ESP32-S31 FUNCTION BOARD

ESP32‑S31 FUNCTION BOARD V1.0

项目简介

ESP32‑S31 FUNCTION BOARD V1.0 是基于乐鑫新一代 ESP32‑S31 RISC‑V SoC 打造的多功能开源原型开发板。板载 AMOLED 显示、完整音频通路、丰富人机交互、SD 存储、摄像头扩展等外设，专为 AIoT、GUI 交互、音频应用、端侧视觉原型验证设计。硬件由嘉立创 EDA 绘制，原理图完整开源，可直接用于打板制作。

ESP32‑S31 采用双核 RISC‑V 架构，最高 320 MHz 主频，支持 Wi‑Fi 6、蓝牙 5.4（LE Audio）、Zigbee/Thread，内置硬件 JPEG 编解码、DVP 摄像头接口、高速 USB‑HS，算力与多媒体能力相比前代芯片大幅提升。本板将常用外设高度集成，降低 ESP32‑S31 的硬件原型开发门槛。

硬件特性

主控与电源

- 主控：ESP32‑S31，双核 RISC‑V，最高 320 MHz，支持 DDR‑PSRAM 扩展，60 路 GPIO；集成 Wi‑Fi6 / BLE5.4 / 802.15.4 多协议无线，内置硬件 JPEG 编解码、2D 图形加速单元。

- 供电方式：Type‑C USB 供电；搭载 CH343P 高速 USB 转串口芯片，负责固件烧录与串口日志输出；LM66200 实现 USB 供电路径管理与输出限流保护。

- 电源系统：5V 转 3.3V DCDC 降压电路，搭配多级电源滤波，保证系统稳定工作；板载 WS2812 可编程 RGB 灯珠，用于设备状态指示。

- 功能按键：BOOT 下载按键、硬件复位按键，方便固件烧录调试与系统重启。

显示模块

- 搭载 1.60 英寸 AMOLED 显示屏，分辨率 320×360，QSPI 接口驱动，支持 TE 画面刷新同步信号；引出 MTP 触控接口，可外接触控面板，适合 LVGL 图形界面开发。

音频子系统

- 音频硬件方案：ES8311 音频 CODEC + NS4150B D 类功放。ES8311 为低功耗 24bit 音频编解码器，I2C 配置、I2S 音频接口，支持麦克风录音与音频解码输出；NS4150B D 类功放最大 3W 输出功率，可直接驱动扬声器。

- 预留麦克风输入位，可实现录音、语音采集、音频播放等功能。

- 板载蜂鸣器电路，可输出提示音、告警音效；配合 ESP32‑S31 蓝牙能力，可快速开发 LE‑Audio 蓝牙音频相关项目。

人机交互外设

- EC11 旋转编码器，用于菜单导航、参数调节。

- 2×4 共 8 路按键：使用 74HC165 并行转串行移位寄存器 扩展按键输入，仅占用少量主控 GPIO，节约 IO 资源。

存储 & 视觉扩展

- SD 卡接口，支持 SD 存储卡，可存放图片、音频、运行日志等本地数据。

- DVP 摄像头接口，对接 ESP32‑S31 硬件摄像头控制器，支持图像采集、硬件 JPEG 编解码，用于端侧视觉 AI 原型验证。

通信接口

1. CH343P USB 转串口：固件下载、串口调试日志输出

2. ESP32‑S31 内置高速 USB2.0‑HS OTG，可自定义 USB 设备功能

3. I2C、SPI 总线测试点全部引出，方便外接传感器与各类扩展模块

适用项目场景

1. ESP32‑S31 平台学习：熟悉乐鑫新一代 RISC‑V 芯片，开展 ESP‑IDF 软硬件开发实践

2. GUI 图形开发：LVGL 图形界面调试，AMOLED 交互产品原型验证

3. 音频应用开发：本地播放器、录音设备、语音采集、LE‑Audio 蓝牙音频终端

4. AIoT 与端侧视觉：摄像头图像采集、硬件 JPEG 编解码、轻量级视觉 AI 原型

5. DIY 智能交互设备：自制控制面板、便携交互装置、物联网终端原型

开源说明

硬件版本：V1.0

绘制工具：嘉立创 EDA

开源交付文件：原理图 PDF、嘉立创 EDA 源工程文件

⚠️ 使用注意事项

1. V1.0 属于原型开发板，打板之前请仔细复核原理图、器件参数以及引脚定义。

2. 焊接前核对 BOM 物料，确认器件封装；ESP32‑S31 为全新芯片，注意采购渠道；ES8311、NS4150B 请确认物料选型无误。

3. 本项目仅用于学习参考，打板、焊接以及实际使用带来的风险由使用者自行承担。

4. 欢迎 Fork 项目进行二次修改；个人学习可以免费使用，商用场景请自行完成完整的硬件可靠性评估。

快速上手

1. 使用 Type‑C 线缆连接开发板与电脑，安装 CH343P 驱动程序。

2. 按住 BOOT 按键，按下复位按键释放，进入固件烧录模式。

3. 使用 ESP‑IDF 烧录固件，依次调试屏幕、编码器、按键、ES8311+NS4150B 音频、SD 卡、摄像头等外设。

4. 软件开发可基于官方 ESP32‑S31 SDK，音频部分可以使用esp_codec_dev组件快速开发。

致谢

本项目开源分享，希望给嵌入式爱好者提供一套硬件参考方案。欢迎反馈硬件问题，提出改进建议。