项目文档
AI智能调试器
基于 ESP32-S3 的无线串口调试器 · 串口桥接 + SWD调试 + 多协议信号监控
ESP32-S3
WiFi + Web
多协议监控
🤖 AI 全流程硬件开发尝试
本项目是一次 AI 驱动硬件开发 的完整实践——从原理图设计、嵌入式软件开发、MCP 协议调试到产品文档撰写，AI 深度参与了每一个环节，探索 AI 辅助硬件开发的可行性与边界。
⚡
AI 设计原理图
通过 EasyEDA API Skill与增强SKILL，AI 自动搜索器件、放置元件、辅助绘制原理图并完成网络连接
💻
AI 开发软件
基于 ESP-IDF 框架，AI 完成 10 个功能模块、16 个源文件、约 4000 行 C 代码的固件开发
📡
AI MCP 调试
通过 MCP 协议让 AI 直接与硬件通信，实现远程串口调试、信号监控与自动化测试
📄
AI 生成文档
AI 阅读 BOM 表、网表与板级配置源码，自动产出产品介绍页面与技术文档
FEATURES
功能详情
涵盖串口调试、多协议监控、Web管理、AI助手等核心能力
无线串口桥接
TCP 服务器监听端口
3333
，多客户端同时连接
支持波特率动态切换：9600 / 115200 / 460800 / 921600
2048 字节 Stream Buffer 缓冲，防止数据丢失
RX/TX 字节计数器实时统计
通过 TXS0108E 电平转换器连接目标设备
PWM 信号监控
双沿中断 + esp_timer 时间戳测量，精度高
测量范围：Hz ~ 50kHz PWM 频率 + 占空比
同时支持 PWM 输出 (LEDC)，可生成任意频率/占空比
LCD 菜单实时显示频率与占空比数值
Web 页面与 MCP 均可远程读取 PWM 数据
SPI 总线监控
ESP32 作为 SPI Slave 被动捕获总线数据
同时采集 MOSI (主→从) 和 MISO (从→主) 方向
环形缓冲区存储最近 50 条事务记录，每条最大 64 字节
支持 SPI Master 发送功能，可主动与从设备通信
支持 SPI Mode 0~3，DMA 加速传输
I2C 总线监控
Slave 模式
：ESP32 作为从设备应答主设备，可靠捕获写入数据
Passive 模式
：RMT 被动监听，嗅探外部主从通信
记录 7-bit 从地址、读/写方向、数据字节
环形缓冲区存储 50 条事务，每条最大 64 字节
支持 I2C Master 发送/接收，兼容寄存器读写模式
自定义线序
支持自定义IO线序标准接口
自定义SPI线序
自定义IIC线序
自定义PWM线序
自定义串口线序
AI SCHEMATIC DESIGN
AI 原理图设计
AI 通过 EasyEDA API 自动完成从方案设计到原理图绘制的全流程，本项目的硬件原理图完全由 AI 自动生成
1
提供需求
描述硬件功能需求
MCU选型/接口/外设
MCU选型/接口/外设
2
AI 出方案
AI 分析需求并生成
硬件设计方案文档
硬件设计方案文档
3
AI 画原理图
通过 EasyEDA API
自动放置器件连线
自动放置器件连线
4
反馈修改
人工审查后提出修改
AI 自动调整设计
AI 自动调整设计
5
输出成果
生成 BOM/网络表
PCB 布局布线
PCB 布局布线
🧠
AI 设计工作流详解
需求分析
：AI 解析用户描述的硬件功能需求，确定 MCU 型号、接口类型、外设模块
方案设计
：AI 生成完整硬件设计方案，包含系统架构、BOM 清单、引脚分配、电源设计
器件搜索
：通过 EasyEDA API 从 LCSC 器件库批量搜索器件，获取 UUID 和封装信息
原理图绘制
：自动放置器件到原理图，按功能模块分区布局，引脚扇出到网络标签
网络连接
：自动完成电源网络、信号网络、电平转换通道分配、去耦电容就近放置
迭代优化
：人工审查后反馈修改意见，AI 自动调整器件选型、引脚分配、电路拓扑
输出验证
：生成 BOM 清单、网络表 (.enet)、PCB 布局建议，支持 DRC 检查
🎬AI画图
创建工程
提供方案
修改方案
AI 校正
📝
本项目 AI 设计成果
🔌
电源系统
USB-C 输入 → SS34 防反接 → ME6217C33 LDO 3.3V
5V_OUT 通过 J3 为 DUT 供电，完整电源链路设计
5V_OUT 通过 J3 为 DUT 供电，完整电源链路设计
🔧
电平转换
TXS0108EQPWRQ1 8 通道双向自动电平转换
7 通道用于 UART+I2C+SPI，1 通道预留扩展
7 通道用于 UART+I2C+SPI，1 通道预留扩展
📡
MCU 最小系统
ESP32-S3-WROOM-1U-N16R8
EN/BOOT 上拉、USB 差分走线、去耦电容布局
EN/BOOT 上拉、USB 差分走线、去耦电容布局
📊
信号监测
UART 串口桥接 + I2C Slave/Passive 监控
SPI Slave 捕获 + PWM 频率/占空比测量
SPI Slave 捕获 + PWM 频率/占空比测量
📱
显示与交互
0.96" ST7735S TFT LCD (SPI 接口)
S8050 NPN 背光驱动 + 3 个用户按键
S8050 NPN 背光驱动 + 3 个用户按键
📨
DUT 接口
HDR2X5 2×5 排针
UART(TX/RX) + I2C(SDA/SCL) + SPI(SCK/MOSI/MISO) + PWM + GND + VDD
UART(TX/RX) + I2C(SDA/SCL) + SPI(SCK/MOSI/MISO) + PWM + GND + VDD
USB & 电源模块
电路功能
USB-C 母座 (J1)
：TYPE-C 16PIN 2MD(073)，3A 供电，CC1/CC2 通过 R1/R2 (5.1kΩ) 下拉到 GND，识别为 UFP
防反接保护 (D1)
：SS34 肖特基二极管，阴极输出 5V_OUT (约 4.45V)，防止 DUT 反向馈电，Vf=550mV@3A
LDO 稳压 (U5)
：ME6217C33M5G，5V→3.3V，800mA，SOT-23-5，静态 100μA，CE 接 5V 常开
滤波电容
：C1(10μF) 5V bulk，C4(100nF) 5V 高频去耦，C5(10μF)+C7(100nF) 3.3V 滤波
DUT 供电
：5V_OUT 通过 J3 pin9 为目标设备供电，D1 隔离防止反灌
ESP32-S3 主控模块
电路功能
MCU (U2)
：ESP32-S3-WROOM-1U-N16R8，双核 Xtensa 240MHz，16MB Flash + 8MB PSRAM，WiFi+BLE5.0
USB-OTG
：IO19(USB_DM)/IO20(USB_DP) 直连 J1，支持 ROM bootloader 下载和 USB CDC 串口
EN 上拉 (R3)
：10kΩ 上拉到 3V3，无物理 RESET 按键，复位通过 USB-OTG 自动实现
BOOT 上拉 (R4)
：10kΩ 上拉到 3V3，IO0 默认高电平运行，下载模式通过 USB bootloader 触发
去耦电容
：C2(10μF)+C3(100nF) 紧贴 3V3 引脚，WiFi 峰值 ~500mA 供电稳定
UART1
：IO47(TX)/IO21(RX) 经 TXS0108E 电平转换连接 DUT，支持 9600~921600
电平转换模块 (TXS0108E)
电路功能
双向电平转换 (U1)
：TXS0108EQPWRQ1，TI 汽车级 AEC-Q100，8 通道自动方向检测，110Mbps
电压范围
：VCCA=1.4V~3.6V (ESP32 侧接 3V3)，VCCB=1.65V~5.5V (DUT 侧由 J3 pin10 决定)
自动适应
：无需跳线手动切换，自动适应 DUT 侧 1.65V~5.5V 范围内任意电压
OE 使能 (R5)
：10kΩ 上拉到 3V3，芯片常开，上电内置保护确保输出 Hi-Z
去耦电容
：C8(100nF) 紧贴 VCCA，C6(100nF) 紧贴 VCCB，确保高速信号完整性
5 通道使用
：UART(Ch6/7)+I2C(Ch2/3)+SPI(Ch4/5/8)，Ch1 预留扩展
LCD 显示模块
电路功能
LCD 模组 (LCD1)
：HS096T01H13，0.96" TFT，80×160 RGB，ST7735 驱动，SPI 接口，400cd/m²
SPI 连接
：IO48(MOSI)→SDA, IO45(SCK)→SCL, IO38→DC, IO39→RST, IO40→CS
背光驱动 (Q1)
：S8050 NPN 低边开关，IO41 经 R17(1kΩ) 驱动基极，高电平导通
背光电流
：3V3→R16(22Ω)→LEDA→LEDK→Q1(C)→GND，LED Vf~2.9V，I~18mA
PWM 调光
：IO41 输出 PWM 可无级调节亮度，基极电流 2.6mA，hFE=400 远满足饱和
去耦电容
：C11(100nF) 紧贴 LCD1 FPC 座 VDD 引脚
按键 & DUT 接口模块
电路功能
用户按键 (SW1/SW2/SW3)
：PTS 647 SK70 SMTR2 LFS，4.5×4.5mm SMD，低电平有效，内部上拉
按键功能
：SW1(IO1)=上翻/长按AP模式，SW2(IO2)=确认/返回，SW3(IO42)=下翻/长按切波特率
DUT 接口 (J3)
：HDR2X5 2×5 排针，2.54mm，集成 UART+I2C+SPI+PWM+电源
J3 引脚
：pin1-2=UART，pin3-4=I2C，pin5-7=SPI pin8=PWM，pin9=GND，pin10=DUT VDD
DUT VDD
：J3 pin10 接 U1 VCCB，作为 DUT 侧电平参考 (1.65V~5.5V)，必须连接
PWM 直连
：J3 pin8 直连 IO18，不经电平转换，高阻被动输入，仅适用于 3.3V
AI SOFTWARE
AI 软件设计
基于 ESP-IDF + FreeRTOS 的模块化 C 语言固件，包含 10 个功能模块、16 个源文件，总计约 4000 行代码
软件架构总览
应用层 Application
WiFi Manager
Serial Bridge
LCD Menu UI
Web Server
AI Assistant
中间件层 Middleware
TCP Server
HTTP Server
WebSocket
JSON Protocol
驱动层 Drivers
UART Driver
SPI Driver
GPIO/PCNT
RMT (I2C)
LEDC (PWM)
ESP-IDF / FreeRTOS HAL
🔌
串口桥接 (Serial Bridge)
serial/serial_bridge.c (180行)
serial/serial_bridge.h
serial/serial_bridge.h
UART1 双向透传，Stream Buffer 缓冲 2048 字节
支持运行时波特率切换：9600/115200/460800/921600
独立 MCP 数据流，不与 Web/TCP 客户端竞争
RX/TX 原子计数器，支持 Web 实时查询
引脚动态重映射 (pin_config_repin)
FreeRTOS 事件队列驱动，8 优先级任务
📱
LCD 菜单系统 (Menu UI)
lcd/menu_ui.c (650行)
lcd/lcd_driver.c (320行)
lcd/cjk_font.c (中文点阵)
lcd/HZK16 + uni2gb.bin (字库)
lcd/lcd_driver.c (320行)
lcd/cjk_font.c (中文点阵)
lcd/HZK16 + uni2gb.bin (字库)
9 个菜单页面：主页/状态/数据监控/SWD/配置/PWM/SPI/I2C/AI
80×160 像素，20×5 字符，RGB565 帧缓冲
ST7735S SPI 驱动，20MHz 像素时钟
中文 CJK 字库嵌入 (HZK16)，支持中英文混排
5Hz 渲染任务 (8KB 栈)，S8050 PWM 背光调光
Web 端远程模拟按键 (menu_simulate_button)
🌐
网络服务 (Network)
net/tcp_server.c — TCP 端口 3333
net/http_status.c — HTTP 端口 80
net/ws_server.c — WebSocket
net/dap_server.c — CMSIS-DAP 端口 5555
net/protocol.h — JSON 协议定义
net/http_status.c — HTTP 端口 80
net/ws_server.c — WebSocket
net/dap_server.c — CMSIS-DAP 端口 5555
net/protocol.h — JSON 协议定义
TCP Server 多客户端广播，原始数据透传
HTTP REST API：/api/status /api/baud /api/send
WebSocket 双向 JSON，base64 编码数据帧
CMSIS-DAP TCP 服务器，兼容 OpenOCD
JSON 协议：uart/cfg/wifi/swd/btn/status 6 种消息类型
📊
信号监控 (Monitors)
pwm_mon.c — PWM 频率/占空比 (140行)
spi_mon.c — SPI Slave 捕获 (200行)
i2c_mon.c — I2C Slave/Passive (250行)
clk_mon.c — 时钟频率测量
spi_mon.c — SPI Slave 捕获 (200行)
i2c_mon.c — I2C Slave/Passive (250行)
clk_mon.c — 时钟频率测量
PWM：双沿中断 + esp_timer，Hz~50kHz，支持 LEDC 输出
SPI：硬件 SPI Slave DMA 捕获，环形缓冲 50 条事务
I2C：Slave 模式可靠捕获 + Passive RMT 嗅探
I2C 支持 Master 发送/接收，兼容寄存器读写模式
所有监控器支持 Web/MCP 远程读取和清空
🧱
FreeRTOS 多任务
UI 渲染 (5Hz/8KB栈)
UART 事件 (高优先级)
TCP/HTTP/DAP 服务器
各监控器独立任务
UART 事件 (高优先级)
TCP/HTTP/DAP 服务器
各监控器独立任务
📦
模块化设计
16 个 .c/.h 文件
6 个子目录分层
ESP-IDF 组件化编译
独立头文件 API 定义
6 个子目录分层
ESP-IDF 组件化编译
独立头文件 API 定义
🔄
事件驱动架构
UART 事件队列
GPIO 中断 (按键/PWM)
WiFi 事件回调
WebSocket 异步推送
GPIO 中断 (按键/PWM)
WiFi 事件回调
WebSocket 异步推送
💾
NVS 持久化
WiFi 凭据存储
引脚功能映射
波特率配置
跨重启自动恢复
引脚功能映射
波特率配置
跨重启自动恢复
🌐
多协议并行
TCP:3333 (串口透传)
HTTP:80 (Web 管理)
WebSocket:80 (实时)
TCP:5555 (CMSIS-DAP)
HTTP:80 (Web 管理)
WebSocket:80 (实时)
TCP:5555 (CMSIS-DAP)
🧩
嵌入式资源
HZK16 中文字库 (260KB)
uni2gb 映射表 (130KB)
EMBED_FILES 编译进固件
PSRAM 帧缓冲分配
uni2gb 映射表 (130KB)
EMBED_FILES 编译进固件
PSRAM 帧缓冲分配
3D DESIGN
3D 外壳设计
上下壳体分体设计，3D 渲染效果展示，包含分解视图和各角度细节
💠 分解视图
上下壳体分离状态，展示内部 PCB 板卡安装结构和各部件装配关系
🗖
顶壳
LCD 显示窗口
3 个按键开口
PCB限位槽设计
🗕
底壳
正面：PCB 安装槽位 + 螺丝柱定位
背面：USB-C 开口 + J3 排针出口 + 防滑脚垫位
铭牌区域预留，可标注产品信息
📐
分体设计
上下壳体扣合
螺丝固定
螺丝固定
📏
紧凑尺寸
便携手持
口袋大小
口袋大小
🧱
卡扣定位
PCB 精准固定
无需额外支架
无需额外支架
🔧
易拆装
螺丝刀即可
维护方便
维护方便
📐 壳体开口与装配说明
顶壳开口
LCD 显示窗口：对应 0.96" TFT LCD 位置，透明或开窗
SW1/SW2/SW3 按键孔：3 个圆形开口，直径约 5mm
散热孔：顶部或侧面开孔，WiFi 工作时散热
底壳开口
USB-C 接口：底侧或侧面开口，Type-C 16PIN 母座
J3 排针出口：2×5 排针引出，杜邦线连接 DUT
防滑脚垫：底部 4 个脚垫位，增加桌面稳定性
螺丝孔：4 角螺丝固定上下壳体
MCP PROTOCOL
MCP 协议集成
通过 Model Context Protocol 让 AI 助手直接与硬件设备通信，实现远程串口调试、信号监控和协议分析
通信架构
🤖
AI 助手
→
📡
MCP Server
→
🌐
HTTP REST
→
📡
ESP32 设备
→
🔌
DUT 硬件
MCP 协议
JSON-RPC over stdio
AI 工具 ↔ MCP Server
HTTP REST
GET/POST JSON
MCP Server ↔ ESP32
硬件接口
UART/SPI/I2C/PWM
ESP32 ↔ DUT 目标设备
可用工具 (Tools)
连接管理
connect_device(ip)连接设备，首次需提供 IP
disconnect_device()断开当前连接
get_status()WiFi/IP/波特率/收发计数
串口操作
read_serial(max)读取串口数据（独立缓冲区）
send_serial(data)发送串口数据
set_baud(baud)设置波特率
PWM / SPI / I2C
read_pwm() / send_pwm()PWM 读/发
read_spi() / send_spi()SPI 读/发
read_i2c() / send_i2c()I2C 读/发
系统管理
get_pins() / set_pins()引脚协议分配
press_button(btn)模拟按键
clear_buffer()清空缓冲区
远程数据采集演示
串口数据采集
AI 读取 DUT 串口输出
PWM 信号分析
AI 读取频率和占空比
SPI 总线监控
AI 捕获 SPI 事务
I2C 总线监控
AI 捕获 I2C 通信
🔧 安装配置
安装依赖
：pip install mcp httpx
Claude Code
：claude mcp add wireless-debugger -- python mcp_server.py
Claude Desktop
：编辑 claude_desktop_config.json 添加 mcpServers
Cursor
：编辑 ~/.cursor/mcp.json 添加配置
首次连接
：AI 自动询问设备 IP，输入后保存到 mcp_config.json
自动重连
：下次启动自动加载已保存的 IP
📁 MCP Server 文件
mcp/
├── mcp_server.py
主程序
FastMCP 服务器，18 个工具 + 1 个资源
├── requirements.txt
依赖
mcp>=1.0.0, httpx>=0.27.0
├── mcp_config.json
配置
设备 IP (首次连接后自动生成)
└── config.json
模板
Claude Desktop 配置示例
💡 应用场景
🔌
远程串口调试
AI 通过 MCP 读取 DUT 串口输出，分析日志，发送命令控制设备，无需坐在设备旁边
📊
自动化测试
AI 编写测试脚本，通过 MCP 批量发送 SPI/I2C 命令，自动验证硬件响应
🔧
故障诊断
AI 读取 PWM/SPI/I2C 信号数据，自动分析异常波形、时序问题、通信错误
📚
数据记录
MCP 持续采集传感器数据（I2C/SPI），AI 实时分析趋势并生成报告
🧩
硬件验证
新 PCB 打样后，AI 通过 MCP 自动测试所有接口（UART/SPI/I2C/PWM），快速验证硬件
🤖
AI 驱动开发
结合 EasyEDA MCP + 本项目 MCP，AI 从原理图设计到硬件调试全流程自动化
QUICK START
快速入门
三步完成编译烧录，快速体验无线调试器全部功能
1
环境准备
安装 ESP-IDF v5.x 开发环境
克隆项目源码到本地
克隆项目源码到本地
2
编译烧录
idf.py build 编译固件
idf.py flash 烧录到 ESP32-S3
idf.py flash 烧录到 ESP32-S3
3
连接使用
连接目标设备到 J3 排针
通过 WiFi 或 USB 开始调试
通过 WiFi 或 USB 开始调试
⚡ 编译命令
idf.py set-target esp32s3
idf.py build
idf.py flash monitor
idf.py build
idf.py flash monitor
⚡ 编译环境与依赖
框架
ESP-IDF v5.x + FreeRTOS
目标芯片
ESP32-S3 (idf.py set-target esp32s3)
关键组件
esp_wifi, esp_http_server, esp_lcd, esp_driver_uart/spi/i2c/rmt/ledc/gpio, nvs_flash, lwip
自定义组件
esp_lcd_st7735 (components/ 目录下的 ST7735S LCD 驱动)
分区方案
factory 3MB (固件) + spiffs 13MB (存储)
编译命令
idf.py build && idf.py flash monitor
📶在线烧录 (无需搭建环境)
嘉立创 EDA Wiki 提供在线 ESP 烧录工具，浏览器直接烧录固件
无需安装 ESP-IDF 开发环境，适合快速验证和量产烧录
支持 ESP32 / ESP32-S2 / ESP32-S3 / ESP32-C3 全系列芯片
USB 连接设备，选择固件 bin 文件，一键烧录
LINKS
相关链接
🔧
easyeda-api-skill
嘉立创EDA专业版AI SKILL，为AI编程工具提供完整的EasyEDA Pro API接口和WebSocket桥接能力。
→
📡
easyeda-enhanced-schematic-skill
嘉立创EDA专业版原理图增强 SKILL，依赖于easyeda-api-skill增强原理图功能。
→
🐛
esp-dev-skill
包含Espressif大部分仓库的开发技能
→
⚡
run-api-gateway
嘉立创EDA 专业版扩展 — 为 AI 编程工具（OpenCode、QwenCode、KimiCode 等）提供 WebSocket API 网关桥接服务。
→
📋
ai-wireless-debugger-mcp
让 AI 代理工具实现远程获取监测的数据来调试硬件设备
→
🏭
ai-wireless-debugger
ai-wireless-debugger的源码仓库
→
变更日志
V1.1版本： 添加BOOT按键，解决部分上电后端口反复跳动。 （v1.0版本可上电前用镊子短接R4电阻BOOT焊盘到R1电阻GND焊盘或TypeC金属壳，直到上电后松开）