OVMS3-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 {IDF_TARGET_NAME} 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 {IDF_TARGET_NAME} 开发板等步骤。

.. include-build-file:: inc/version-note.inc

概述
============

.. only:esp32

    ESP32 SoC 芯片支持以下功能：

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

.. only:esp32s2

    ESP32-S2 SoC 芯片支持以下功能：

    * 2.4 GHz Wi-Fi
    * 超低功耗协处理器
    * 多种外设

{IDF_TARGET_NAME} 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 {IDF_TARGET_NAME} 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 **{IDF_TARGET_NAME}** 开发板
* **USB 数据线**  (A 转 Micro-B)
* PC（Windows、Linux 或 Mac OS）

软件：

* 设置 **工具链**，用于编译 {IDF_TARGET_NAME} 代码；
* **编译工具** —— CMake 和 Ninja 编译工具，用于编译 {IDF_TARGET_NAME} **应用程序**；
* 获取 **ESP-IDF** 软件开发框架。该框架已经基本包含 {IDF_TARGET_NAME} 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: {IDF_TARGET_NAME} 应用程序开发
    :figclass: align-center

    {IDF_TARGET_NAME} 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。

.. only:: esp32

    .. toctree::
        :maxdepth: 1

        ESP32-DevKitC <../hw-reference/esp32/get-started-devkitc>
        ESP-WROVER-KIT <../hw-reference/esp32/get-started-wrover-kit>
        ESP32-PICO-KIT <../hw-reference/esp32/get-started-pico-kit>
        ESP32-Ethernet-Kit <../hw-reference/esp32/get-started-ethernet-kit>
        ESP32-DevKit-S(-R) <../hw-reference/esp32/user-guide-devkits-r-v1.1>


.. _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-get-prerequisites` （:doc:`Windows <windows-setup>` 、:doc:`Linux <linux-setup>` 和 :doc:`macOS <macos-setup>`）
* :ref:`get-started-get-esp-idf`
* :ref:`get-started-set-up-tools`
* :ref:`get-started-set-up-env`

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`
* :ref:`get-started-flash`
* :ref:`get-started-build-monitor`


.. _get-started-get-prerequisites:

第一步：安装准备
=============================

在正式开始创建工程前，请先完成工具的安装，具体步骤见下：

.. 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

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


第二步：获取 ESP-IDF
=================================

在围绕 {IDF_TARGET_NAME} 构建应用程序之前，请先获取乐鑫提供的软件库文件 `ESP-IDF 仓库 <https://github.com/espressif/esp-idf>`_。

获取 ESP-IDF 的本地副本：打开终端，切换到您要保存 ESP-IDF 的工作目录，使用 ``git clone`` 命令克隆远程仓库。针对不同操作系统的详细步骤，请见下文。

.. 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。

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

打开终端，后运行以下命令：

.. include-build-file:: 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。

Windows 操作系统
~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~

除了安装必要工具外，第一步中介绍的 :ref:`get-started-windows-tools-installer` 也能同时下载 ESP-IDF 本地副本。

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

除了使用 ESP-IDF 工具安装器，您也可以参考 :ref:`指南 <get-esp-idf-windows-command-line>` 手动下载 ESP-IDF。

.. _get-started-set-up-tools:

第三步：设置工具
=================================

除了 ESP-IDF 本身，您还需要安装 ESP-IDF 使用的各种工具，比如编译器、调试器、Python 包等。

Windows 操作系统
~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~

请根据第一步中对 Windows (:ref:`get-started-windows-tools-installer`) 的介绍，安装所有必需工具。

除了使用 ESP-IDF 工具安装器，您也可以通过 **命令提示符** 窗口手动安装这些工具。具体步骤见下：

.. code-block:: batch

    cd %userprofile%\esp\esp-idf
    install.bat

或使用 Windows PowerShell

.. code-block:: powershell

    cd ~/esp/esp-idf
    ./install.ps1

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

.. code-block:: bash

    cd ~/esp/esp-idf
    ./install.sh

自定义工具安装路径
~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~

本步骤中介绍的脚本将 ESP-IDF 所需的编译工具默认安装在用户根文件夹中，即 Linux 和 MacOS 系统中的 ``$HOME/.espressif`` 和 Windows 系统的 ``%USERPROFILE%\.espressif``。此外，您可以可以将工具安装到其他目录中，但请在运行安装脚本前，重新设置环境变量 ``IDF_TOOLS_PATH``。注意，请确保您的用户已经具备了读写该路径的权限。

如果修改了 ``IDF_TOOLS_PATH`` 变量，请确保该变量在每次执行“安装脚本” (``install.bat``、``install.ps1`` 或 ``install.sh``) 和导出脚本 (``export.bat``、``export.ps1`` 或 ``export.sh``) 均保持一致。

.. _get-started-set-up-env:

第四步：设置环境变量
=======================================

此时，您刚刚安装的工具尚未添加至 PATH 环境变量，无法通过“命令窗口”使用这些工具。因此，必须设置一些环境变量，这可以通过 ESP-IDF 提供的另一个脚本完成。

Windows 操作系统
~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~

Windows 安装器（:ref:`get-started-windows-tools-installer` ）可在“开始”菜单创建一个 "ESP-IDF Command Prompt" 快捷方式。该快捷方式可以打开命令提示符窗口，并设置所有环境变量。您可以点击该快捷方式，然后继续下一步。

此外，如果您希望在当下命令提示符窗口使用 ESP-IDF，请使用下方代码：

.. code-block:: batch

    %userprofile%\esp\esp-idf\export.bat

或使用 Windows PowerShell

.. code-block:: powershell

    .$HOME/esp/esp-idf/export.ps1

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

请在您需要运行 ESP-IDF 的“命令提示符”窗口运行以下命令：

.. code-block:: bash

    . $HOME/esp/esp-idf/export.sh

注意，命令开始的 "." 与路径之间应有一个空格！

此外，您也可以将这行代码增加至您的 ``.profile`` 或 ``.bash_profile`` 脚本中，这样您就可以在任何命令窗口使用 ESP-IDF 工具了。

.. _get-started-start-project:

第五步：开始创建工程
========================================

现在，您可以开始准备开发 {IDF_TARGET_NAME} 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 {IDF_TARGET_NAME} 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
    idf.py menuconfig

Windows 操作系统
~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~

.. code-block:: batch

    cd %userprofile%\esp\hello_world
    idf.py menuconfig

Setting the target with ``idf.py set-target {IDF_TARGET}`` should be done once, after opening a new project. If the project contains some existing builds and configuration, they will be cleared and initialized. The target may be saved in environment variable to skip this step at all. See :ref:`selecting-idf-target` for additional information.

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

``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``或 ``Y 键``：选择 ``[*]`` 配置选项；``N 键``：禁用 ``[*]`` 配置选项
* ``英文问号`` （查询配置选项）：调出有关该选项的帮助菜单
* ``/ 键``：寻找配置工程

.. only:: esp32

    .. 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:

第八步：编译工程
=========================

请使用以下命令，编译烧录工程：::

    idf.py build

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。

.. code-block:: none

    $ idf.py build
    Running cmake in directory /path/to/hello_world/build
    Executing "cmake -G Ninja --warn-uninitialized /path/to/hello_world"...
    Warn about uninitialized values.
    -- Found Git:/usr/bin/git (found version "2.17.0")
    -- Building empty aws_iot component due to configuration
    -- Component names: ...
    -- Component paths: ...

    ... (more lines of build system output)

    [527/527] Generating hello-world.bin
    esptool.py v2.3.1

    Project build complete. To flash, run this command:
    ../../../components/esptool_py/esptool/esptool.py -p (PORT) -b 921600 write_flash --flash_mode dio --flash_size detect --flash_freq 40m 0x10000 build/hello-world.bin  build 0x1000 build/bootloader/bootloader.bin 0x8000 build/partition_table/partition-table.bin
    or run 'idf.py -p PORT flash'

如果一切正常，编译完成后将生成 .bin 文件。


.. _get-started-flash:

第九步：烧录到设备
=============================

请使用以下命令，将刚刚生成的二进制文件烧录至您的 {IDF_TARGET_NAME} 开发板：

    ``idf.py -p PORT [-b BAUD] flash``

请将 PORT 替换为 {IDF_TARGET_NAME} 开发板的串口名称，具体可见 :ref:`get-started-connect`。

您还可以将 BAUD 替换为您希望的烧录波特率。默认波特率为 ``460800``。

更多有关 idf.py 参数的详情，请见 :ref:`idf.py`。

.. note::

    勾选 ``flash`` 选项将自动编译并烧录工程，因此无需再运行 ``idf.py build``。

.. code-block:: none

    Running esptool.py in directory [...]/esp/hello_world
    Executing "python [...]/esp-idf/components/esptool_py/esptool/esptool.py -b 460800 write_flash @flash_project_args"...
    esptool.py -b 460800 write_flash --flash_mode dio --flash_size detect --flash_freq 40m 0x1000 bootloader/bootloader.bin 0x8000 partition_table/partition-table.bin 0x10000 hello-world.bin
    esptool.py v2.3.1
    Connecting....
    Detecting chip type... {IDF_TARGET_NAME}
    Chip is {IDF_TARGET_NAME}D0WDQ6 (revision 1)
    Features: WiFi, BT, Dual Core
    Uploading stub...
    Running stub...
    Stub running...
    Changing baud rate to 460800
    Changed.
    Configuring flash size...
    Auto-detected Flash size: 4MB
    Flash params set to 0x0220
    Compressed 22992 bytes to 13019...
    Wrote 22992 bytes (13019 compressed) at 0x00001000 in 0.3 seconds (effective 558.9 kbit/s)...
    Hash of data verified.
    Compressed 3072 bytes to 82...
    Wrote 3072 bytes (82 compressed) at 0x00008000 in 0.0 seconds (effective 5789.3 kbit/s)...
    Hash of data verified.
    Compressed 136672 bytes to 67544...
    Wrote 136672 bytes (67544 compressed) at 0x00010000 in 1.9 seconds (effective 567.5 kbit/s)...
    Hash of data verified.

    Leaving...
    Hard resetting via RTS pin...

如果一切顺利，烧录完成后，开发板将会复位，应用程序 "hello_world" 开始运行。

.. note::

    （目前不支持）如果您希望使用 Eclipse IDE，而非 ``idf.py``，请参考 :doc:`Eclipse 指南 <eclipse-setup>`。


.. _get-started-build-monitor:

第十步：监视器
======================

您可以使用 ``make monitor`` 命令，监视 “hello_world” 的运行情况。注意，不要忘记将 PORT 替换为您的串口名称。

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

    $ idf.py -p /dev/ttyUSB0 monitor
    Running idf_monitor in directory [...]/esp/hello_world/build
    Executing "python [...]/esp-idf/tools/idf_monitor.py -b 115200 [...]/esp/hello_world/build/hello-world.elf"...
    --- 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。

.. only:: esp32

    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采用了 26 MHz 晶振，而 ESP-IDF 默认支持大多数开发板使用的 40 MHz 晶振。

    .. figure:: ../../_static/get-started-garbled-output.png
        :align: center
        :alt: 乱码输出
        :figclass: align-center

    此时，您可以：

    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-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：

    ``idf.py -p PORT 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。
- 请前往 :ref:`idf.py`，查看更多 ``idf.py`` 命令和选项。

**恭喜，您已完成 {IDF_TARGET_NAME} 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。

更新 ESP-IDF
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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，您在使用时，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。

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。

注意，更新完成后，请执行 ``install.sh`` （Windows 系统中为 ``install.bat``）脚本，避免新版 ESP-IDF 所需的工具也有所更新。具体请参考 :ref:`get-started-set-up-tools`。

一旦重新安装好工具，请使用“导出脚本”更新环境，具体请参考 :ref:`get-started-set-up-env`。

相关文档
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.. toctree::
    :maxdepth: 1

    establish-serial-connection
    eclipse-setup
    ../api-guides/tools/idf-monitor
    toolchain-setup-scratch
    :esp32: ../get-started-legacy/index

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