ESP-SensairShuttle：可更换传感模块的开发套件

ESP-SensairShuttle：多模态感知与 AI 交互开发板

项目简介

ESP-SensairShuttle 是乐鑫与 Bosch Sensortec 联合推出的一款面向环境感知、动作识别与多模态人机交互场景的开发板，适合用于 AI 玩具、智能家居、健康运动、交互终端、教育实验 等应用方向。

开发板以 ESP32-C5-WROOM-1-N16R8 模组为核心，支持 2.4 GHz / 5 GHz 双频 Wi-Fi 6、Bluetooth 5 (LE)、Zigbee 与 Thread，兼顾无线连接能力与低功耗边缘智能应用需求。

整板采用“主板 + 可更换传感器子板”的模块化设计，核心资源包括：

• ESP32-C5-WROOM-1-N16R8：主控模组，内置 16 MB Flash 与 8 MB PSRAM
• Bosch Shuttle Board 接口：支持连接 Shuttle Board 3.0 传感器子板
• 1.83 英寸 LCD 屏幕：分辨率 240 x 284，用于数据显示与交互界面展示
• 麦克风与扬声器接口：支持语音输入与音频播放
• USB-C 接口：用于供电、下载、调试与电池充电
• 锂电池接口：支持接入 3.7 V 锂电池
• 扩展接口：包含外置 I2C 接口、外置引脚接口、RGB 灯带接口

借助不同的传感器子板，ESP-SensairShuttle 可以在同一硬件平台上快速切换空气质量检测、动作姿态识别、方向感知、磁场检测、语音交互与图形界面显示等功能，适合快速验证多传感融合与智能交互方案。

外壳展示

除了主板本体外，项目还提供了配套外壳方案。装配外壳后，整机在观感、保护性与可展示性上都会更完整，适合用于桌面演示、样机封装和便携式交互设备开发。

组件介绍

参考官方文档中的组件介绍，ESP-SensairShuttle 主板与配套子板的核心组成如下：

组件	说明
ESP32-C5-WROOM-1-N16R8	主控模组，集成 16 MB Flash 与 8 MB PSRAM，支持 2.4 / 5 GHz Wi-Fi 6、Bluetooth 5 (LE)、Zigbee、Thread。
External Pin Interface	4 Pin 外置引脚接口，提供 GPIO5、GPIO4、VDD、GND，便于连接通用外设。
I2C Interface	4 Pin 外置 I2C 接口，用于扩展 I2C 传感器或其他从设备。
RGB Interface	3 Pin RGB 灯带接口，支持连接 WS2812 等可编程 RGB 灯带。
LCD Connector	LCD 屏幕连接器，用于连接配套 1.83 英寸、240 x 284 分辨率显示屏。
Boot Button	下载按键，用于进入下载模式，配合固件烧录与调试。
Power Indicator LED	电源指示灯，用于显示开发板当前供电状态。
Power Switch	电源开关，用于控制整板电源通断。
Battery Connector	锂电池接口，支持接入 3.7 V 电池，接口规格为 HC-1.25-2P。
Mic Connector	麦克风接口，用于连接外部麦克风模组，接口规格为 HC-1.25-2P。
Speaker Connector	扬声器接口，用于连接外部扬声器，接口规格为 HC-1.25-2P。
Type-C Port	USB-C 接口，支持供电、下载、调试以及电池充电。
Shuttle Board Connector	9+7 Pin 1.27 mm Shuttle Board 接口，用于连接 ShuttleBoard-BME690 或 ShuttleBoard-BMI270 & BMM350。
BME690 传感器子板	用于环境感知，支持温湿度、气压与气体相关数据采集，支持 I2C / SPI 通信。
BMI270 传感器	提供加速度与角速度检测能力，适用于动作识别、姿态分析等场景，支持 I2C / SPI。
BMM350 传感器	提供磁场检测能力，可用于方向感知与磁场信息采集，支持 I2C 通信。
LCD Screen	配套屏幕采用 ST7789P3 驱动芯片，使用 4-line SPI 接口，屏幕电源可由 GPIO5(PWR_CTRL) 控制。

下图为开发板配套的 1.83 英寸 LCD 显示模组，适合用于显示传感器数据、菜单界面和交互状态信息。

版本历史

1. v1.0
   • 首次开源版本
   • 基于 ESP32-C5 的多模态感知开发板方案
   • 支持 Bosch Sensortec Shuttle Board 3.0 传感器子板

功能展示

通过使用 ESP-SensairShuttle，开发者可以围绕“感知 + 连接 + 交互”快速构建完整的智能终端原型。搭配不同的传感器子板与外设后，可实现空气质量监测、动作识别、姿态检测、方向感知、语音播报、屏幕交互等功能。

环境感知

搭配 Shuttle Board-BME690 后，开发板可实现对空气环境的多维感知，适用于室内环境监测、空气质量终端、智能家居联动等场景。

核心能力：

• 温湿度检测：实时获取环境温度与湿度信息
• 气压检测：用于环境变化趋势判断
• VOC / 气体感知：适合空气质量评估与场景感知
• 环境状态展示：通过 LCD 实时显示感知结果

应用优势：

• 便于构建桌面环境监测终端
• 可与云端或本地算法结合，做空气质量分级判断
• 支持无线联网，适合接入家庭或办公物联网系统

动作与姿态识别

搭配 Shuttle Board-BMI270 & BMM350 后，可实现加速度、角速度与地磁信息融合，适用于动作检测、姿态识别、方向感知、手势交互等应用。

核心能力：

• 动作检测：识别移动、晃动、抬起、翻转等动作
• 姿态判断：分析设备静止或运动时的空间姿态
• 方向感知：结合磁场信息实现朝向判断
• 运动数据采集：适合算法验证与交互实验

典型应用：

• 体感交互设备
• 运动健康记录终端
• 智能玩具与姿态反馈装置
• 基于方向或手势的无线控制器

多模态交互

ESP-SensairShuttle 集成显示、音频、无线连接与传感扩展能力，可作为多模态交互终端的基础平台。

功能特性：

• 图形界面显示：通过 LCD 展示传感器数据、状态信息与菜单界面
• 语音交互扩展：支持外接麦克风和扬声器
• 联网能力：支持 Wi-Fi、BLE、Zigbee、Thread
• 便携供电：支持 USB-C 与锂电池双供电方式

应用方向：

• AI 玩具
• 智能家居控制面板
• 便携式环境检测终端
• 教学与原型验证平台

Factory Demo 演示

官方提供了基于该开发板的 Factory Demo 示例，可用于快速验证整板的显示、传感器、交互与连接能力。

适合用于：

• 硬件点亮与功能自检
• 作为二次开发的基础工程
• 快速熟悉各接口与外设工作状态

硬件要求

主控与无线能力

• 主控模组：ESP32-C5-WROOM-1-N16R8
• 无线连接：Wi-Fi 6 / Bluetooth LE / Zigbee / Thread

传感器子板

开发板支持 Bosch Sensortec Shuttle Board 3.0 接口，可选传感器子板包括：

• Shuttle Board-BME690：用于空气环境感知
• Shuttle Board-BMI270 & BMM350：用于动作、姿态与地磁感知

显示与音频

• 显示屏：1.83 英寸 LCD
• 分辨率：240 x 284
• 音频：支持连接麦克风与扬声器

扩展接口

• USB-C：供电、下载、调试、充电
• 电池接口：支持 3.7 V 锂电池
• 外置 I2C 接口
• 外置 GPIO 接口
• RGB 灯带接口

供电方式

可通过以下方式为开发板供电：

• 使用 USB-C 数据线 连接电脑或 5 V 电源适配器
• 使用 3.7 V 锂电池 进行便携供电

> 建议在连接电池前确认接口极性与电池规格，首次调试优先使用 USB-C 供电。

开发环境

• 框架环境：ESP-IDF 快速开始
• 串口连接说明：建立串口连接

硬件电路介绍

参考官方文档中的 Hardware Reference 部分，ESP-SensairShuttle 的硬件电路围绕“主控、供电、显示、传感器扩展、外设接口”展开设计，适合快速做原型验证和二次开发。

功能框图说明

• ESP32-C5-WROOM-1-N16R8 作为整板主控，负责无线连接、图形显示控制、传感器数据采集与应用逻辑处理。
• Shuttle Board Connector 用于连接 Bosch Shuttle Board 3.0 传感器子板，实现环境或动作感知能力扩展。
• LCD 接口 连接 1.83 英寸显示屏，用于本地人机交互与状态显示。
• USB-C 与电池电路 共同组成供电系统，兼顾桌面调试与便携供电。
• I2C / RGB / 外置 GPIO 接口 用于接入更多传感器、灯效模块和外部控制电路。

关键电路说明

电路模块	说明
Type-C 电路	负责 USB 供电、下载与调试连接，也是整板外部 5 V 供电入口。
LCD 接口电路	通过 4-line SPI 与 LCD 通信，屏幕供电由 PWR_CTRL(GPIO5) 控制，便于做低功耗管理。
电源开关电路	负责整板上电与断电控制，便于便携场景下的人机操作。
电池充电电路	支持 3.7 V 锂电池 接入与充电管理，实现移动供电方案。
Shuttle Board 接口电路	为 BME690、BMI270、BMM350 等子板提供机械与电气连接基础。
I2C / RGB / 外置引脚电路	用于外部传感器、RGB 灯带和 GPIO 模块扩展，提高系统可玩性与可扩展性。

Type-C 电路

Type-C 电路负责为开发板提供 USB 供电入口，同时承担固件下载、串口调试和电池充电输入等功能，是整板上电和开发调试的核心入口。

LCD 接口电路

LCD 接口电路用于驱动配套的 1.83 英寸 ST7789P3 屏幕，分辨率为 240 x 284，使用 4-line SPI 通信，适合构建本地图形界面与状态显示系统。

电源与电池相关电路

电源开关电路负责整板启停控制，电池充电电路则负责对外接锂电池进行充电管理。这一组合让开发板既能通过 USB-C 桌面使用，也能在脱离线缆后以电池方式运行。

Shuttle Board 接口电路

Shuttle Board 接口电路用于连接 Bosch Shuttle Board 3.0 生态下的各类传感器子板，使主板能快速切换不同感知能力，降低原型验证门槛。

I2C / RGB / 外置引脚接口电路

该部分电路整合了 I2C 接口、RGB 接口与外置 GPIO 接口，便于连接外部传感器、灯带与扩展模块，适合用于教学、演示和功能扩展开发。

复刻教程

在装配或复刻前请准备以下材料及部件：

序号	描述
1	ESP-SensairShuttle 主板 PCBA
2	Bosch Shuttle Board 3.0 传感器子板
3	1.83 英寸 LCD 屏幕
4	USB-C 数据线
5	3.7 V 锂电池（可选）
6	麦克风与扬声器模组（按需求选配）
7	RGB 灯带（可选）

3D 结构文件

如果你希望为开发板配套打印外壳或整理整机结构，可以直接使用官方整理好的 3D 结构文件：

• ESP-SensairShuttle 外壳 3D 结构文件

该链接中包含适配 ESP-SensairShuttle 的外壳结构资源，适合用于样机装配、桌面展示和便携式整机封装。

装配步骤

1. 将所选 Shuttle Board 3.0 传感器子板正确安装到主板接口上。
2. 按需连接 LCD、麦克风、扬声器、RGB 灯带 等外设。
3. 使用 USB-C 数据线 为开发板供电，并进行烧录与调试。
4. 如需便携使用，可再接入 3.7 V 锂电池。
5. 烧录官方示例或 Factory Demo，验证传感器、显示与音频功能是否正常。

复刻建议

投板 / 焊接注意事项：

1. 优先确认 Bosch Shuttle Board 3.0 接口的机械尺寸与引脚兼容性
2. 确认 LCD、音频接口、电池接口 的连接方向与排线定义
3. 使用电池供电前，务必确认电池电压范围与正负极
4. 若用于长期运行，建议评估整机功耗与散热设计

技术交流群

若在复刻工作中遇到任何问题，欢迎加入官方技术交流群，与其他开发者实时探讨、共解难题。

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