******************* 快速入门（CMake） ******************* :link_to_translation:`en:[English]` .. include:: ../cmake-warning.rst .. include:: ../cmake-pending-features.rst 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） * PC（Windows、Linux 或 Mac OS） 软件： * 设置 **工具链**，用于编译 ESP32 代码； * **编译工具** —— CMake 和 Ninja 编译工具，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 `_。 .. figure:: ../../_static/what-you-need-cmake.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 ESP-WROVER-KIT ESP32-PICO-KIT .. _get-started-step-by-step-cmake: 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-cmake` * :ref:`get-started-get-esp-idf-cmake` * :ref:`get-started-setup-path-cmake` * :ref:`get-started-get-packages-cmake` 创建您的第一个工程 ~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~ * :ref:`get-started-start-project-cmake` * :ref:`get-started-connect-cmake` * :ref:`get-started-configure-cmake` * :ref:`get-started-build-cmake` * :ref:`get-started-flash-cmake` * :ref:`get-started-build-monitor-cmake` .. _get-started-setup-toolchain-cmake: 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 Linux MacOS +-------------------+-------------------+-------------------+ | |windows-logo| | |linux-logo| | |macos-logo| | +-------------------+-------------------+-------------------+ | `Windows`_ | `Linux`_ | `Mac OS`_ | +-------------------+-------------------+-------------------+ .. |windows-logo| image:: ../../_static/windows-logo.png :target: ../get-started-cmake/windows-setup.html .. |linux-logo| image:: ../../_static/linux-logo.png :target: ../get-started-cmake/linux-setup.html .. |macos-logo| image:: ../../_static/macos-logo.png :target: ../get-started-cmake/macos-setup.html .. _Windows: ../get-started-cmake/windows-setup.html .. _Linux: ../get-started-cmake/linux-setup.html .. _Mac OS: ../get-started-cmake/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` 章节获取更多信息。 .. _get-started-get-esp-idf-cmake: 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 `_。 请将 ESP-IDF 下载到您的本地。 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。 Linux 和 MacOS 操作系统 ~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~ 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。 Windows 操作系统 ~~~~~~~~~~~~~~~~~~ .. note:: 较早版本 ESP-IDF 使用了 **MSYS2 bash 终端** 命令行。目前，基于 CMake 的编译系统可使用常见的 **Windows 命令窗口**，即本指南中使用的终端。 请注意，如果您使用基于 bash 的终端或 PowerShell 终端，一些命令语法将与下面描述有所不同。 打开命令提示符，后运行以下命令： .. include:: /_build/inc/git-clone-windows.inc ESP-IDF 将下载至 ``%userprofile%\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-cmake: 第三步：设置环境变量 =========================== 请在您的 PC 上设置以下环境变量，否则无法编译工程。 - ``IDF_PATH`` 应设置为 ESP-IDF 根目录的路径。 - ``PATH`` 应包括同一 ``IDF_PATH`` 目录下的 ``tools`` 目录路径。 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 ` 、:ref:`Linux 及 MacOS ` 操作系统的具体设置方式。 .. _get-started-get-packages-cmake: 第四步：安装 Python 软件包 ================================= ESP-IDF 所需的 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-cmake: 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-cmake: 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-cmake: 第七步：配置 ================= 请进入 :ref:`get-started-start-project-cmake` 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 如果您的默认 Python 版本为 3.0 以上，可能需要运行 ``python2 idf.py`` 。 Windows 操作系统 ~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~ .. code-block:: batch cd %userprofile%\esp\hello_world idf.py menuconfig Python 2.7 安装程序将尝试配置 Windows，将 ``.py`` 文件与 Python 2 关联起来。如果其他程序（比如 Visual Studio Python 工具）曾关联了其他版本 Python，则 ``idf.py`` 可能无法正常运行（文件将在 Visual Studio 中打开）。这种情况下，您可以选择每次都运行一遍 ``C:\Python27\python idf.py``，或更改 Windows 的 ``.py`` 关联文件设置。 .. note:: 如果出现 ``idf.py not found（无法找到 idf.py）`` 错误，请确保 ``PATH`` 环境变量设置无误，具体请参考 :ref:`get-started-setup-path-cmake`。如果 ``tools`` 目录下没有 ``idf.py`` 文件，请确保 CMake 预览的分支正确无误，具体请参考 :ref:`get-started-get-esp-idf-cmake`。 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``、``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 .. 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-cmake: 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-cmake: 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 ESP32 开发板： :: idf.py -p PORT [-b BAUD] flash 请将 PORT 替换为 ESP32 开发板的串口名称，具体可见 :ref:`get-started-connect-cmake`。 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... ESP32 Chip is ESP32D0WDQ6 (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 `。 .. _get-started-build-monitor-cmake: 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。 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���)(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 :ref:`menuconfig `， 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 ` 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 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。 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，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-cmake` 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 `。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 ` 章节查看。 相关文档 =========== .. toctree:: :maxdepth: 1 add-idf_path-to-profile establish-serial-connection 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