# xiaozhi-k10-car1

**Repository Path**: yuntian365/xiaozhi-k10-car1

## Basic Information

- **Project Name**: xiaozhi-k10-car1
- **Description**: 行空板K10结合开源项目xiaozhi-esp32开启了新的可能。把 K10 变成一辆听得懂人话、看得见前方、跑得稳又停得准的两轮小车。
- **Primary Language**: C
- **License**: Not specified
- **Default Branch**: master
- **Homepage**: None
- **GVP Project**: No

## Statistics

- **Stars**: 0
- **Forks**: 0
- **Created**: 2025-10-07
- **Last Updated**: 2025-10-07

## Categories & Tags

**Categories**: Uncategorized

**Tags**: None

## README

行空板 K10 + 小智 AI + micro:bit 电机扩展板  

—— 打造“能听懂话”的两轮 AI 小车



【项目缘起】

       行空板 K10 是一块把 240×320 彩屏、摄像头、麦克风、Wi-Fi、ESP32-S3 全部塞进 51.6 mm×83 mm 的“魔方”。  

官方出厂集成麦克风、扬声器，可轻松实现离线语音识别、语音合成人工智能项目。  



       行空板K10结合开源项目xiaozhi-esp32开启了新的可能。它充分利用行空板K10中ESP32-S3 的功能，并集成 DeepSeek 等模型的 API，实现了本地化的 AI 语音聊天。DF官网提供了免编译的固件，只需要简单的烧录上传即可让行空板 K10 摇身一变，成为一款响应式智能终端，支持多轮对话、唤醒词检测和实时翻译。

       但这个固件只有对话等基础功能，不能使用行空板上的引脚，如板载的 P0/P1 两个“全功能”引脚，通过“金手指”引出的多个引脚。

       于是有了这个项目：把 K10 变成一辆听得懂人话、看得见前方、跑得稳又停得准的两轮小车。”

【硬件清单 】

1. 行空板 K10（ESP32-S3）  

2. micro:bit 掌控 IO 扩展板

3.TB6612 双路电机驱动，电机驱动扩展板

4. N20电机 ×2 +

5.小车底盘 ×2（嘉立创）  

6. 18650 锂电池（3.7V）  

7. 3Pin 连接线×4  



【原理透析】

为什么“只剩”P0/P1位置保留了两个全功能GPIO（支持数字输入/输出、模拟输入、PWM输出）。

------------------------------------------------  

K10 的 ESP32-S3 原生 45 个 IO，但：  

- 摄像头 8 data + XCLK + PCLK + VSYNC + HREF + SIOC + SIOD = 14 根  

- 彩屏 SPI 4 data + DC + CS + RST + BACKLIGHT = 6 根  

- 麦克风 I²S 3 根  

- 扬声器 I²S 3 根  

- 喇叭功放使能、LED 灯、SD 卡……  



最后金手指引出的 20 根口线，全部由 **XL9535QF24**（16 bit I²C GPIO 扩展器）驱动，**只能做数字输入/输出**，不能 PWM/ADC。  

因此“电机驱动”这种“方向+PWM”需求，P0、P1负责"PWM"，扩展板上的P8、P9负责“方向”数字信号。

 

【XL9535QF24 快速上手】  



1. 管脚定义  

   - SDA ←→ K10 金手指 P20  

   - SCL ←→ K10 金手指 P19  

   - 地址 0x20（A2/A1/A0 全部接地）  

2. 寄存器模型  

   与 PCA9555 完全寄存器级兼容：  

   - 方向寄存器：0x06/0x07  

   - 输出寄存器：0x02/0x03  

   - 输入寄存器：0x00/0x01  

3. ESP-IDF 驱动  

   官方已内置 `esp_io_expander_tca95xx_16bit.h`，实例化时把器件地址写成 `ESP_IO_EXPANDER_I2C_TCA9555_ADDRESS_000` 即可，一行代码不用改。

esp_io_expander_new_i2c_tca95xx_16bit(i2c_bus_, ESP_IO_EXPANDER_I2C_TCA9555_ADDRESS_000, &io_expander);


【软件架构】



```

APP 层：小智 AI 语音 ⇄ 语义槽位 “self.car.action”  

    ↓  

MCP Server（JSON-RPC）  

    ↓  

Df_K10Board::IoExpanderSetLevel(P8/P9, DIR)  

    ↓  

XL9535QF24 → TB6612 AIN1/AIN2 → 电机正/反/停  

```

定时器 `stop_timer_` 负责“运行 X 秒后自动停车”，防止语音没听到“停止”时小车冲出桌面。



【关键代码片段】



1. 初始化 XL9535  



esp_io_expander_new_i2c_tca95xx_16bit(

        i2c_bus_, ESP_IO_EXPANDER_I2C_TCA9555_ADDRESS_000, &io_expander);

// 把 P8/P9 设为输出

uint16_t output_pins = (1 << 8) | (1 << 9);

esp_io_expander_set_dir(io_expander, output_pins, IO_EXPANDER_OUTPUT);





2. 语音控制回调  

void InitializeIot() {

       

        stop_timer_ = xTimerCreate("StopMotorTimer",pdMS_TO_TICKS(1000),pdFALSE,this,StopMotorCallbackStatic);

        auto& mcp_server = McpServer::GetInstance();

 

        motor_.init();

        mcp_server.AddTool("self.car.action",

            "可控制小车的运行动作，action(小车的动作):前进、后退、停止、左转、右转。speed:速度;run_time:执行时间（秒）",

            PropertyList({Property("action", kPropertyTypeString),Property("speed", kPropertyTypeInteger, 200, 0, 255),Property("run_time", kPropertyTypeInteger, 2, 0, 60)}),

            [this](const PropertyList& properties) -> ReturnValue {

                std::string action=properties["action"].value<std::string>().c_str();

                int speed = properties["speed"].value<int>();

                int run_time = properties["run_time"].value<int>();



                if (action=="前进"){

                    motor_.forward(speed);

                    SetPnumLevel(8,0);

                    SetPnumLevel(9,1);

                    if (stop_timer_) {

                        xTimerStop(stop_timer_, 0);

                        xTimerChangePeriod(stop_timer_, pdMS_TO_TICKS(run_time * 1000), 0);

                        xTimerStart(stop_timer_, 0);

                    }

                }else if(action=="停止"){

                    motor_.stop();

                }else if(action=="后退"){

                    motor_.backward(speed);

                    SetPnumLevel(8,1);//P8引脚

                    SetPnumLevel(9,0);//P9引脚

                    if (stop_timer_) {

                     xTimerStop(stop_timer_, 0);

                     xTimerChangePeriod(stop_timer_, pdMS_TO_TICKS(run_time * 1000), 0);

                     xTimerStart(stop_timer_, 0);

                }



                }else if(action=="左转"){

                    motor_.turnLeft(speed);

                    SetPnumLevel(8,0);

                    SetPnumLevel(9,0);

                    if (stop_timer_) {

                        xTimerStop(stop_timer_, 0);

                        xTimerChangePeriod(stop_timer_, pdMS_TO_TICKS(run_time * 1000), 0);

                        xTimerStart(stop_timer_, 0);

                    }



                }else if(action=="右转"){

                    motor_.turnRight(speed);

                    SetPnumLevel(8,1);

                    SetPnumLevel(9,1);

                    if (stop_timer_) {

                        xTimerStop(stop_timer_, 0);

                        xTimerChangePeriod(stop_timer_, pdMS_TO_TICKS(run_time * 1000), 0);

                        xTimerStart(stop_timer_, 0);

                    }



                }

                return ReturnValue(action);

             

         });

               

    }





3. 自动停车回调函数  

    static void StopMotorCallbackStatic(TimerHandle_t xTimer)

    {

        auto* self = static_cast<Df_K10Board*>(pvTimerGetTimerID(xTimer));

        self->StopMotorCallback();

 

    }

    void StopMotorCallback()

    {

        motor_.stop();

    }

4.引脚P0、P1产生PWM——motor.cc文件



#include "motor.h"

#define PWM_FREQ_HZ     1000

#define PWM_RESOLUTION  LEDC_TIMER_8_BIT

MotorDriver::MotorDriver(int ain1, int ain2)

    : _ain1(ain1), _ain2(ain2),

      _ch_ain1(LEDC_CHANNEL_1), _ch_ain2(LEDC_CHANNEL_2)

{}

void MotorDriver::init()

{

    // 设置 PWM 定时器

    ledc_timer_config_t timer_conf = {};

    timer_conf.speed_mode       = LEDC_MODE;

    timer_conf.timer_num        = LEDC_TIMER_1;

    timer_conf.duty_resolution  = PWM_RESOLUTION;

    timer_conf.freq_hz          = PWM_FREQ_HZ;

    timer_conf.clk_cfg          = LEDC_AUTO_CLK;

    timer_conf.deconfigure      = false;  // ESP-IDF 5.0+ 新字段，必须赋值

    ledc_timer_config(&timer_conf);

    // 配置每个通道

	auto config_channel = [this](int gpio, ledc_channel_t ch) {

		ledc_channel_config_t channel = {};

		channel.gpio_num     = gpio;

		channel.speed_mode   = LEDC_MODE;

		channel.channel      = ch;

		channel.timer_sel    = LEDC_TIMER_1;

		channel.duty         = 0;

		channel.hpoint       = 0;

		channel.intr_type    = LEDC_INTR_DISABLE;

		ledc_channel_config(&channel);

	};

    config_channel(_ain1, _ch_ain1);

    config_channel(_ain2, _ch_ain2);



}

void MotorDriver::setMotor(ledc_channel_t ch1, uint8_t duty1,

                           ledc_channel_t ch2, uint8_t duty2)

{

    ledc_set_duty(LEDC_MODE, ch1, duty1);

    ledc_update_duty(LEDC_MODE, ch1);

    ledc_set_duty(LEDC_MODE, ch2, duty2);

    ledc_update_duty(LEDC_MODE, ch2);

}

void MotorDriver::stop()

{

    setMotor(_ch_ain1, 0, _ch_ain2, 0);

}

void MotorDriver::forward(uint8_t speed)

{

    setMotor(_ch_ain1, speed, _ch_ain2, speed);

}

void MotorDriver::backward(uint8_t speed)

{

    setMotor(_ch_ain1, speed, _ch_ain2, speed);

}

void MotorDriver::turnLeft(uint8_t speed)

{

    setMotor(_ch_ain1, speed, _ch_ain2, speed);

}

void MotorDriver::turnRight(uint8_t speed)

{

    setMotor(_ch_ain1, speed, _ch_ain2, speed);

}



【语音指令实测】

唤醒词：“小智小智”  

用户：“前进 200 速度 3 秒”  

小车：立即直行，3 s 后自动停止，屏幕提示“前进完成”。  

用户：“左转 150 速度 2 秒”  

小车：原地左转 2 s 后刹车，环形 LED 流水灯提示“转向中”。  



【踩坑记录 】



1. XL9535 上电默认输入，必须先把 P8/P9 设成输出，否则电机抖动。  

2. K10 的 3.3 V 电源最大 500 mA，千万别把电机电源接到 3.3 V 排针！  

 

【一句话总结】  



“当 K10 遇到 小智AI，语音不再只停留在‘对话’，而是直接对话语言（非命令词）‘驱动’世界—— 原来，AI 的终点不是回答问题，而是帮你把车开出去，再安全地开回来。”