SimpleFOC之ESP32（一）—— 搭建开发环境

 
 
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说明

    2016年春天的时候第一次接触ESP8266，用的ESP-12的模块，串口转wifi通信。本来是很简单的工作，串口发送数据完事，按照习惯看下手册，这一看把我绕晕了，它的与众不同的Xtensa内核，FreeRTOS系统和以开发应用的方式编程，简直就是单片机行业中的外星文明，再搭配超低的价格，深深的震撼了我。
  我学习了FreeRTOS，学习了Linux环境下的应用编程，并建议老板在这个芯片上多下点功夫，这个芯片以后一定会大放异彩，但是老板的兴趣显然不在这，没有了支持我的学习也停留在，只能在ESP8266上做个点亮LED的小应用。
    2020年初因为公司业务发展学习了Python，发现ESP8266可以跑MicroPython，于是又拿出来曾经的模块演示一遍，这时候发现ESP的编程方式主要是在Arduino上，还有Lua和MicroPython这些新兴语言的支持。早期的ESP8266提供SDK API，Lubuntu安装包等，但目前的官方似乎已经不再强调这些，ESP中应用程序的开发已经完全软件化，这与STM32的keil编程方式大相径庭（当然keil的库函数和CubeMX也是软件化的一种体现）。
    硬件编程软件化是一个趋势，ESP会成为单片机多极化发展中的一极，我看好这个芯片！
 

一、ESP32介绍

• ESP8266：乐鑫公司最早打出知名度的芯片，只有WIFI通信，32-bit LX6单核处理器，160MHz。
• ESP32：有WIFI、BL4.2和BLE通信，32-bit LX6双核处理器，240MHz。
  
• 其它ESP32-S、ESP32-C系列为更高端的芯片，不做介绍。
• ESP的芯片因为自带wifi和蓝牙，非专业人士设计电磁兼容有难度，所以原厂很体贴的把芯片电路设计好，以模块的方式对外出售，大大降低了普通开发者的使用难度。
• ESP32官方提供三个系列的模块，分别是：
  • ESP32-SOLO 系列，低档，
  • ESP32-WROOM 系列，中档，
  • ESP32-WROVER 系列，高档，
  • 本系列教程以 ESP32-WROOM-32 模块为例。
    
     
• 官方不仅推出了ESP32的模块，还推出了最小系统板ESP32-DevKitC，
  
   
• 官方开发板上的USB转串口用的是CP2102，进口芯片价格偏高，市场上有很多改进版本采用国产芯片CH340，根据本人多年经验，国产同样好用。
  
   

二、Arduino IDE的ESP32开发环境搭建

ESP32的开发环境搭建网上有很多种，为保持文章的完整性，简单说明。

2.1、安装Arduino IDE

Arduino IDE下载地址：https://www.arduino.cc/en/software


此软件免安装，下载的文件，放到不包含中文路径的文件夹中，解压后双击图标 打开软件，如果打开失败，可能是需要安装JDK，请先安装Java的JDK。
 

2.2、安装SimpleFOC库

• 打开Arduino IDE，点击 工具—>管理库
  
• 在打开的小窗口中输入Simple FOC，选择最新版本，点击安装。
  
   

2.3、安装ESP库文件

◆ 2.3.1、下载库文件

• https://github.com/espressif，下载arduino-esp32，
  
• 下载压缩包，
  

◆ 2.3.2、安装ESP32库文件

• 解压压缩包，并修改文件夹名字为esp32，找到Arduino IDE的安装路径，在hardware文件夹下新建espressif文件夹，把解压后的esp32文件夹移动到当前位置，路径及解压后的文件如下图，
  

◆ 2.3.3、安装ESP32编译器

• 上面安装的是ESP32的库文件和示例，下面还要再安装编译器。网上主流的教程是：先安装python，然后运行tools文件夹下的 get.exe。（运行get.exe就是启动get.py，这是个python文件，所以必须要安装python。）
  

• 本人操作时等了半个小时没反应，网上搜到一篇文章比较专业：https://www.jianshu.com/p/a8f3fc166b5d，

• 简单的说，要下载的编译器就是三个文件，分别是xtensa-esp32-elf-gcc、esptool_py、mkspiffs，安装ESP32编译器的本质就是去github下载这三个文件放入当前的tools文件夹中，
  

• 三个文件的下载路径如下：

  • https://github.com/espressif/crosstool-NG/releases/download/esp-2021r1/xtensa-esp32-elf-gcc8_4_0-esp-2021r1-win32.zip
  • https://github.com/espressif/arduino-esp32/releases/download/2.0.0-alpha1/esptool-3.1.0-windows.zip
  • https://github.com/igrr/mkspiffs/releases/download/0.2.3/mkspiffs-0.2.3-arduino-esp32-win32.zip
  • 可以直接下载，这样就不用再安装python，也不用在黑窗口里等待。
    
     

2.5、安装Python

  python的安装方法也顺便说下吧，或许能用上。如果编译器已经安装好了可以不用安装python。



 

2.6、选择ESP32开发板

重新打开Arduino IDE，选择ESP32-DevKitC开发板，

 
开发板确定后其它参数默认，如下图，
串口选择需要先把开发板接入USB才能识别出来，暂时先不处理，

ESP32的开发环境搭建完毕。
 

三、点亮LED

提供两种方案：ESP32-DevKitC方案或者ESP32drive方案，二选一，都可以实现本节实验。

3.1、ESP32-DevKitC方案

◆ 3.1.1、准备清单

序号	名称	数量
1	ESP32-DevKitC	1
2	USB转串口	1

◆ 3.1.2、硬件连接

 

3.2、ESP32drive方案

◆ 3.2.1、准备清单

序号	名称	数量
1	ESP32drive	1
2	USB转串口	1
3	12V电源	1

ESP32drive 购买链接：某宝购买
 
◆ 3.2.2、硬件连接

 

3.3、示例演示

◆ 3.3.1、打开示例

◆ 3.3.2、修改代码
硬件上，LED对应的引脚为GPIO2，高电平亮，低电平灭，

◆ 3.3.3、选择配置
如果USB转串口接入电脑后不能识别，需要先安装驱动，本节实验所用USB转串口芯片为CH340。

◆ 3.3.4、编译下载

• 先验证代码，保证没有错误，
• ESP32模块先进入下载模式：按住Boot键不松手，按下复位键并松开，进入下载模式（此时可以松开Boot键），
• 点击“上传”，等待上传结束。
  
  ◆ 3.3.5、观察运行
  上传完成后按复位键，LED每隔1秒闪烁。
   

四、系统打印

• 调试时会发现串口初始化和断电都有信息打印，ESP32-DevKitC因为通过USB供电，上后电脑识别串口的时候已经打印信息，只有按复位键可以看到初始化信息；而拔掉USB线的断电方式同时也断开了串口连接 ，所以看不到断电打印。
  

• ESP32模块上电打印可以通过配置GPIO15的引脚电平取消，
  ESP32drive在电路上设计了下拉电阻，所以上电没有打印，如果需要可以拆掉对应电阻，位置如下图。

• 断电打印：Brownout detector was triggered，这个需要通过配置ESP32的内核程序才能关闭。

• 需要说明的是，ESP32运行的是FreeRTOS系统，我们在Arduino中写的代码只是它的一个应用，并不能修改系统，修改系统需要Linux编译环境，比较复杂，新手先不用考虑。
   
   
  （完）
   
   
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