Spark Synth|基于 ESP32 的开源便携口袋合成器

这是一套全开源手持电子合成器硬件方案,基于 ESP32 主控打造便携口袋式电子乐器。

Spark Synth|基于 ESP32 的开源便携口袋合成器封面
oshw_hqzl2026-06-02 17:30:36CC BY-NC-SA 4.0
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PCBA

设计文件

KiCad图标spark-synth-hardware-main.zip12.76MB

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详细介绍

这是一套全开源手持电子合成器硬件方案,基于 ESP32 主控打造便携口袋式电子乐器。

一、项目核心定位

  • 项目属性:初代原型版硬件开源,遵循 CC-BY-NC-SA 4.0 知识共享协议,允许修改改良但禁止商用;作者正在迭代 V2 优化量产组装难度。

  • 功能:基于 AMY 合成引擎,支持 FM 合成、减法 / 加法合成、音频采样,自带键盘、旋钮、摇杆、OLED 显示屏,内置锂电池可脱离电源随身演奏。

二、硬件物料清单(BOM)拆分

1. 电子元器件清单

器件

型号 & 作用

备注

主控

ESP32-S3 N16R8(带 PSRAM)

必须搭载片上 PSRAM,用于音频缓存

DAC

PCM5102A

音频数模转换输出

功放

PAM8403

驱动扬声器

电位器

RV09 10kΩ×16

参数调节(音量 / 音色 / 滤波),12mm 立式塑胶柄

喇叭

VANILIXING 4020(4Ω3W)

40×20×14.3mm 矩形腔体,尺寸严格受限

电源

TP4056 充电 + CKCS8501 升压

3.7V 锂电升 5V 供电

模拟多路开关

CD74HC4067

复用 16 路电位器接线,节省 IO 引脚

键盘矩阵

Cherry 矮轴按键 + 1N4148 二极管 ×28

5×6 矩阵键盘,二极管防按键鬼键

IO 扩展

MCP23017

I2C 总线拓展 IO,分担键盘 / 按键引脚占用

屏幕

128×64 0.96 寸 I2C OLED

显示音色、参数、采样信息

音频接口

TLWUA PL307 3.5mm 耳机座

立体声线路输出

选配

ICS43434 麦克风

仅采样功能使用,外部拾音录入波形

交互

GPD WIN3 摇杆 + 4 颗轻触按键

音色切换、参数快速调整

2. 结构五金 & 3D 打印物料

  • 紧固件:M3/M2 系列螺丝、铜柱,用来固定机壳与键盘固定板

  • 耗材:eSun PLA + 耗材(备选 PETG)用于整机外壳 3D 打印

  • 打印机:Bambu Lab A1 mini 桌面 3D 打印机(项目配套打印参数)

三、3D 打印结构拆分(整机三部分壳体)

  1. 底壳 Bottom case

    由左底 + 右底 + 燕尾榫拼接三件组成,CA 胶水粘接,预留锂电池仓、电路板固定位;原型靠双面胶固定元器件,V2 会优化预留螺丝孔位。

  2. 键盘安装板 Keyboard mounting plate

    左右两块分体式 PCB 安装板,矮轴侧装固定(侧向安装优化布线空间),组装后与上壳卡扣固定。

  3. 上壳 Top case(最复杂部件)

    两半壳体粘合而成,集成电位器开孔、按键位、摇杆仓、屏幕窗口;内部预布铜箔走线做键盘矩阵,原型铜箔布线繁琐,V2 改为 PCB 直连优化。

四、项目开发与迭代说明

  1. 初代现状:当前 V1 为手工原型,需要打磨、上锡、飞线组装,新手组装门槛高;

  2. V2 规划:作者计划改版定制 PCB 板,取消大量手工飞线,大幅降低 DIY 组装难度;

  3. 开源资源:3D 模型 STEP 文件可向作者申请获取,硬件 BOM、组装文档全开源,可自由复刻改良。

五、拓展信息💡

该项目是国外独立创客热门 ESP32 音频开源项目,国内创客社区已有玩家复刻改版,可搭配开源 AMY 合成固件实现:自定义波形、FM 调制、鼓机采样、MIDI 蓝牙收发等功能,是嵌入式音频开发、DIY 电子乐器的优质学习案例。

六、License

CC-BY-NC-SA 4.0

七、项目地址

https://github.com/povle/spark-synth-hardware