ESP32-S3-AMOLED-1.91
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产品介绍
产品简介
ESP32-S3-AMOLED-1.91 是一款由微雪 (Waveshare) 设计的低成本、高性能、扩展性强的ESP32_GUI开发板。具有触摸版本和不带触摸版本两个版本，均支持 2.4GHz WiFi 和 BLE 5，集成大容量 Flash 和 PSRAM，板载RTC、IMU、 1.91 英寸AMOLED屏，外露UART、GPIO、I2C、USB总线接口，同时我们还提供大量例程和技术支持，可供你快速开发自动化、物联网产品。
产品特性
- 搭载高性能 Xtensa 32 位 LX7 双核处理器，主频高达 240MHz
- 支持 2.4 GHz Wi-Fi (802.11 b/g/n) 和 Bluetooth 5 (LE)，板载天线
- 内置 512KB SRAM 和 384KB ROM，叠封 16MB Flash 和 8MB PSRAM
- 板载 1.91 英寸宽电容AMOLED屏，536 × 240 分辨率，65K 彩色
- AMOLED屏显示使用 QSPI接口，提升速度的同时节省大量IO
- 触摸版本使用 I2C接口与触摸芯片进行通信，支持 5 点触控、中断输出
- 板载 IMU、SD卡座；外观采用开发板形式，外露大量GPIO，使之满足各种场合
资源简介
接口介绍
产品尺寸
AMOLED参数
版本选择
无触控板本
无触控带排针版本
带触控版本
带触控带排针版本
使用说明
ESP32-S3-AMOLED-1.91 目前提供 Arduino IDE 和 ESP-IDF 两种开发工具和框架，提供了灵活的开发选择，你可以根据项目需求和个人习惯选择适合的开发工具。
开发工具介绍
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Arduino IDEArduino IDE是一款便捷灵活、方便上手的开源电子原型平台。不需要太多基础，简单学习后，你也可以快速地进行开发。同时，Arduino 拥有庞大的全球用户社区，提供了海量的开源代码、项目示例和教程，还有丰富的库资源，封装了复杂功能，让开发者能快速实现各种功能。 |
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ESP-IDFESP-IDF，全称Espressif IDE，是乐鑫科技为 ESP系列芯片推出的专业开发框架。它使用C语言开发，包括编译器、调试器、烧录工具等，可在命令行下或使用集成开发环境（如 Visual Studio Code 配合 Espressif IDF 插件）进行开发，插件提供代码导航、项目管理、调试等功能。 |
这两种开发方式各有其优势，开发者可以根据自身需求和技能水平进行选择。Arduino 适合初学者和非专业人士，因其简单易学、上手快。而对于有专业背景或对性能要求较高的开发者，ESP-IDF 是更好的选择，它提供了更高级的开发工具和更强的控制能力，适用于复杂项目的开发。
器件准备
- ESP32-S3-AMOLED-1.91 x1
- SD卡 x1
- USB线 type A公口 转 Type C公口 x1
Arduino开发
本章介绍 Arduino 环境搭建，包括 Arduino IDE、ESP32板管理、相关库的安装，程序编译下载及示例程序测试，帮助用户掌握开发板，便于二次开发。
环境搭建
下载和安装 Arduino IDE
- 点击访问Arduino官网，选择对应的系统和系统位数下载。
- 运行安装程序，全部默认安装即可。
安装 Arduino-ESP32
- ESP32相关主板在Arduino IDE使用，须先安装“esp32 by Espressif Systems”库。
- 国内部分区域安装，一般推荐“离线安装”， 若离线安装失败，则使用“在线安装”。
- 安装 Arduino-ESP32教程，详见：Arduino 板管理教程
- ESP32-S3-AMOLED-1.91 开发板离线包，点击此处下载：esp32_package_3.0.7_arduino离线包
| 板名称 | 板安装要求 | 版本号要求 |
|---|---|---|
| ESP32-S3-AMOLED-1.91 | “离线”安装/“在线”安装 | 3.0.7 |
安装库
- 在安装 Arduino 库时，通常有两种方式可供选择：在线安装 和 离线安装。若库安装要求离线安装，则必须使用提供的库文件。
对于大多数库，用户可以通过 Arduino 软件的在线库管理器轻松搜索并安装。然而，一些开源库或自定义库未被同步到 Arduino 库管理器中，因此无法通过在线搜索获取。在这种情况下，用户只能通过离线方式手动安装这些库。 - 库安装教程，详见：Arduino 库管理教程
- ESP32-S3-AMOLED-1.91 库文件存放于示例程序中，点击此处跳转：ESP32-S3-AMOLED-1.91示例程序
| 库名称 | 说明 | 版本 | 库安装要求 |
|---|---|---|---|
| LVGL | 图形库 | v8.4.0 | “离线”安装 |
运行第一个 Arduino 程序
新建工程
- 运行Arduino IDE，选择
File->New Sketch
- 输入代码：
void setup() {
// put your setup code here, to run once:
Serial.begin(115200);
}
void loop() {
// put your main code here, to run repeatedly:
Serial.println("Hello, World!");
delay(2000);
}
- 保存代码工程，选择
File->Save As...；在弹出的菜单选择保存工程路径，并输入工程名，如 Hello_World，点击保存
编译和烧录程序
- 选择对应的开发板，以ESP32S3主板为例：
①. 点击选择下拉框选项“Select Other Board and Port”；
②. 搜索需要的开发板型号“esp32s3 dev module”并选择；
③. 选择COM口；
④. 保存选择。
- 若ESP32S3主板只有USB口，须打开（Enable）USB CDC，如下图所示：
- 编译并上传程序：
①. 编译程序；②. 编译并下载程序；③. 下载成功。
- 打开串口监视窗口，程序每隔2秒会打印“Hello World!”，运行情况如下所示：
示例程序
| 示例程序 | 基础例程说明 | 依赖库 |
|---|---|---|
| ADC | 读取系统当前的电压值 | - |
| I2C_QMI8658 | 打印IMU发出来的原始数据 | - |
| LVGL | LVGL例程 | LVGL |
| SPI_SD | 加载显示SD卡的信息 | - |
| WIFI_STA | 设置为STA模式，可接入WiFi获取IP地址 | - |
| WIFI_AP | 设置为AP模式，可获取接入设备的IP地址 | - |
| Arduino_Playablity | 可玩性程序例程 | - |
Arduino 工程参数设置
ADC
【硬件连接】
- 使用USB线把板子接入电脑
【代码分析】
adc_bsp_init(void)：初始化 ADC1，包括创建 ADC 单次触发单元并配置 ADC1 的通道 0。adc_get_value(float *value,int *data)：读取 ADC1 通道 0 的值，并根据参考电压和分辨率计算出对应的电压值存储在传入的指针指向的位置，如果读取失败则存储 0。adc_example(void* parmeter)：初始化 ADC 后，在一个无限循环中通过读取GPIO1上的ADC通道的值，并打印出原始 ADC 值和计算得到的系统电压值，每 1 秒执行一次。
【运行效果】
- 打开串口监控，可以看到打印输出的ADC的值和电压，如下图所示：
- ADC采样值是2518左右，实际电压大于3.3V，是因为经过电池芯片的升压，若想具体分析，可以查看原理图
I2C_QMI8658
【硬件连接】
- 使用USB线把板子接入电脑
【代码分析】
qmi8658c_example(void* parmeter)：该函数初始化 QMI8658 设备，在无限循环中读取并打印加速度计、陀螺仪数据和温度数据，每 1 秒执行一次，旋转板子的过程中陀螺仪数据随着旋转越快而越大，加速度计会根据当前的位置计算出对应的加速度。
【运行效果】
- 打开串口监控，可以看到打印输出的IMU发出来的原始数据(欧拉角需要自己转换)，如下图所示：
- 数据每隔 1 秒输出一次，若需修改或参考，可直接进入 qmi 源文件进行操作。
LVGL
【硬件连接】
- 使用USB线把板子接入电脑
【代码分析】
针对 LVGL，lvgl_conf.h 是其配置文件，下面对一些常用内容进行说明。
/*Color depth: 1 (1 byte per pixel), 8 (RGB332), 16 (RGB565), 32 (ARGB8888)*/
#define LV_COLOR_DEPTH 16//Color depth, a macro definition that must be concerned with porting LVGL
#define LV_MEM_CUSTOM 0
#if LV_MEM_CUSTOM == 0
/*Size of the memory available for `lv_mem_alloc()` in bytes (>= 2kB)*/
#define LV_MEM_SIZE (48U * 1024U) /*[bytes]*/
/*Set an address for the memory pool instead of allocating it as a normal array. Can be in external SRAM too.*/
#define LV_MEM_ADR 0 /*0: unused*/
/*Instead of an address give a memory allocator that will be called to get a memory pool for LVGL. E.g. my_malloc*/
#if LV_MEM_ADR == 0
#undef LV_MEM_POOL_INCLUDE
#undef LV_MEM_POOL_ALLOC
#endif
#else /*LV_MEM_CUSTOM*/
#define LV_MEM_CUSTOM_INCLUDE <stdlib.h> /*Header for the dynamic memory function*/
#define LV_MEM_CUSTOM_ALLOC malloc
#define LV_MEM_CUSTOM_FREE free
#define LV_MEM_CUSTOM_REALLOC realloc
#endif /*LV_MEM_CUSTOM*/
//The above section is mainly for LVGL memory allocation,
//which defaults to lv_mem_alloc() versus lv_mem_free().
还有一些LVGL的demo、文件系统都可以在conf配置文件里面设置。
【代码修改】
- 不带触摸的板子需要在main函数所在的文件找到
EXAMPLE_USE_TOUCH把1改成0 - 带触摸的板子需要在main函数所在的文件找到
EXAMPLE_USE_TOUCH把0改成1
#define EXAMPLE_USE_TOUCH 0
【运行效果】
LVGL例程对RAM和ROM要求比较高，所以必须要按照环境搭建的要求来配置程序烧录完成后，设备的运行效果如下（如果是带触摸的板子需要把宏定义 EXAMPLE_USE_TOUCH 修改为1）：
SPI_SD
【硬件连接】
- 板子装上SD卡（必须先插入容量小于64G的SD卡），使用USB线把板子接入电脑（如果是V1板子需要注释宏定义VersionControl_V2，默认开启）
【代码分析】
SD_card_Init(void)：该函数根据不同的配置来初始化 SD 卡，包括配置挂载参数、主机和卡槽参数，然后尝试挂载 SD 卡，若成功则打印卡信息和容量大小。
【运行效果】
- 点击串口监控设备，可以看到输出的SD卡的信息，practical_size是SD卡的实际容量，如下图所示：
WIFI_STA
【硬件连接】
- 使用USB线把板子接入电脑
【代码修改】
该工程实现芯片处于STA模式下连接WIFI而且获取到IP地址，在编译、下载固件之前，需要修改一些代码，此处修改成所处环境可用的WIFI路由器名字和密码。
【代码分析】
wifi_init(void)：该函数用于初始化 ESP32 的 Wi-Fi 连接。它将 ESP32 设置为 Wi-Fi 站点模式，尝试连接到指定的 Wi-Fi 网络（通过ssid和password）。如果连接成功，打印本地 IP 地址；如果在一定时间内（20 * 500 毫秒）未能连接成功，则打印连接失败信息。同时，函数还可以设置自动连接和自动重连功能。
【运行效果】
- 芯片处于STA模式下成功连接WIFI，并且点击串口监控设备，可以看到获取到的IP地址。
WIFI_AP
【硬件连接】
- 使用USB线把板子接入电脑
【代码分析】
- 该代码在 ESP32 上初始化串口通信，然后创建一个名为 “bsp_esp_demo”、密码为 “waveshare” 的 WiFi 接入点，程序运行时无其他持续操作在循环中执行。
const char* ssid = "bsp_esp_demo"; const char* password = "waveshare"; WiFi.softAP(ssid,password);
【运行效果】
- 使用手机或其它设备连接WIFI,WiFi名称为 “bsp_esp_demo”、密码为 “waveshare”
Arduino_Playablity
- 我们还提供一些具有可玩性的程序，供大家参考，不过需要注意一点，下面的例程均是基于ESP32_Arduino版本低于V3.0，环境搭建可以参考下面
- 通过下载离线包直接安装2.0.9的环境，下载完成之后双击安装，Arduino2.0.9离线包
- 点击下载需要的库文件，库文件安装方式同上面的Arduino库文件安装一样
- 例程可点击跳转下载，ESP32-S3-AMOLED-1.91-Arduino_Playablity
【硬件连接】
- 使用USB线把板子接入电脑
【运行效果】
RGBpalette
AnimationDemo
SliderControl
ESP-IDF开发
本章介绍 ESP-IDF 环境搭建，包括 Visual Studio、Espressif IDF插件的安装，程序编译下载及示例程序测试，帮助用户掌握开发板，便于二次开发。
环境搭建
下载和安装 Visual Studio
- 打开VScode官网的下载页面，选择对应系统和系统位数进行下载
- 运行安装包后，其余均可以默认安装，但这里为了后续的体验建议，建议在此处勾选框中的1、2、3项
- 第一二项开启后，可以直接通过鼠标右键文件或者目录打开VSCode，可以提高后续的使用体验.
- 第三项开启后，选择打开方式时，可以直接选择VSCode
安装Espressif IDF插件
- 一般推荐“在线安装”， 若因网络因素无法在线安装，则使用“离线安装”。
- 安装Espressif IDF插件教程，详见：安装Espressif IDF插件教程
运行第一个 ESP-IDF 程序
新建项目
创建例程
- 使用快捷键 F1 ，输入esp-idf:show examples projects
- 选择你当前的IDF版本
- 以Hello world例程为例
①选择对应例程
②其readme会说明该例程适用于什么芯片（下文有介绍例程怎么使用与文件结构，这里略）
③点击创建例程
- 选择放置例程的路径，要求无例程同名文件夹
修改COM口
- 此处显示使用对应的COM口，点击可以修改对应COM口
- 请根据设备对应COM口进行选择（可通过设备管理器查看）
- 若出现下载失败的情况请点击复位按键1秒以上或进入下载模式，等待 PC 端重新识别到设备后再次下载
修改驱动对象
- 选择我们需要驱动的对象，也就是我们的主芯片为ESP32S3
- 选择openocd的路径，这里对我们没有影响，所以我们随便选择一个即可
其余状态栏简介
①.ESP-IDF开发环境版本管理器，当我们的工程需要区分开发环境版本时，可以通过安装不同版本的ESP-IDF来分别管理，当工程使用特定版本时，可以通过使用它来切换
②.设备烧录COM口，选择以将编译好的程序烧录进芯片上
③.set-target 芯片型号选择，选择对应的芯片型号，如:ESP32-P4-Nano需要选择 esp32p4 为目标芯片
④.menuconfig，点击修改sdkconfig配置文件内容，项目配置详细资料
⑤.fullclean 清理按钮，当工程编译报错或其他操作污染编译内容时，通过点击清理全部编译内容
⑥. Build 构建工程，当一个工程满足构建时，通过此按钮进行编译
⑦.当前下载方式，默认为UART
⑧.flash烧录按钮，当一个工程Build构建通过时，选择对应开发板COM口，点击此按钮可以将编译好的固件烧录至芯片
⑨.monitor开启烧录口监控，当一个工程Build-->flash后，可通过点击此按钮查看烧录、调试口输出的l0g，以便观察应用程序是否正常工作
⑩.Debug调试
⑪.Build Flash Monitor 一键按钮，用于连续执行Build-->Flash-->Monitor，常被称作小火苗
编译、烧录、串口监视
- 点击我们之前介绍的 编译，烧录，打开串口监视器按键
- 编译可能需要较长时间才能完成，尤其是在第一次编译时
- 在此过程中，ESP-IDF可能会占用大量CPU资源，因此可能会导致系统卡顿
- 若是新工程首次烧录程序，将需要选择下载方式，选择 UART
- 后续也可在 下载方式 处进行修改（点击即可弹出选项）
- 因为板载自动下载电路，无需手动操作即可自动下载
- 下载成功后，自动进入串口监视器，可以看到芯片输出对应的信息并提示10S后重启
使用IDF 示例程序
软件内部打开
- 打开 VScode 软件，选择文件夹打开示例
- 选择提供的 ESP-IDF 下的示例，点击选择文件(位于 示例程序/Demo/ESP-IDF 路径下)
软件外部打开
- 正确选择工程目录，打开工程，否则会影响后续程序编译烧录
- 连接设备后，选择好COM口和型号，点击下方编译并烧录即可实现程序控制
ESP-IDF工程项目详解
- 组件（Component）:ESP-IDF中的组件是构建应用的基本模块，每个组件通常是相对独立的代码库或库，能实现特定的功能或服务，可以被应用程序或是其他组件重复使用，类似于Python开发中的库的定义。
- 组件的引用：Python开发环境中引入库只需要“import 库名或路径”即可，而ESP-IDF基于C语言基础，引入库是通过
CMakeLists.txt进行配置和定义的。 - CmakeLists.txt的作用：ESP-IDF编译时编译工具
CMake会首先通过读取工程目录的顶层CMakeLists.txt的内容来读取构建规则，识别需要编译的内容。当在CMakeLists.txt中引入了需要的组件、程序后，编译工具CMake会根据索引导入每个所需要编译的内容。编译过程如：
- 组件的引用：Python开发环境中引入库只需要“import 库名或路径”即可，而ESP-IDF基于C语言基础，引入库是通过
示例程序
| 示例程序 | 基础例程说明 | 依赖库 |
|---|---|---|
| ADC | 读取系统当前的电压值 | - |
| I2C_QMI8658 | 打印IMU发出来的原始数据 | - |
| LVGL | LVGL例程 | LVGL |
| SPI_SD | 加载显示SD卡的信息 | - |
| WIFI_STA | 设置为STA模式，可接入WiFi获取IP地址 | - |
| WIFI_AP | 设置为AP模式，可获取接入设备的IP地址 | - |
| FactoryProgram | 综合性工程 | LVGL |
ADC
【硬件连接】
- 使用USB线把板子接入电脑
【代码分析】
adc_bsp_init(void)：初始化 ADC1，包括创建 ADC 单次触发单元并配置 ADC1 的通道 0。adc_get_value(float *value)：读取 ADC1 通道 0 的值，并根据参考电压和分辨率计算出对应的电压值存储在传入的指针指向的位置，如果读取失败则存储 0。adc_example(void* parmeter)：初始化 ADC 后，在一个无限循环中通过读取GPIO1上的ADC通道的值，并打印出原始 ADC 值和计算得到的系统电压值，每 1 秒执行一次。
【运行效果】
程序烧录完成后，设备的运行效果如下：
- 通过打开串口监控可以看到，输出ADC的值和电压，如下图所示：
- 可以看到ADC采样值是2511左右，实际电压大于3.3V，是因为经过电池芯片的升压，想具体分析，可以查看原理图
I2C_QMI8658
【硬件连接】
- 使用USB线把板子接入电脑
【代码分析】
qmi8658c_example(void* parmeter)：该函数初始化 QMI8658 设备，在无限循环中读取并打印加速度计、陀螺仪数据和温度数据，每 1 秒执行一次。
【运行效果】
程序烧录完成后，设备的运行效果如下：
- 点击串口监控设备，可以看到IMU发出来的原始数据(欧拉角需要自己转换)，如下图所示：
- 可以看到，每隔1秒输出一次，如果需要修改或者参考，可以直接进去qmi源文件修改。
LVGL
【硬件连接】
- 使用USB线把板子接入电脑
【代码分析】
- LVGL 目录下有两个工程，其一为原始显示，其二为旋转 90 度显示，可依需求进行选择。
- 原始显示和旋转90度显示主要差异为两点：
①和②：水平方向与垂直方向的像素数 存在差异
③和④：在 lcd_init_cmds 数组下的 0x36 地址处的寄存器负责旋转，修改其值可实现旋转效果。若无需旋转，可直接删除{0x36,(uint8_t []){0xF0,1,0}}
【代码修改】
- 不带触摸的板子需要在main函数所在的文件找到
EXAMPLE_USE_TOUCH把1改成0 - 带触摸的板子需要在main函数所在的文件找到
EXAMPLE_USE_TOUCH把0改成1
#define EXAMPLE_USE_TOUCH 0
SPI_SD
【硬件连接】
- 板子装上SD卡（必须先插入容量小于64G的SD卡），使用USB线把板子接入电脑（如果是V1板子需要在sd_card_bsp.c注释宏定义VersionControl_V2，默认开启）
【代码分析】
SD_card_Init(void)：该函数根据不同的配置来初始化 SD 卡，包括配置挂载参数、主机和卡槽参数，然后尝试挂载 SD 卡，若成功则打印卡信息和容量大小。
【运行效果】
- 可以看到输出的SD卡信息
WIFI_STA
【硬件连接】
- 使用USB线把板子接入电脑
【代码分析】
espwifi_Init(void)：此函数用于在 ESP32 上进行 WiFi 初始化。它依次初始化非易失性存储、TCP/IP 栈、创建默认事件循环和默认 WiFi 站点网络接口，使用默认配置初始化 WiFi，注册事件处理函数以处理 WiFi 和 IP 相关事件，设置 WiFi 连接参数并启动 WiFi。
【代码修改】
该工程实现芯片处于STA模式下连接WIFI而且获取到IP地址，在编译、下载固件之前，需要修改一些代码，此处修改成所处环境可用的WIFI路由器名字和密码。
【运行效果】
程序烧录完成后，设备的运行效果如下：
- 芯片处于STA模式下成功连接WIFI并且获取到IP地址。
WIFI_AP
【硬件连接】
- 使用USB线把板子接入电脑
【代码分析】
wifi_init_softap(void)：该函数用于初始化 ESP32 的 Wi-Fi 软接入点，包括设置网络接口、注册事件处理函数、配置软 AP 参数并启动软 AP。
【运行效果】
- 芯片处于AP模式下，使用手机成功连接WIFI并且串口会打印连接设备的MACA地址以及分配给该设备的IP地址。
FactoryProgram
【硬件连接】
- 使用USB线把板子接入电脑（如果是V1版本需要在ui_bsp目录下CMakeLists.txt注释CMake语句target_compile_definitions，默认开启）
【代码修改】
- 不带触摸的板子需要在main函数所在的文件找到
EXAMPLE_USE_TOUCH把1改成0 - 带触摸的板子需要在main函数所在的文件找到
EXAMPLE_USE_TOUCH把0改成1
#define EXAMPLE_USE_TOUCH 0
【运行效果】
- 触摸版支持BOOT按键与触摸切换
- 通过板子侧面BOOT按键进行切换页面，优先显示出模拟时钟界面
- 通过按下BOOT按键切换至Argument界面，可以看到该页面是一些板载硬件信息
- 再次点击BOOT按键，跳转到Touch界面，该界面是组件界面
- 再次点击BOOT按键，跳转到WIFI界面
资料
原理图
示例程序
结构相关
数据手册
ESP32-S3
其他器件
软件工具
Arduino
VScode
其他资料链接
FAQ
- 可长按BOOT按键，同时按下RESET，然后松开RESET，再松开BOOT按键，此时模块可进入下载模式，可解决大部分无法下载的问题。
- 优先考虑网络问题，试着切换别得网络
- 检查Arduino IDE -> Tools有没有正确配置
- 修改LVGL显示缓存为整个屏幕大小
- 在配置选项里面修改LV_IMG_CACHE_DEF_SIZE改到1000可以得到一定优化
- 基本的中文可以显示，如果是生僻字显示不了
- 可以把需要的生僻字通过转码软件转码，然后加入到工程字库里面
- 首次编译很慢属于正常情况，耐心等待即可
- 若开发板有复位键则按下复位键；若没有复位键，请重新上电
- 部分AppData文件夹是默认隐藏的，可以设置为显示。
- 英文系统：资源管理器->View->勾选“Hidden items”
- 中文系统：文件资源管理器->查看->显示->勾选“隐藏的项目”
- Windows系统：
①通过设备管理器查看： 按下Windows + R键打开“运行”对话框； 输入devmgmt.msc并按回车键打开设备管理器； 展开“端口（COM和LPT）”部分，这里会列出所有的COM端口及其当前状态。
②使用命令提示符查看： 打开命令提示符（CMD）； 输入mode命令，这将显示所有COM端口的状态信息。
③查看硬件连接： 如果你已经连接了外部设备到COM口，通常设备会占用一个端口号，可以通过查看连接的硬件来确定使用的是哪个端口。
- Linux系统：
①使用dmesg命令查看： 打开终端。
②使用ls命令查看： 输入ls /dev/ttyS*或ls /dev/ttyUSB*来列出所有的串口设备。
③使用setserial命令查看： 输入setserial -g /dev/ttyS*来查看所有串口设备的配置信息。
- 安装MAC 驱动程序后重新烧录。
技术支持
- 联系人：吴工
- 邮箱：2880803592@qq.com
- 微信：
