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

445 lines
16 KiB
ReStructuredText
Raw Normal View History

********
快速入门
********
: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
====
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
========
硬件:
* 一款 **ESP32** 开发板
* **USB 数据线** USB A/Micro USB B
* PCWindows、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。
: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``
- **Linux 操作系统:**``/dev/tty`` 开始
- **MacOS 操作系统:**``/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````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````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
=========
.. 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