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Important
对不起,CMake-based Build System Preview 还没有中文翻译。
本文档旨在指导用户创建 ESP32 的软件环境。本文将通过一个简单的例子来说明如何使用 ESP-IDF (Espressif IoT Development Framework),包括配置、编译、下载固件到开发板等步骤。
ESP32 是一套 Wi-Fi (2.4 GHz) 和蓝牙 (4.2) 双模解决方案,集成了高性能的 CPU 内核、超低功耗协处理器和丰富的外设。ESP32 采用 40 nm 工艺制成,具有最佳的功耗性能、射频性能、稳定性、通用性和可靠性,适用于各种应用和不同功耗需求。
乐鑫为用户提供完整的软、硬件资源进行 ESP32 设备的开发。乐鑫所研发的软件开发环境 ESP-IDF 能够帮助用户快速开发物联网 (IoT) 应用,满足用户对于 Wi-Fi、蓝牙、低功耗等性能的需求。
开发 ESP32 应用程序需要准备:
- 电脑:安装 Windows、Linux 或者 Mac 操作系统
- 工具链:用于编译 ESP32 应用程序
- ESP-IDF:包含 ESP32 API 和用于操作 工具链 的脚本
- 文本编辑器:编写 C 语言程序,例如 Eclipse
- ESP32 开发板 和将其连接到 电脑 的 USB 线
开发环境的准备工作包括以下三部分:
- 设置 工具链
- 从 GitHub 上获取 ESP-IDF
- 安装和配置 Eclipse
如果你偏好使用其它编辑器,可以跳过最后一步。
环境设置好后,就可以开始开发应用程序了。整个过程可以概括为如下四步:
- 配置 工程 并编写代码
- 编译 工程 并链接成一个 应用程序
- 烧写 应用程序 到 ESP32
- 监视/调试 应用程序
下文将全程指导你操作完成这些步骤。
如果你有下列任一 ESP32 开发板,请点击对应的链接,对照指南进行操作就可以让你的板子跑起来。
.. toctree::
:maxdepth: 1
ESP32 DevKitC <../get-started/get-started-devkitc>
ESP-WROVER-KIT <../get-started/get-started-wrover-kit>
ESP32-PICO-KIT <../get-started/get-started-pico-kit>
如果你使用其它开发板,请查看下面的内容。
用 ESP32 进行开发最快的方法是安装预编译的工具链。请根据你的操作系点击对应的链接,并按照链接中的指导进行安装。
.. toctree::
:hidden:
Windows <windows-setup>
Linux <linux-setup>
MacOS <macos-setup>
Windows | Linux | Mac OS |
Note
我们使用 ~/esp
目录来安装预编译的工具链、ESP-IDF 和示例程序。你也可以使用其它目录,但是需要注意调整相应的指令。
你可以安装预编译的工具链或者自定义你的环境,这完全取决于个人经验和偏好。如果你要自定义环境,请参考 :ref:`get-started-customized-setup`。
工具链设置完成后,就可以 :ref:`get-started-get-esp-idf` 了。
工具链(包括用于编译和构建应用程序的程序)安装完后,你还需要 ESP32 相关的 API/库。API/库在 ESP-IDF 仓库 中。
查看 :doc:/versions 以获取不同情况下选择要使用的分支的帮助。
Note
注意这里有个 --recursive
选项。如果你克隆 ESP-IDF 时没有带这个选项,你还需要运行额外的命令来获取子模块:
cd ~/esp/esp-idf
git submodule update --init
工具链程序使用环境变量 IDF_PATH
来访问 ESP-IDF。这个变量应该设置在你的 PC 中,否则工程将不能编译。你可以在每次 PC 重启时手工设置,也可以通过在用户配置文件中定义 IDF_PATH
变量来永久性设置。要永久性设置,请参考 :doc:`add-idf_path-to-profile` 文档中 :ref:`Windows <add-idf_path-to-profile-windows>` 或 :ref:`Linux and MacOS <add-idf_path-to-profile-linux-macos>` 相关的指导进行操作。
现在可以开始创建 ESP32 应用程序了。为了快速开始,我们这里以 IDF 的 :idf:`examples` 目录下的 :example:`get-started/hello_world` 工程为例进行说明。
将 :example:`get-started/hello_world` 拷贝到 ~/esp
目录:
cd ~/esp
cp -r $IDF_PATH/examples/get-started/hello_world .
ESP-IDF 的 :idf:`examples` 目录下有一系列示例工程,都可以按照上面的方法进行创建。
Important
esp-idf 构建系统不支持在路径中存在空格。
还有几个步骤就完成了。在继续后续操作前,先将 ESP32 开发板连接到 PC,然后检查串口号,看看它能否正常通信。如果你不知道如何操作,请查看 Establish Serial Connection with ESP32 中的相关指导。请注意一下端口号,我们在下一步中会用到。
在终端窗口中,输入 cd ~/esp/hello_world
进入 hello_world
所在目录,然后启动工程配置工具 menuconfig
:
cd ~/esp/hello_world
make menuconfig
如果之前的步骤都正确,则会显示下面的菜单:
在菜单中,进入 Serial flasher config
> Default serial port
配置串口(工程将会加载到该串口上)。输入回车确认选择,选择 < Save >
保存配置,然后选择 < Exit >
退出应用程序。
Note
在 Windows 系统中,端口号的名称类似 COM1,在 MacOS 中以 /dev/cu.
开始,而在 Linux 系统中,以 /dev/tty
开始。
(详细内容可以参考章节 :doc:`establish-serial-connection`。)
下面是一些使用 menuconfig
的小技巧:
- 使用 up & down 组合键在菜单中上下移动
- 使用 Enter 键进入一个子菜单,Escape 键退出子菜单或退出整个菜单
- 输入
?
查看帮助信息,Enter 键退出帮助屏幕 - 使用空格键或
Y
和N
键来使能 (Yes) 和禁止 (No) 带有复选框 "[*]
" 的配置项 - 当光标在某个配置项上面高亮时,输入
?
可以直接查看该项的帮助信息 - 输入
/
搜索配置项
Note
如果你是 Arch Linux 用户,需要进入 SDK tool configuration
将 Python 2 interpreter
从 python
修改为 python2
。
现在可以编译和烧写应用程序了,执行指令:
make flash
这条命令会编译应用程序和所有的 ESP-IDF 组件,生成 bootloader、分区表和应用程序 bin 文件,并将这些 bin 文件烧写到 ESP32 板子上。
esptool.py v2.0-beta2
Flashing binaries to serial port /dev/ttyUSB0 (app at offset 0x10000)...
esptool.py v2.0-beta2
Connecting........___
Uploading stub...
Running stub...
Stub running...
Changing baud rate to 921600
Changed.
Attaching SPI flash...
Configuring flash size...
Auto-detected Flash size: 4MB
Flash params set to 0x0220
Compressed 11616 bytes to 6695...
Wrote 11616 bytes (6695 compressed) at 0x00001000 in 0.1 seconds (effective 920.5 kbit/s)...
Hash of data verified.
Compressed 408096 bytes to 171625...
Wrote 408096 bytes (171625 compressed) at 0x00010000 in 3.9 seconds (effective 847.3 kbit/s)...
Hash of data verified.
Compressed 3072 bytes to 82...
Wrote 3072 bytes (82 compressed) at 0x00008000 in 0.0 seconds (effective 8297.4 kbit/s)...
Hash of data verified.
Leaving...
Hard resetting...
如果没有任何问题,在编译过程结束后将能看到类似上面的消息。最后,板子将会复位,应用程序 "hello_world" 开始启动。
如果你想使用 Eclipse IDE 而不是运行 make
,请参考 :doc:`Eclipse guide <eclipse-setup>`。
如果要查看 "hello_world" 程序是否真的在运行,输入命令 make monitor
。这个命令会启动 IDF Monitor 程序:
$ make monitor
MONITOR
--- idf_monitor on /dev/ttyUSB0 115200 ---
--- Quit: Ctrl+] | Menu: Ctrl+T | Help: Ctrl+T followed by Ctrl+H ---
ets Jun 8 2016 00:22:57
rst:0x1 (POWERON_RESET),boot:0x13 (SPI_FAST_FLASH_BOOT)
ets Jun 8 2016 00:22:57
...
在启动消息和诊断消息后,你就能看到 "Hello world!" 程序所打印的消息:
...
Hello world!
Restarting in 10 seconds...
I (211) cpu_start: Starting scheduler on APP CPU.
Restarting in 9 seconds...
Restarting in 8 seconds...
Restarting in 7 seconds...
要退出监视器,请使用快捷键 Ctrl+]
。
Note
如果串口打印的不是上面显示的消息而是类似下面的乱码:
e���)(Xn@�y.!��(�PW+)��Hn9a/9�!�t5��P�~�k��e�ea�5�jA
~zY��Y(1�,1��� e���)(Xn@�y.!Dr�zY(��jpi�|�+z5Ymvp
或者监视器程序启动失败,那么可能你的开发板用的是 26 MHz 晶振,而 ESP-IDF 默认的是 40 MHz 晶振。请退出监视器,回到 :ref:`配置 <get-started-configure>`,将 :envvar:`CONFIG_ESP32_XTAL_FREQ_SEL` 改为 26 MHz,然后再次 :ref:`编译和烧写 <get-started-build-flash>`。请在 make menuconfig
的 Component config --> ESP32-specific --> Main XTAL frequency 中配置。
要一次性执行 make flash
和 make monitor
,输入 make flash monitor
。参考文档 :doc:`IDF Monitor <idf-monitor>` 里的快捷键和更多内容。
你已完成 ESP32 的入门!
现在你可以尝试其他的示例工程 :idf:`examples`,或者直接开发自己的应用程序。
使用 ESP-IDF 一段时间后,你可能想要进行升级来获得新的性能或者对 bug 进行修复。最简单的更新方式是删除已有的 esp-idf
文件夹然后再克隆一个,即重复 :ref:`get-started-get-esp-idf` 里的操作。
然后 :doc:`add-idf_path-to-profile`,这样工具链脚本就能够知道这一版本的 ESP-IDF 的具体位置。
另外一种方法是只更新有改动的部分。:ref:`更新步骤取决于现在用的ESP-IDF版本 <updating>`。
.. toctree::
:maxdepth: 1
add-idf_path-to-profile
establish-serial-connection
make-project
eclipse-setup
idf-monitor
toolchain-setup-scratch