ESP32-C3开发板教程：连接XBOX手柄、WiFi与蓝牙串口透传实战

一. 硬件介绍

ESP32-C3FH4 是乐鑫科技推出的一款低功耗、高性能的 MCU 系统级芯片（SoC），集成了 Wi-Fi 和低功耗蓝牙功能，适用于物联网（IoT）应用，其主要特性如下：

1. 处理器：采用单核 32 位 RISC-V 处理器，主频最高可达 160MHz，支持 8 位、16 位和 32 位指令集。
2. 存储配置：内置 400KB SRAM 用于数据和指令存储，384KB ROM 用于启动和核心功能，4MB 嵌入式 Flash（FH4 即表示 4MB Flash），还有 8KB RTC SRAM 在低功耗模式下可用。
3. 无线连接：Wi-Fi 方面，支持 IEEE 802.11 b/g/n（2.4GHz），数据速率最高 150Mbps，支持 Station、SoftAP 和 Station + SoftAP 模式，采用 1T1R（1 个发射，1 个接收）架构；蓝牙方面，支持 Bluetooth Low Energy（BLE）5.0，支持 BLE Mesh，数据速率最高 2Mbps。
4. 安全性能：支持 AES、SHA、RSA 等多种加密算法，具备安全启动和 Flash 加密功能，可保障物联网设备的数据安全。
5. 功耗表现：深度睡眠模式下电流仅 5μA，Wi-Fi 发射时电流约 300mA，Modem-sleep 模式下为 15mA（Wi-Fi 开启，CPU 运行），低功耗特性适合电池供电设备。
6. 工作温度：工作温度范围为 -40°C 至 +125°C，能适应各种严苛环境。
7. 封装形式：采用 QFN32（5×5mm）紧凑封装，节省电路板空间。
8. 通信接口：具备丰富的接口，包括 GPIO、I2C、I2S、SPI、JTAG、UART、USB 等，可方便连接各种外设。
9. 应用领域：广泛应用于智能家居、工业物联网、消费电子等领域，如智能照明控制系统、工业传感器数据采集、可穿戴设备等。

本模块正是使用 ESP32-C3FH4 芯片设计的支持 WiFi-蓝牙的多功能模块，其核心功能是将无线信号转为串口信号，方便连接到 MCU 或 FPGA 上使用。其电路原理图和 PCB 布局图如下所示：

可以看到，模块尺寸小巧（12.3mm × 19.1mm），非常适合 SMT 集成到用户的自有设计中。除了使用预置的 AT 指令固件，也支持提供源码进行二次开发，以便添加自定义功能。

二. AT 指令使用

在使用 AT 指令前，请注意状态指示灯的反馈：所有 AT 命令发送执行成功后，状态指示灯会闪一下。发送或执行失败后，状态指示灯会闪 10 下。这为你快速判断指令执行情况提供了直观依据。

1. 连接 XBOX 蓝牙手柄

首先，你需要获取 Xbox 手柄的蓝牙地址。将手柄连接到电脑，然后在 Windows 的设备管理器中查看其蓝牙设备属性。

如图，手柄的蓝牙地址为 14cb65fcee25e。接着，通过串口依次发送以下三条 AT 指令：

1. 设置手柄地址（注意格式）：AT+XBOX_MAC=14:cb:65:fc:e2:5e
2. 复位模块：AT+RESET=1
3. 使能 XBOX 模式：AT+XBOX=ENABLE

将 XBOX 手柄切换到配对模式，模块会自动与其完成配对。配对成功后，模块会以固定频率通过串口输出 28 字节的手柄状态信息，格式为：XBOX: [28字节数据] OVER!。

数据解析顺序如下（每个按键/摇杆对应1字节，除非另有说明）：

• btnY, btnX, btnB, btnA
• btnLB, btnRB, btnSelect, btnStart
• btnXbox, btnShare, btnLS, btnRS
• btnDirUp, btnDirRight, btnDirDown, btnDirLeft
• joyLHori (2字节), joyLVert (2字节)
• joyRHori (2字节), joyRVert (2字节)
• trigLTt (2字节), trigRTt (2字节)

2. 连接热点（STA 模式）

首先，需要将模块的 WiFi 模式设置为 STA（站点）模式。通过串口发送指令：AT+MODE=STA。模块会回显指令并反馈设置结果。

模式设置成功后，就可以连接目标 WiFi 热点了。使用命令 AT+CWJAP=WiFi名称,WiFi密码。连接成功后会反馈模块获取到的 IP 地址。

3. 作为热点（AP 模式）

你也可以让模块自己创建一个 WiFi 热点。首先设置模式为 AP：AT+MODE=AP。

然后，设置热点的名称和密码：AT+FSTA=热点名称,连接密码。开启成功后，模块会反馈其作为热点的 IP 地址（通常是 192.168.4.1）。

设置完成后，用电脑或手机就能搜索并连接到这个热点了。

4. UDP 通信

在模块成功连接 WiFi（STA 模式）或开启热点（AP 模式）后，即可进行网络通信。首先开启 UDP 服务，指令为 AT+UDP=端口号，例如 AT+UDP=8888。开启成功后，模块会进入数据透传模式，并反馈其 IP 地址。

在电脑上打开网络调试助手（如 ZLAN 调试工具），工作模式选择 UDP，填写模块的 IP 地址和刚才设置的端口号。

设置完成后，即可进行双向透传测试：从网络助手发送的数据会通过串口输出；从串口发送的数据也会通过网络 UDP 包发送出去。

5. 连接 TCP 服务器通信

模块可以作为 TCP 客户端，连接到指定的服务器。连接指令为 AT+TCPClient=服务器IP地址,服务器端口，例如 AT+TCPClient=192.168.1.179,8080。

注意：执行此命令前，请确保目标 IP 和端口上的 TCP 服务器已开启，否则连接会失败。

连接成功后，模块同样进入数据透传状态。此时，模块串口与 TCP 服务器之间的数据可以互相转发。

6. 作为 TCP 服务器与客户端通信

模块也可以作为 TCP 服务器，等待其他客户端连接。设置指令为 AT+TCPServer=1。模块会返回其作为服务器的 IP 地址和监听的端口号。

随后，模块进入监听和透传状态。此时，可以用网络调试助手以 TCP 客户端模式连接模块的 IP 和端口，进行数据传输测试。

7. BLE 蓝牙通信

除了 WiFi 和 XBOX 专用协议，模块也支持标准的 BLE 透传。首先通过指令设置蓝牙名称：AT+BLE=蓝牙名称，例如 AT+BLE=ESP32C3_BLE。

设置完成后，使用手机上的 BLE 调试 APP（如 LightBlue）即可搜索并连接到该蓝牙设备。

连接后，找到可读写的特征值（Characteristic），即可与模块进行数据透传。向特征值写入数据，数据会从模块串口输出；从串口输入数据，则可以在 APP 中读取到。

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总结

以上便是这款基于 ESP32-C3 的 WiFi-蓝牙模块的主要功能演示，涵盖了从游戏手柄控制、无线网络连接到多种协议的数据透传。其小巧的尺寸和丰富的接口，使其非常适用于四驱车、平衡车、远程控制器等需要无线通信的嵌入式项目。对于物联网开发者和硬件爱好者而言，这无疑是一个功能强大且易于集成的解决方案。

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