ESP32-IDF编程

技术经验 • dingxiao • 阅读数:5117 • 2019年5月21日 16:55

ESP32-IDF编程

0x01-IDF编程

  • IDF对ESP32进行开发是除了arduino以外的另一种开发方式。

  • ESP-IDF全称Espressif IoT Development Framework是乐鑫基于ESP32推出的新一代SDK，基于FreeRTOS系统，在上一代SDK基础上做了众多更新和改进，集合了众多组件。支持在Windows、Linux和MacOS下基于ESP-IDF开发。

0x02-设置开发环境

  • 在使用IDF进行开发前，需要对本地开发环境进行配置。

  • 设置环境有四个步骤：

    1-设置工具链

    2-获取ESP-IDF

    3-设置环境变量

    4-安装python软件包

0x03--Windows 平台工具链的标准设置

  • Windows 没有内置的 “make” 环境，因此如果要安装工具链，你需要一个 GNU 兼容环境。我们这里使用 MSYS2 来提供该环境。你不需要一直使用这个环境（你可以使用 Eclipse 或其它前端工具），但是它是在后台运行的。

  • 设置工具链（windows）：https://docs.espressif.com/projects/esp-idf/zh_CN/latest/get-started/windows-setup.html。

  • 该步骤是在windows环境下配置 GNU 兼容环境（MSYS2），通过直接从 dl.espressif.com 下载集成在一起的工具链和 MSYS2 压缩文件：https://dl.espressif.com/dl/esp32_win32_msys2_environment_and_toolchain-20181001.zip。

  • 文件下载完毕后，将 zip 压缩文件解压到 C:\ (或其它路径，这里假设是 C:\)，它会使用预先准备的环境创建一个 msys32 目录。

  • 运行 C:\msys32\mingw32.exe 打开一个 MSYS2 的终端窗口。该窗口的环境是一个 bash shell。创建一个 esp 目录作为开发 ESP32 应用的默认地址。运行指令

 mkdir -p ~/esp

  • 输入 cd ~/esp 就进入到新创建的目录。如果没有错误信息出现则表明此步骤已完成。

  • MSYS2 终端窗口

0x04-获取ESP-IDF

  • 除了工具链，您还需要供 ESP32 使用的 API（软件库和源代码），具体请见 ESP-IDF 仓库。

  • 获取本地副本：打开终端，切换到你要存放 ESP-IDF 的工作目录，使用 git clone 命令克隆远程仓库。

  • 打开终端，后运行以下命令：

 cd ~/esp
 git clone --recursive https://github.com/espressif/esp-idf.git

ESP-IDF 将下载至 ~/esp/esp-idf。

注解

此命令将克隆 master 分支，该分支保存着 ESP-IDF 的最新版本，它功能齐全，每周都会更新一些新功能并修正一些错误。

注解

GitHub 中”下载 zip 文档”的功能不适用于 ESP-IDF，所以需要使用 git clone 命令。作为备份，可以在没有安装 Git 的环境中下载 Stable version 的 zip 归档文件。

注解

在克隆远程仓库时，不要忘记加上 --recursive 选项。否则，请接着运行以下命令，获取所有子模块：

 cd esp-idf
 git submodule update --init

0x05-设置环境变量

  • 工具链通过环境变量 IDF_PATH 获得 ESP-IDF 的目录。因此，您需要在 PC 中设置该环境变量，否则无法编译工程。

  • 您可以在每次重启会话时手动设置，也可以在用户配置中进行永久设置，具体请前往 在用户配置文件中添加 IDF_PATH 章节，查看 Windows 、Linux 及 MacOS 操作系统的具体设置方式。

0x06-安装python软件包

  • ESP-IDF 所需 Python 软件包位于 IDF_PATH/requirements.txt 中。您可以运行以下命令进行安装（在 MSYS2环境下）：

 python -m pip install --user -r $IDF_PATH/requirements.txt

注解

请注意查询您所使用的 Python 解释器的版本（运行命令 python --version），并根据查询结果将上方命令中的 python 替换为 python2, python2.7，例如：

 python2.7 -m pip install --user -r $IDF_PATH/requirements.txt

0x07-创建工程

  • Linux 和 MacOS 操作系统

 cd ~/esp
 cp -r $IDF_PATH/examples/get-started/hello_world .

  • Windows 操作系统

 cd %userprofile%\esp
 xcopy /e /i %IDF_PATH%\examples\get-started\hello_world hello_world

  • ESP-IDF 的 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。您可以按照上述方法复制并运行其中的任何示例，也可以直接编译示例，无需进行复制。

重要

ESP-IDF 编译系统不支持带有空格的路径。

0x08-连接设备

  • 在windows开发环境下，记住系统中的串口名，名称为：COMX。

0x09-make menuconfig

  • 进入工程目录，并运行工程配置工具menuconfig。

  • Linux 和 MacOS 操作系统

 cd ~/esp/hello_world
 make menuconfig

  • Windows 操作系统

 cd %userprofile%\esp\hello_world
 make menuconfig

  • 如果之前的步骤都正确，则会显示下面的菜单：

  • 进入菜单后，选择 Serial flasher config > Default serial port 配置串口（设备将通过该串口加载工程）。按回车键确认选择，点击 < Save > 保存配置，然后点击 < Exit > 退出 menuconfig。

menuconfig 工具的常见操作见下。

  • 上下箭头：移动

  • 回车：进入子菜单

  • ESC 键：返回上级菜单或退出

  • 英文问号：调出帮助菜单（退出帮助菜单，请按回车键）。

  • 空格、Y 键``或``N 键：使能/禁用 [*] 配置选项

  • 英文问号 ：调出有关高亮选项的帮助菜单

  • / 键：寻找配置项目

注解

如果您是 Arch Linux 用户，请前往 SDK tool configuration，并将 Python 2 interpreter 的名称从 python 替换为 python2。

注意

如果您使用的是 ESP32-DevKitC（板载 ESP32-SOLO-1 模组），请在烧写示例程序前，前往 menuconfig 中使能单核模式（CONFIG_FREERTOS_UNICORE）。

注意

如果直接在该目录下执行make，会提示出错：

Makefile:8: /make/project.mk: No such file or directory

make: *** No rule to make target '/make/project.mk'.  Stop.

这是因为Makefile里的变量IDF_PATH没有设置

在Makefile设置IDF_PATH即可，也可以将IDF_PATH设置成为系统环境变量。

0x0A-编译和烧写

  • 使用以下命令，编译烧录工程：

 make flash

  • 运行以上命令可以编译应用程序和所有 ESP-IDF 组件，接着生成 bootloader、分区表和应用程序二进制文件。接着，这些二进制文件将被烧录至 ESP32 开发板。

  • 如果一切顺利，您可在烧录完成后看到类似下方的打印信息（代表加载进程）。接着，开发板将会复位，应用程序 “hello_world” 开始启动。

 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...
0x0B-串口监视

  • 可以使用 make monitor 命令，监视 “hello_world” 的运行情况。

 $ 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
 ...

  • 此时，您就可以在启动日志和诊断日志之后，看到打印的 “Hello world!” 了。

 ...
 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...

  • 您可使用快捷键 Ctrl+]，退出 IDF 监视器。

  • 如果 IDF 监视器在烧录后很快发生错误，或打印信息全是乱码（见下），很有可能是因为您的开发板选用了 26 MHz 晶振，而 ESP-IDF 默认支持大多数开发板使用的 40 MHz 晶振。

 e���)(Xn@�y.!��(�PW+)��Hn9a؅/9�!�t5��P�~�k��e�ea�5�jA
 ~zY��Y(1�,1•�� e���)(Xn@�y.!Dr�zY(�•jpi�|�+z5Ymvp

此时，请您：

  1. 退出监视器。

  2. 打开 menuconfig，

  3. 进入 Component config –> ESP32-specific –> Main XTAL frequency 进行配置，将 CONFIG_ESP32_XTAL_FREQ_SEL 设置为 26 MHz。

  4. 然后，请重新 编译和烧录 应用程序。

注解

您也可以运行以下命令，一次性执行构建、烧录和监视过程：

 make flash monitor

此外，请前往 IDF 监视器，了解更多使用 IDF 监视器的快捷键和其他详情。

0x0C-环境变量

  • 用户可以在使用 make 命令时 直接设置 部分环境变量，而无需进入 make menuconfig 进行重新配置。这些变量包括：

变量描述与使用方式
ESPPORT覆盖 flash 和 monitor 命令使用的串口。
例：make flash ESPPORT=/dev/ttyUSB1, make monitor ESPPORT=COM1
ESPBAUD覆盖烧录 ESP32 时使用的串口速率。
例：make flash ESPBAUD=9600
MONITORBAUD覆盖监控时使用的串口速率。
例：make monitor MONITORBAUD=9600

注解

您可导出环境变量（例：export ESPPORT=/dev/ttyUSB1）。 在同一会话窗口中，如果未被同步覆盖，所有 make 命令均会使用导出的环境变量值。

0x0D-更新ESP-IDF

  • 乐鑫官方会不时推出更新版本的 ESP-IDF，修复 bug 或提出新的特性。因此，在使用时，您也应注意更新您本地的版本。最简单的方法是：直接删除您本地的 esp-idf 文件夹，然后按照 第二步：获取 ESP-IDF 中的指示，重新完成克隆。

  • 如果您希望将 ESP-IDF 克隆到新的路径下，请务必 重新设置 IDF_PATH。否则，工具链将无法找到 ESP-IDF。

  • 此外，您可以仅更新变更部分。具体方式，请前往 更新 章节查看。


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