ESP32-S3 DevKit 模拟量采集调试报告

1. 调试目的

使用 ESP32-S3 DevKit 和 Arduino

框架，对外部传感器输出的模拟电压进行采样。程序通过 ADC

读取模拟量，连续采样 1024 次后计算平均值，并通过串口输出 ADC

平均值和电压估算值。

2. 硬件连接

信号连接位置说明

模拟信号输出 ESP32-S3 DevKit 的 1 将待测模拟量接入 A0

号引脚（A0）

GND ESP32-S3 DevKit GND 传感器与开发板必须共地

传感器供电按传感器规格连接 3.3 V 供电电压不等于模拟输出电压，需分别确认

或 5 V

重要电气注意事项

传感器可以使用 3.3 V 或 5 V 供电，前提是传感器本身支持对应供电电压。
ESP32-S3 的 ADC 输入不能因为传感器使用 5 V 供电，就直接接入 5 V
模拟输出。 ESP32-S3 GPIO 通常不具备 5 V 容忍能力。ADC
输入电压必须限制在芯片允许范围内；为安全起见，未经确认不要超过 3.3
V。
如果传感器模拟输出可能达到 5
V，应使用合适的电阻分压或缓冲/调理电路，将电压降低到 ADC
可接受范围，并确认分压后的最大电压仍留有余量。
传感器地与 ESP32-S3 GND
应连接在一起，除非系统使用了专门的隔离测量方案。

3. 串口配置

串口：Arduino Serial
波特率：9600 bit/s
串口监视器波特率必须设置为 9600
输出内容：1024 次 ADC 采样的平均原始值，以及
analogReadMilliVolts() 读取的电压估算值

4. 采样逻辑

程序每轮执行以下步骤：

连续读取 A0 共 1024 次。
每次采样间隔 2 ms，因此仅采样等待就约为 2048 ms，实际时间还包括 ADC
读取和循环开销。
将 1024 次 ADC 原始读数累加并求平均值。
调用 analogReadMilliVolts(A0) 取得一次额外的电压估算值。
通过 9600 波特率串口输出结果。
延时 500 ms 后进入下一轮。

因此，程序不是快速单次读取，而是每轮花费约 2

秒以上进行长时间采样，以降低随机波动对平均读数的影响。

测量一致性说明： 当前示例中的 ADC 平均值来自 1024

次采样，而电压值来自随后的一次独立读取。若需要让两项结果严格对应同一批样本，应改为累加这

1024 次样本对应的校准电压，或根据实测标定关系将平均 ADC 值换算为电压。

5. Arduino 示例程序

cpp 复制代码

/*
 * ESP32-S3 DevKit ADC 调试程序
 *
 * 输入：A0（开发板 1 号引脚，按本项目连接说明）
 * 串口：9600 baud
 * 采样：每轮 1024 次，每次间隔 2 ms
 */

#define ADC_PIN A0
#define ADC_SAMPLES 1024

void setup()
{
    Serial.begin(9600);
    delay(500);

    analogReadResolution(12);  // ESP32-S3 ADC 原始读数为 0~4095
    analogSetPinAttenuation(ADC_PIN, ADC_11db);

    Serial.println("ESP32-S3 DevKit ADC Test Started");
    Serial.println("Pin: A0 / board pin 1 as wired");
    Serial.println("Baud rate: 9600");
}

void loop()
{
    uint32_t sum = 0;

    for (int i = 0; i < ADC_SAMPLES; i++)
    {
        sum += analogRead(ADC_PIN);
        delay(2);
    }

    uint32_t average = sum / ADC_SAMPLES;

    // 这是额外的一次电压读取，不是上述 1024 个样本的平均电压
    uint32_t voltage_mV = analogReadMilliVolts(ADC_PIN);

    Serial.print("ADC average: ");
    Serial.println(average);

    Serial.print("The voltage value: ");
    Serial.print(voltage_mV);
    Serial.println(" mV");

    Serial.println();

    delay(500);
}

6. 调试步骤

确认开发板上标注为 A0 的引脚确实映射到当前 Arduino 板卡定义中的
A0，并按项目约定连接到开发板 1 号引脚。不同 ESP32-S3 DevKit
版本的丝印与 GPIO 映射可能不同，不能只凭"1 号引脚"推断 GPIO 编号。
确认传感器供电电压符合其规格。
将传感器模拟输出接到 A0，并连接共地。
若输出可能高于 3.3 V，先增加分压或电压调理电路，不能直接接入。
在 Arduino IDE 中选择正确的 ESP32-S3
开发板和串口端口，编译并烧录程序。
打开串口监视器，波特率选择 9600。
观察 ADC average 与 The voltage value 是否随输入电压变化。
可使用已知且安全的输入电压进行对比；若需要准确测量，应使用万用表测量
A0 实际输入电压，并据此校准。

7. 结果记录表

测试项记录

开发板 ESP32-S3 DevKit

模拟输入 A0（项目连接位置：开发板 1 号引脚）

串口波特率 9600

ADC 分辨率 12 bit

每轮采样次数 1024

采样间隔 2 ms

采样等待时间约 2.048 s，另加读取及循环开销

供电根据传感器规格使用 3.3 V 或 5 V

模拟输出电压安全要求 ESP32-S3 ADC 引脚不得直接输入 5 V

实测 ADC 平均值待填写

实测电压（程序输出）待填写

万用表实测 A0 电压待填写

8. 当前结论与后续事项

当前程序采用 1024

次采样求均值，适合观察缓慢变化的模拟信号。单轮采样耗时约 2

秒以上，因此输出更新速度较慢，这是程序有意采用长时间采样的结果。

后续若用于正式传感器测量，建议： - 明确 A0 对应的实际 GPIO 编号； -

确认传感器模拟输出范围； - 对比万用表读数并进行必要的电压标定； - 如需让

ADC 均值和电压输出严格对应同一批样本，修改为对同一批采样进行校准与平均。

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