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host-apps.rst

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在主机上运行 ESP-IDF 应用程序

:link_to_translation:en:[English]

Note

在主机上运行 ESP-IDF 应用程序的功能仍处于试验阶段,无法保证 API 的稳定性。欢迎用户通过 ESP-IDF GitHub 仓库ESP32 论坛 提供反馈意见,助力未来 ESP-IDF 基于主机的应用程序设计。

本文档概述了在 Linux 上运行 ESP-IDF 应用程序的方法,并介绍了可以在 Linux 上运行的常见 ESP-IDF 应用程序类型。

介绍

ESP-IDF 应用程序通常在主机上进行构建(交叉编译),然后上传(即烧录)到 ESP 芯片上运行,并由主机通过 UART/USB 端口监控。然而,在 ESP 芯片上运行 ESP-IDF 应用程序在各种开发/使用/测试场景下可能存在限制。

因此,ESP-IDF 支持在同一台 Linux 主机上构建和运行其应用程序。在主机上运行 ESP-IDF 应用程序具有以下几个优点:

  • 无需上传到目标芯片。
  • 应用程序在主机上的运行速度比在 ESP 芯片上快。
  • 除主机本身外,无特定硬件要求。
  • 更易进行软件测试的自动化和设置。
  • 提供大量用于代码和运行分析的工具,如 Valgrind。

许多 ESP-IDF 组件依赖支持特定芯片的硬件,因此在主机上运行应用程序时,必须对这些硬件依赖文件进行模拟或仿真。目前,ESP-IDF 支持以下模拟和仿真方法:

  1. 使用 FreeRTOS POSIX/Linux 模拟器 可以模拟 FreeRTOS 调度。在此模拟的基础上,在主机上运行应用程序时也会模拟或使用其他 API。
  2. 使用 CMock 可以模拟所有依赖文件,并在完全独立的情况下运行代码。

原则上,这两种方法(POSIX/Linux 模拟器和使用 CMock 模拟)可以混用,但此功能在 ESP-IDF 中尚未实现。注意,尽管名称中包含 POSIX/Linux,但目前的 FreeRTOS POSIX/Linux 模拟器也支持在 macOS 系统中运行。在主机上运行 ESP-IDF 应用程序通常用于测试,但模拟环境和模拟依赖文件并不能完全代表目标设备。因此,仍然需要在目标设备上测试,此时测试的侧重点通常在集成和系统测试上。

Note

在主机上运行应用程序的另一方法是使用 QEMU 模拟器,但 ESP-IDF 的 QEMU 模拟器仍在开发中,尚未发布相关文档。

基于 CMock 的模拟

该方法使用 CMock 框架解决缺少硬件和软件依赖文件的问题。在主机上运行基于 CMock 的应用程序具备一大优势:在主机上运行的应用程序通常只编译必要代码,即模拟了最主要代码的依赖文件,而非编译整个系统。有关 Mocks 的总体介绍及其在 ESP-IDF 的配置和使用,请参阅 mocks

POSIX/Linux 模拟器的模拟

ESP-IDF 已支持使用 FreeRTOS POSIX/Linux 模拟器 预览应用程序在目标芯片上的运行效果。使用该模拟器可以在主机上运行 ESP-IDF 组件,并使这类组件可用于在主机上运行的 ESP-IDF 应用程序。目前,只有一部分组件可以在 Linux 上构建。此外,各组件移植到 Linux 上后,其功能可能也会受到限制,或与在芯片目标上构建该组件的功能有所不同。有关所需组件在 Linux 上是否受支持的更多信息,请参阅 component-linux-mock-support

not esp32p4

Note

FreeRTOS POSIX/Linux 模拟器支持配置 amazon_smp_freertos 版本,但模拟仍在单核模式下运行。支持 Amazon SMP FreeRTOS 主要是为给 Amazon SMP FreeRTOS 编写的 ESP-IDF 应用程序提供 API 兼容性。

使用模拟器的前提

如果使用了任意模拟器,则应设置变量 Ruby

构建和运行

要在 Linux 上构建并运行应用程序,需要将目标芯片设置为 linux

idf.py --preview set-target linux
idf.py build
idf.py monitor

组件 Linux/Mock 支持情况概述

注意,下表中的“是”并不代表完全实现或模拟,它也可以表示功能的部分实现或模拟。实现或模拟通常只进行到可以提供足够功能、可以构建和运行测试应用程序的程度。

组件 模拟 仿真
cmock
driver
esp_common
esp_event
esp_http_client
esp_http_server
esp_https_server
esp_hw_support
esp_netif
esp_netif_stack
esp_partition
esp_rom
esp_system
esp_timer
esp_tls
fatfs
freertos
hal
heap
http_parser
json
linux
log
lwip
mbedtls
mqtt
nvs_flash
partition_table
protobuf-c
pthread
soc
spiffs
spi_flash
tcp_transport
unity