文 CJK 字库嵌入 (HZK16)，支持中英文混排

5Hz 渲染任务 (8KB 栈)，S8050 PWM 背光调光

Web 端远程模拟按键 (menu_simulate_button)

🌐 网络服务 (Network)

            net/tcp_server.c — TCP 端口 3333
            
            net/http_status.c — HTTP 端口 80
            
            net/ws_server.c — WebSocket
            
            net/dap_server.c — CMSIS-DAP 端口 5555
            
            net/protocol.h — JSON 协议定义

TCP Server 多客户端广播，原始数据透传

HTTP REST API：/api/status /api/baud /api/send

WebSocket 双向 JSON，base64 编码数据帧

CMSIS-DAP TCP 服务器，兼容 OpenOCD

JSON 协议：uart/cfg/wifi/swd/btn/status 6 种消息类型

📊 信号监控 (Monitors)

            pwm_mon.c — PWM 频率/占空比 (140行)
            
            spi_mon.c — SPI Slave 捕获 (200行)
            
            i2c_mon.c — I2C Slave/Passive (250行)
            
            clk_mon.c — 时钟频率测量

PWM：双沿中断 + esp_timer，Hz~50kHz，支持 LEDC 输出

SPI：硬件 SPI Slave DMA 捕获，环形缓冲 50 条事务

I2C：Slave 模式可靠捕获 + Passive RMT 嗅探

I2C 支持 Master 发送/接收，兼容寄存器读写模式

所有监控器支持 Web/MCP 远程读取和清空

🧱

FreeRTOS 多任务

UI 渲染 (5Hz/8KB栈)
UART 事件 (高优先级)
TCP/HTTP/DAP 服务器
各监控器独立任务

📦

模块化设计

16 个 .c/.h 文件
6 个子目录分层
ESP-IDF 组件化编译
独立头文件 API 定义

🔄

事件驱动架构

UART 事件队列
GPIO 中断 (按键/PWM)
WiFi 事件回调
WebSocket 异步推送

💾

NVS 持久化

WiFi 凭据存储
引脚功能映射
波特率配置
跨重启自动恢复

🌐

多协议并行

TCP:3333 (串口透传)
HTTP:80 (Web 管理)
WebSocket:80 (实时)
TCP:5555 (CMSIS-DAP)

🧩

嵌入式资源

HZK16 中文字库 (260KB)
uni2gb 映射表 (130KB)
EMBED_FILES 编译进固件
PSRAM 帧缓冲分配

3D DESIGN

3D 外壳设计

上下壳体分体设计，3D 渲染效果展示，包含分解视图和各角度细节

💠 分解视图

上下壳体分离状态，展示内部 PCB 板卡安装结构和各部件装配关系

🗖 顶壳

LCD 显示窗口

3 个按键开口

PCB限位槽设计

🗕 底壳

正面：PCB 安装槽位 + 螺丝柱定位

背面：USB-C 开口 + J3 排针出口 + 防滑脚垫位

铭牌区域预留，可标注产品信息

📐

分体设计

上下壳体扣合
螺丝固定

📏

紧凑尺寸

便携手持
口袋大小

🧱

卡扣定位

PCB 精准固定
无需额外支架

🔧

易拆装

螺丝刀即可
维护方便

📐 壳体开口与装配说明

顶壳开口

LCD 显示窗口：对应 0.96" TFT LCD 位置，透明或开窗

SW1/SW2/SW3 按键孔：3 个圆形开口，直径约 5mm

散热孔：顶部或侧面开孔，WiFi 工作时散热

底壳开口

USB-C 接口：底侧或侧面开口，Type-C 16PIN 母座

J3 排针出口：2×5 排针引出，杜邦线连接 DUT

防滑脚垫：底部 4 个脚垫位，增加桌面稳定性

螺丝孔：4 角螺丝固定上下壳体

MCP PROTOCOL

MCP 协议集成

通过 Model Context Protocol 让 AI 助手直接与硬件设备通信，实现远程串口调试、信号监控和协议分析

✨

AI GENERATED · POWERED BY MCP

本项目支持MCP实现AI调试

基于 wireless-debugger 开源MCP工具，AI 可以直接访问获取数据实现远程AI调试

→

通信架构

🤖

AI 助手

→

📡

MCP Server

→

🌐

HTTP REST

→

📡

ESP32 设备

→

🔌

DUT 硬件

MCP 协议

              JSON-RPC over stdio
            

AI 工具 ↔ MCP Server

HTTP REST

              GET/POST JSON
            

MCP Server ↔ ESP32

硬件接口

              UART/SPI/I2C/PWM
            

ESP32 ↔ DUT 目标设备

可用工具 (Tools)

连接管理

connect_device(ip)连接设备，首次需提供 IP

disconnect_device()断开当前连接

get_status()WiFi/IP/波特率/收发计数

串口操作

read_serial(max)读取串口数据（独立缓冲区）

send_serial(data)发送串口数据

set_baud(baud)设置波特率

PWM / SPI / I2C

read_pwm() / send_pwm()PWM 读/发

read_spi() / send_spi()SPI 读/发

read_i2c() / send_i2c()I2C 读/发

系统管理

get_pins() / set_pins()引脚协议分配

press_button(btn)模拟按键

clear_buffer()清空缓冲区

远程数据采集演示

串口数据采集

AI 读取 DUT 串口输出

PWM 信号分析

AI 读取频率和占空比

SPI 总线监控

AI 捕获 SPI 事务

I2C 总线监控

AI 捕获 I2C 通信

🔧 安装配置

安装依赖 ：pip install mcp httpx

Claude Code ：claude mcp add wireless-debugger -- python mcp_server.py

Claude Desktop ：编辑 claude_desktop_config.json 添加 mcpServers

Cursor ：编辑 ~/.cursor/mcp.json 添加配置

首次连接 ：AI 自动询问设备 IP，输入后保存到 mcp_config.json

自动重连 ：下次启动自动加载已保存的 IP

📁 MCP Server 文件

              mcp/
            
                ├── mcp_server.py
              
                主程序
              
                FastMCP 服务器，18 个工具 + 1 个资源
              
                ├── requirements.txt
              
                依赖
              
                mcp>=1.0.0, httpx>=0.27.0
              
                ├── mcp_config.json
              
                配置
              
                设备 IP (首次连接后自动生成)
              
                └── config.json
              
                模板
              
                Claude Desktop 配置示例

💡 应用场景

🔌

远程串口调试

AI 通过 MCP 读取 DUT 串口输出，分析日志，发送命令控制设备，无需坐在设备旁边

📊

自动化测试

AI 编写测试脚本，通过 MCP 批量发送 SPI/I2C 命令，自动验证硬件响应

🔧

故障诊断

AI 读取 PWM/SPI/I2C 信号数据，自动分析异常波形、时序问题、通信错误

📚

数据记录

MCP 持续采集传感器数据（I2C/SPI），AI 实时分析趋势并生成报告

🧩

硬件验证

新 PCB 打样后，AI 通过 MCP 自动测试所有接口（UART/SPI/I2C/PWM），快速验证硬件

🤖

AI 驱动开发

结合 EasyEDA MCP + 本项目 MCP，AI 从原理图设计到硬件调试全流程自动化

QUICK START

快速入门

三步完成编译烧录，快速体验无线调试器全部功能

环境准备

安装 ESP-IDF v5.x 开发环境
克隆项目源码到本地

编译烧录

idf.py build 编译固件
idf.py flash 烧录到 ESP32-S3

连接使用

连接目标设备到 J3 排针
通过 WiFi 或 USB 开始调试

⚡ 编译命令

          idf.py set-target esp32s3
          
          idf.py build
          
          idf.py flash monitor

⚡ 编译环境与依赖

框架 ESP-IDF v5.x + FreeRTOS

目标芯片 ESP32-S3 (idf.py set-target esp32s3)

关键组件 esp_wifi, esp_http_server, esp_lcd, esp_driver_uart/spi/i2c/rmt/ledc/gpio, nvs_flash, lwip

自定义组件 esp_lcd_st7735 (components/ 目录下的 ST7735S LCD 驱动)

分区方案 factory 3MB (固件) + spiffs 13MB (存储)

编译命令 idf.py build && idf.py flash monitor

📶在线烧录 (无需搭建环境)

嘉立创 EDA Wiki 提供在线 ESP 烧录工具，浏览器直接烧录固件

无需安装 ESP-IDF 开发环境，适合快速验证和量产烧录

支持 ESP32 / ESP32-S2 / ESP32-S3 / ESP32-C3 全系列芯片

USB 连接设备，选择固件 bin 文件，一键烧录

🔗 前往嘉立创 Wiki 在线烧录

LINKS

序号	文件名称	下载次数
1	顶壳.STL	2
2	底壳.STL	2

工程标签

ESP系列

WiFi/以太网

DIY设计

简介

基于 ESP32-S3 的无线AI调试器 · 串口桥接 + 多协议信号AI监控，支持MCP协议接入AI代理

开源协议

GPL 3.0

描述

AI智能调试器

🤖 AI 全流程硬件开发尝试

功能详情

无线串口桥接

PWM 信号监控

SPI 总线监控

I2C 总线监控

自定义线序

AI 原理图设计

USB & 电源模块

ESP32-S3 主控模块

电平转换模块 (TXS0108E)

LCD 显示模块

按键 & DUT 接口模块

AI 软件设计

3D 外壳设计

MCP 协议集成

可用工具 (Tools)

远程数据采集演示

快速入门

相关链接

设计图

BOM

3D模型

附件

知识产权声明&复刻说明

底部导航