Vorstellung der XIAO Mikrocontroller Plattform von Seeed Studio


Seeed Studio aus China hat eine neue Mikrocontroller Plattform vorgestellt – oder sollte man eher von einem ganzen Ökosystem sprechen? Es zeichnet sich durch folgende Eigenschaften aus: Die Plattform bzw. das Ökosystem nennt Seeed Studio "XIAO" (小的). Das ist chinesisch und bedeutet soviel wie "klein". Und das sind die XIAO-Platinen wirklich. So kompakte Entwicklungs-PCBs für Mikrocontroller habe ich vorher selten gesehen.

Der Vorteil dieser Plattform liegt auf der Hand: Da die Grundplatinen und Shields austauschbar sind, kann man frei entscheiden, welchen Mikrocontroller man benutzen will. Sei es nun ein ESP32 oder ein NRF52. Die Shields sind wegen gleichem Pinout kompatibel und damit austauschbar. Man kann also den Mikrocontroller auswählen, der einem am besten bei der Programmierung liegt oder der für den Zweck am besten geeignet ist, weil er zum Beispiel besonders stromsparend ist. Und falls man herausfinden sollte, dass es eine Sackgasse ist, kann man immer noch auf ein anderes MCU-Modell wechseln und dort weitermachen. Die Shields kann man dort wiederverwenden.

Es gibt noch nicht alle Sensoren als XIAO Shields, aber es gibt eine XIAO Grove Base, die den Bogen schlägt zu dem alten Sensoren Zoo, den man vielleicht schon mit Grove Sensoren aufgebaut hat. Dazu wird die XIAO-Platine einfach auf die Grove Base gesteckt und schon hat man viele kleine I2C, SPI und GPIO Port Interfaces, die mit dem Grove-Kabel kompatibel sind.

Alles in allem also ein zukunftsgerichtetes System, das auf Kompaktheit getrimmt ist, aber mit dem man auch die alte Hardware noch benutzen kann. Und das zu durchaus akzeptablen Preisen finde ich. Zudem hat Seeed ein Lagerhaus und damit einen Versand direkt aus Deutschland.

Auswahl an Mikrocontrollern (MCU)


Seeed Studio hat sich bemüht, alle beliebten MCUs in die XIAO Familie einzubinden. Die angebotenen MCU-Optionen lesen sich wie das Who's who der Branche. Mit dabei sind: Die "Sense"-Platinen haben immer noch ein gewisses Extra eingebaut, vom eingebauten Mikrofon oder Gyroskop bis hin zur Kamera mit Mikrofon und µSD-Karten zum Speichern von Fotos. Bei den Sense Platinen hat Seeed auf eine möglichst kompakte Bauweise Wert gelegt. Das Kamera-Modul ist dementsprechend wirklich klein.

XIAO-Platinendesign und Pinout



Grundsätzlich haben alle XIAO-Platinen das gleiche, kompatible Pinout auf der Vorderseite:
Weitere GPIO-Pins sind häufig als Lötpads auf der Rückseite der Platine verfügbar. Diese können aber auch über Pogo-Pins, z. B. mit dem Debug-Mate abgegriffen werden. Soweit die MCU Debugging beherrscht, finden sich hier auch die Debug-Pins (CLK/SWCLK, DIO/SWD-IO).

Beim Design der XIAO-Platinen hat man auch an unterschiedliche Verwendungsarten gedacht:

XIAO Shields

Aber es gibt noch so etwas wie Shields: so hießen die Aufsteckplatinen beim Arduino, Seeed nennt sie schlicht "Add-Ons". Das sind kleine Platinen mit einem Zusatznutzen, die zu allen XIAO-Modellen kompatibel sind. Ein Shield kann ich also gleichwohl für einen ESP32-S3 oder einen nRF52840 benutzen. Sehr praktisch, wenn man ein Projekt nur testen und nicht gleich löten will, denn die Shields lassen sich wiederverwenden.

Die Shields haben natürlich das gleiche kompatible Pinout wie die Platinen.

Hier eine kleine Auswahl an Xiao Add-Ons:




Das XIAO Wio-SX1262-Shield macht zum Beispiel ein XIAO ESP32-S3 LoRa-fähig und schon hat man eine Basis für zum Beispiel Meshtastic oder MeshCore. Das Gespann ist sogar mit der Meshtastic-Firmware kompatibel und ist so ein besonders günstiger und kompakter Einstieg in die Meshtastic Welt. Es gibt das Duo (XIAO plus Shield) auch komplett als Xiao-Wio-SX1262-Kit.


Evtl. ließe sich das dann noch erweitern, zum Beispiel mit einem XIAO L76K-Shield, also einem GPS (GNNS) Modul zur Satelliten-gestützten Abfrage der Geoposition (L76K Shield). Dann hätte man auch die GPS-Position in Meshtastic.


Oder man erweitert sein XIAO ESP32-S3 Sense-Kamera-Modul noch mit einem


XIAO-Human-Presence-Sensor, um immer dann ein Foto zu machen, wenn jemand vor die Kamera läuft. Vielleicht um ein Foto zu machen, oder um eine automatische Gesichtserkennung durchzuführen, die im Erfolgsfall eine Tür öffnet.


Wer bereits einige Seeed Grove-Sensoren sein Eigen nennt, der sollte sich außerdem die XIAO Grove Base zulegen, mit der man acht vierpolige Buchsen für Grove-Kabel auf einer Erweiterungsplatine erhält.

Diese sind für UART, also serielle Kommunikation, I2C-Kommunikation und die GPIO-Pins 0 und 1 beziehungsweise 2 und 3. Wer die Platine gerne etwas kleiner hätte, kann die äußeren vier Ports von der Platine abbrechen und hat dann ein kompakteres Modul.

Die Auswahl an Seeed Grove-Produkten ist immens. Hier findet man viele Sensoren und Aktuatoren, aber auch Module für LoRa oder GPS und sogar Displays. Alle werden mit den vierpoligen Grove-Kabel einfach nur angesteckt. Löten ist nicht nötig.

Grove hat eine lange Tradition und wurde schon mit dem Arduino Uno benutzt, wie man in meinem Artikel Grove Shield zum schnellen Aufbau von Schaltungen und LCD mit RGB Backlight nachlesen kann.

Wer mit seinem Wunschmodul bei Seeed Studio nicht fündig werden sollte: auch M5Stack (mit Units) und Elecrow (mit Crowtail) bieten Grove-kompatible Module an. Bei den M5Stack-Ports solltest du auf die Farbkennzeichnung achten (Rot = I²C, Blau = UART, Schwarz = GPIO), damit das Modul am passenden Port angeschlossen wird. Ansonsten sind auch die Qwiic/STEMMA-QT-I2C kompatibel, allerdings nur für I2C.

So schlägt Seeed Studio also die Brücke in die Vergangenheit: man kann seine alten Module weiterhin verwenden. Clever!

Debug Mate


Der Seeed XIAO Debug Mate wiederum ein praktisches Werkzeug für Firmware-Entwickler. Er ermöglicht es, Breakpoints in der Entwicklungsumgebung zu setzen und dort über das Debug-Interface zu stoppen. Es lassen sich allerdings nicht alle MCUs in allen Entwicklungsumgebungen fürs Debugging gebrauchen, es gibt Ausnahmen.

Außerdem kann man mit dem Debug Mate den seriellen Datenverkehr auf UART1 (nicht den USB-Traffic) oder der Grove-Connection abhören und auf dem Display anzeigen. Dabei kann man die Baudrate direkt am Debug Mate einstellen.

Außerdem super praktisch ist die sehr genaue Strommessung, die runter geht in den Mikroampere-Bereich und so die Deep Sleeps der unterschiedlichen MCU-Varianten anzeigbar und damit vergleichbar macht.

Für das Testen wird die XIAO-Platine einfach auf den Debug Mate gesteckt. Dazu müssen an die Platine allerdings die Header-Leisten angelötet sein, sonst funktioniert das nicht. Die gesteckten Pins sowie die kleinen Lötpads auf der Rückseite der Platine für extra GPIOs - diese mittels federnd gelagerter Pogo-Pins - werden abgegriffen und dann auf die Buchsenleisten nebenan weitergegeben, um dort weitere Hardware via Dupont-Kabel einzustecken. Auf der Mate-Unterseite gibt es noch weitere Buchsenleisten für noch mehr abgegriffene GPIOs.

Welche Funktionen mit welcher MCU tatsächlich nutzbar sind, ist allerdings etwas komplexer. Und ich muss das alles noch genauer mit den unterschiedlichen MCUs ausprobieren, was einen ziemlichen Recherche-Aufwand bedeutet. Ich werde dann beizeiten einen eigenen Artikel über das Debuggen von XIAO-Platinen mit dem Debug Mate schreiben und hier verlinken.

Mein Fazit

Das XIAO Ökosystem ist durchdacht und man merkt, dass Seeed Studio einiges an Erfahrung in der Elektronik und Mikrocontroller-Entwicklungsplatinen-Entwicklung gesammelt und in diese Produktreihe gesteckt hat.

Der Formfaktor "extraklein" kann ein Vor- und ein Nachteil sein. Normalerweise will man kleine Boards, die nicht viel Platz wegnehmen und für die man kleine Gehäuse designen kann. Dass bei den meisten XIAO-Modellen bereits der Anschluss für einen Lithium-Akku vorgesehen ist, spart nochmals Platz und Kosten, weil man sich sie die Ladeplatine sparen kann.

Allerdings muss klar sein, dass man der Peripherie hier nicht beliebig hohe Ströme über den platzsparenden Onboard-Spannungswandler zur Verfügung stellen kann. Hier sollte man schon in seinem Design berücksichtigen, das stromhungrige LED-Matrizen etc. nicht über die IO-Pins mit Strom versorgt werden, sondern über den eingehenden Strom (Akku oder Netzteil). Aber das Prinzip gilt eigentlich schon länger, dass GPIO-Ports nur einen Strom im geringen zweistelligen Bereich zur Verfügung stellen.

Und natürlich muss bei einer so kleinen Platinen mit der Anzahl der zur Verfügung gestellten GPIO-Ports Schluss sein. Wer alle Pins für ein "All-In-One-Projekt" zur Verfügung haben muss, ist vielleicht mit einer Full-Size-Platine (hier ESP32-Beispiele) besser aufgehoben. Die benötigen mit ihren 40 oder mehr GPIO-Headerpins dann aber auch viel mehr Platz. Auf diese könnte man schon so vier bis fünf XIAO-Platinen drauflegen.

Für die allermeisten Projekte sind XIAO-Platinen aber vollkommen ausreichend.

Mir gefällt die Vielfalt der Mikrocontroller und die gleichzeitige Kompatibilität, aus denen man sich bedienen kann. Brauche ich für ein Projekt WLAN, greife ich zu einem XIAO-ESP32-S3. Brauche ich ZigBee oder Wi-Fi 6, nehme ich einen XIAO-ESP32-C6. Will ich es besonders stromsparend, wäre ein XIAO-nRF52840 meine Wahl. Und für Leute, die sich in der Raspberry Pi Pico-Umgebung zuhause fühlen, gibt es den XIAO-RP2040 und den XIAO-RP2350. Die Pin-kompatiblen Shields passen dann für alle MCU-Modelle und sind einfach austauschbar.

Und ich finde auch schön, das Seeed mit der XIAO Grove Board einen Anschluss an die "alte Welt" der Sensoren geschaffen hat, so dass man die weiterverwenden kann.

Nicht ganz unwichtig ist natürlich auch der Preis. Und den finde ich durchaus fair. Im Seeed-Shop zahlt man Stand Juli 2026 zum Beispiel für einen XIAO ESP32-S3 USD 7.49 (umgerechnet 6.55 €, zzgl. 19% MWSt = 7.79 €). Da Seeed direkt ein Warenlager in Deutschland hat und per DHL verschickt (Versandkosten USD 5.58 oder 4.88 € (zzgl. 19% MWSt) pro Sendung) ist Zoll und MWSt schon im berechneten Preis mit drin, man muss sich nicht mit dem Zoll herum schlagen und das Paket wird in ein paar Tagen bei euch sein.

Zu jedem XIAO-Modell gibt es auf der Produktseite im Seeed-Shop (Links siehe oben bei "Auswahl an Mikrocontrollern") ein übersichtliches Pinout der Extra-Pins, ein Wiki sowie Links zu weiterer Dokumentation, die beim Entwickeln der eigenen Projekte hilft.

Weiterlesen...

Wer noch nicht so erfahren mit den Fähigkeiten der unterschiedlichen Mikrocontroller ist, kann hier ein wenig mehr üver die MCU-Hersteller und deren Produktpalette erfahren:
Sollte der Stromverbrauch im Vordergrund stehen, empfehle ich noch meine Artikel
Die Übersicht meiner bisherigen Projekte mit Mikrocontrollern kann sicher einen guten Einblick in das geben, was man mit Mikrocontrollern und damit auch den XIAO-Platinen machen kann.

Video

Wie heißt es so schön? "Ein Bild sagt mehr als tausend Worte." Wie viel sagt dann erst ein bewegtes Bild, sprich ein Video? Seht die Platinen und Shields hier in meiner Video-Vorstellung:





Quellen, Literaturverweise und weiterführende Links

  1. Seeed Studio XIAO INTRODUCTION
  2. XIAO-Reference-Design (PDF)
  3. XIAO-Projektbeispiele unter Verwendung von 3D-Druck
  4. Seeed Studio bei Github: Sources, Anleitungen usw.