esp-idf/docs/zh_CN/get-started/index.rst

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快速入门
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:link_to_translation:`en:[English]`

本文档旨在指导用户搭建 ESP32 硬件开发的软件环境，

通过一个简单的示例展示如何使用 ESP-IDF (Espressif IoT Development Framework) 配置菜单，并编译、下载固件至 ESP32 开发板等步骤。

.. include:: /_build/inc/version-note.inc

概述
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ESP32 SoC 芯片支持以下功能：

* 2.4 GHz Wi-Fi
* 蓝牙 4.2 标准
* 高性能双核
* 超低功耗协处理器
* 多种外设

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，适用于各种应用场景和不同功耗需求。

乐鑫为用户提供完整的软、硬件资源，进行 ESP32 硬件设备的开发。其中，乐鑫的软件开发环境 ESP-IDF 旨在协助用户快速开发物联网 (IoT) 应用，可满足用户对 Wi-Fi、蓝牙、低功耗等方面的要求。

准备工作
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硬件：

* 一款 **ESP32** 开发板
* **USB 数据线** （USB A/Micro USB B）
* PC（Windows、Linux 或 Mac OS）

软件：

* 设置 **工具链**，用于编译 ESP32 **应用程序**；
* 获取 **ESP-IDF** 软件开发框架。该框架已经基本包含 ESP32 使用的 API（软件库和源代码）和运行 **工具链** 的脚本；
* 安装 C 语言编程（**工程**）的 **文本编辑器**，例如 `Eclipse <https://www.eclipse.org/>`_。


.. figure:: ../../_static/what-you-need.png
    :align: center
    :alt: ESP32 应用程序开发
    :figclass: align-center

    ESP32 应用程序开发


开发板简介
==========

请点击下方连接，了解有关具体开发板的详细信息。

.. toctree::
    :maxdepth: 1

    ESP32-DevKitC <get-started-devkitc>
    ESP-WROVER-KIT <get-started-wrover-kit>
    ESP32-PICO-KIT <get-started-pico-kit>


.. _get-started-step-by-step:

详细安装步骤
============

请根据下方详细步骤，完成安装过程。

设置开发环境
~~~~~~~~~~~~

* :ref:`get-started-setup-toolchain`
* :ref:`get-started-get-esp-idf`
* :ref:`get-started-setup-path`
* :ref:`get-started-get-packages`

创建您的第一个工程
~~~~~~~~~~~~~~~~~~

* :ref:`get-started-start-project`
* :ref:`get-started-connect`
* :ref:`get-started-configure`
* :ref:`get-started-build-and-flash`
* :ref:`get-started-monitor`


.. _get-started-setup-toolchain:

第一步：设置工具链
==================

工具链指一套用于编译代码和应用程序的程序。

为了加快开发进度，您可以直接使用乐鑫提供的预制工具链。请根据您的操作系统，点击下方对应的链接，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-logo|    | |linux-logo|      | |macos-logo|      |
+-------------------+-------------------+-------------------+
| `Windows`_        | `Linux`_          | `Mac OS`_         |
+-------------------+-------------------+-------------------+

.. |windows-logo| image:: ../../_static/windows-logo.png
    :target: ../get-started/windows-setup.html

.. |linux-logo| image:: ../../_static/linux-logo.png
    :target: ../get-started/linux-setup.html

.. |macos-logo| image:: ../../_static/macos-logo.png
    :target: ../get-started/macos-setup.html

.. _Windows: ../get-started/windows-setup.html
.. _Linux: ../get-started/linux-setup.html
.. _Mac OS: ../get-started/macos-setup.html

.. note::

    在本文档中，Linux 和 MacOS 操作系统中 ESP-IDF 的默认安装路径为 ``~/esp``；Windows 操作系统的默认路径为 ``%userprofile%\esp``。您也可以将 ESP-IDF 安装在任何其他路径下，但请注意在使用命令行时进行相应替换。注意，ESP-IDF 不支持带有空格的路径。

此外， 您也可以根据自身经验和实际需求，对环境进行个性化设置，而非使用预制工具链。此时，请前往 :ref:`工具链的个性化设置<get-started-customized-setup>` 章节获取更多信息。


.. _get-started-get-esp-idf:

第二步：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 <https://github.com/espressif/esp-idf>`_。

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：

.. include:: /_build/inc/git-clone-bash.inc

ESP-IDF 将下载至 ``~/esp/esp-idf``。

请前往 :doc:`/versions`，查看 ESP-IDF 不同版本的具体适用场景。

.. include:: /_build/inc/git-clone-notes.inc

.. note::

    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


.. _get-started-setup-path:

第三步：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 :doc:`add-idf_path-to-profile` 章节，查看 :ref:`Windows <add-idf_path-to-profile-windows>` 、:ref:`Linux 及 MacOS <add-idf_path-to-profile-linux-macos>` 操作系统的具体设置方式。


.. _get-started-get-packages:

第四步：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： :: 
    
    python -m pip install --user -r $IDF_PATH/requirements.txt

.. note::

    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


.. _get-started-start-project:

第五步：开始创建工程
=====================

现在，您可以开始准备开发 ESP32 应用程序了。您可以从 ESP-IDF 中 :idf:`examples` 目录下的 :example:`get-started/hello_world` 工程开始。

将 :example:`get-started/hello_world` 复制至您本地的 ``~/esp`` 目录下：

Linux 和 MacOS 操作系统
~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~

.. code-block:: bash

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

Windows 操作系统
~~~~~~~~~~~~~~~~~~

.. code-block:: batch

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

.. important::

    ESP-IDF 编译系统不支持带有空格的路径。

.. _get-started-connect:
    
第六步：连接设备
==================

现在，请将您的 ESP32 开发板连接到 PC，并查看开发板使用的串口。

通常，串口在不同操作系统下显示的名称有所不同：

- **Windows 操作系统：** ``COM1`` 等
- **Linux 操作系统：** 以 ``/dev/tty`` 开始
- **MacOS 操作系统：** 以 ``/dev/cu.`` 开始

有关如何查看串口名称的详细信息，请见 :doc:`establish-serial-connection`。

.. note::

    请记住串口名，您会在下面的步骤中用到。


.. _get-started-configure:

第七步：配置
=============

请进入 :ref:`get-started-start-project` 中提到的 ``hello_world`` 目录，并运行工程配置工具 ``menuconfig``。

Linux 和 MacOS 操作系统
~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~

.. code-block:: bash

    cd ~/esp/hello_world
    make menuconfig

Windows 操作系统
~~~~~~~~~~~~~~~~~~~

.. code-block:: batch

    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：

.. figure:: ../../_static/project-configuration.png
    :align: center
    :alt: 工程配置 — 主窗口
    :figclass: align-center

    工程配置 — 主窗口

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

.. note::

    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``。

.. attention::

    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（:ref:`CONFIG_FREERTOS_UNICORE`）。

.. _get-started-build-and-flash:

第八步：编译和烧录
====================

请使用以下命令，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。

.. highlight:: none

::

    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...


如果您希望使用 Eclipse IDE，而非 ``make`` 编译系统，请参考 :doc:`Eclipse 指南 <eclipse-setup>`。


.. _get-started-monitor:

第九步：监视器
===============

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

运行该命令后，:doc:`IDF 监视器 <../api-guides/tools/idf-monitor>` 应用程序将启动： ::

    $ 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。

.. code-block:: none

    ...
    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。

.. code-block:: none

    e<><65><EFBFBD>)(Xn@<40>y.!<21><>(<28>PW+)<29><>Hn9a؅/9<>!<21>t5<74><35>P<EFBFBD>~<7E>k<EFBFBD><6B>e<EFBFBD>ea<65>5<EFBFBD>jA
    ~zY<7A><59>Y(1<>,1<15><> e<><65><EFBFBD>)(Xn@<40>y.!Dr<44>zY(<28>jpi<70>|<7C>+z5Ymvp

此时，请您：

1. 退出监视器。
2. 打开 :ref:`menuconfig <get-started-configure>`，
3. 进入 ``Component config`` --> ``ESP32-specific`` --> ``Main XTAL frequency`` 进行配置，将 :ref:`CONFIG_ESP32_XTAL_FREQ_SEL` 设置为 26 MHz。
4. 然后，请重新 :ref:`编译和烧录 <get-started-build-and-flash>` 应用程序。

.. note::

    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 :doc:`IDF 监视器 <../api-guides/tools/idf-monitor>`，了解更多使用 IDF 监视器的快捷键和其他详情。

**恭喜，您已完成 ESP32 的入门学习！**

现在，您可以尝试一些其他 :idf:`examples`，或者直接开发自己的应用程序。


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``                                 |
+-----------------+-----------------------------------------------------------------------+

.. note::

    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。


更新 ESP-IDF
=============

乐鑫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 :ref:`get-started-get-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 :doc:`重新设置 IDF_PATH <add-idf_path-to-profile>`。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 :ref:`更新 <updating>` 章节查看。

相关文档
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.. toctree::
    :maxdepth: 1

    add-idf_path-to-profile
    establish-serial-connection
    make-project
    eclipse-setup
    ../api-guides/tools/idf-monitor
    toolchain-setup-scratch

.. _Stable version: https://docs.espressif.com/projects/esp-idf/zh_CN/stable/
.. _Releases page: https://github.com/espressif/esp-idf/releases