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ESP-IDF 开发

本章节包含以下部分，请按需阅读：

ESP-IDF 入门教程​

初次接触 ESP32 ESP-IDF 开发，想要快速上手？我们为您准备了一套通用的 入门教程。

请注意：该教程使用 ESP32-S3-Zero 作为教学示例，所有硬件代码均基于其引脚布局。在动手实践前，建议您对照手中的开发板引脚图，确认引脚配置无误。

配置 ESP-IDF 开发环境​

备注

以下内容以 Windows 系统为例，使用 VS Code + ESP-IDF 扩展 的方式进行开发。Mac/Linux 用户请参考 官方说明。

版本选择

此部分图示以安装 ESP-IDF V5.5.2 为例示范，安装时请选用与您开发板示例匹配的 ESP-IDF 版本。

安装 ESP-IDF 开发环境​

  1. 前往 ESP-IDF Installation Manager 下载 ESP-IDF 安装管理器。这是乐鑫最新推出的跨平台安装工具，下文将演示如何使用其离线安装功能。

    在页面中点击 Offline Installer 标签，然后在筛选栏中选择 Windows 操作系统和你需要的 ESP-IDF 版本（图示仅为参考，请以实际为准）。

    下载 EIM 和整合包

    确认选择无误后，点击下载按钮。浏览器将自动同时下载两个文件：一个是 ESP-IDF 离线整合包(.zst)，另一个是 ESP-IDF 安装器(.exe)。

    下载 EIM 和整合包2

    请耐心等待两个文件下载完成。

  2. 下载完成后，双击运行 ESP-IDF 安装器(eim-gui-windows-x64.exe)。

    启动后，可在右上角将界面语言切换为中文。

    切换 EIM 语言

    安装工具会自动检测同一目录下是否存在离线整合包。点击 从存档安装。

    自动检测整合包

    接下来，选择安装路径。建议使用默认路径；若需自定义，请确保路径中不包含中文或空格。确认无误后，点击 开始安装。

    选择安装路径

  3. 当看到如下界面时，表示 ESP-IDF 已安装成功。

    安装成功

  4. 建议同时安装驱动程序。点击 完成安装，然后点击 安装驱动程序。

    用 ESP-IDF 安装管理器安装驱动

安装 Visual Studio Code 与 ESP-IDF 扩展​

  1. 下载并安装 Visual Studio Code。

  2. 安装时建议勾选 通过 Code 打开操作添加到 Windows 资源管理器文件上下文菜单,以便快速打开项目文件夹。

  3. 在 VS Code 中,点击侧边活动栏中的 扩展图标 扩展图标(或使用快捷键 Ctrl + Shift + X)打开 扩展 视图。

  4. 在搜索框中输入 ESP-IDF,找到 ESP-IDF 扩展并点击安装。

    在 VS Code 中搜索并安装 ESP-IDF 扩展

  5. 当 ESP-IDF 扩展版本 ≥ 2.0 时,扩展会自动检测并识别上述步骤中安装的 ESP-IDF 环境,无需手动配置。

示例程序​

Demo-flow-01

ESP32-S3-LCD-3.16 示例程序

示例程序基础例程说明依赖库
01_ADC_Test读取系统当前的电压值-
02_I2C_PCF85063打印 RTC 芯片的实时时间SensorLib
03_I2C_QMI8658打印 IMU 发出来的原始数据SensorLib
04_SD_Card加载显示 SD 卡的信息-
05_WIFI_AP设置为 AP 模式，可获取接入设备的 IP 地址-
06_WIFI_STA设置为 STA 模式，可接入 WiFi 获取 IP 地址-
07_LVGL_V8_TestLVGLV8 例程LVGL V8.3.11
08_LVGL_V9_TestLVGLV9 例程LVGL V9.3.0
09_FactoryProgram测试板载硬件功能LVGL V8.3.11、SensorLib

02_I2C_PCF85063、03_I2C_QMI8658 和 09_FactoryProgram 工程已在各自的 components/SensorLib 目录中提供 SensorLib，无需另行安装。

01_ADC_Test​

【程序说明】

  • 通过 GPIO 连接的模拟量电压经过 ADC 转换成数字量，然后通过计算得到实际的锂电池电压，并打印到终端。

【硬件连接】

  • 使用 USB 线把板子接入电脑

【代码分析】

  • adc_bsp_init(void) ：初始化 ADC1，包括创建 ADC 单次触发单元并配置 ADC1 的通道 3。
  • adc_get_value(float *value,int *data) ：读取 ADC1 通道 3 的值，并根据参考电压和分辨率计算出对应的电压值存储在传入的指针指向的位置，如果读取失败则存储 0。
  • adc_example(void* parameter) ：初始化 ADC1 后，创建一个 ADC 任务，该任务每隔 1 秒读取一次 ADC 的值，通过读取的 ADC 原始值计算出系统的电压。

【运行效果】

  • 程序编译下载完成，打开串口监控可以看到打印输出的 ADC 的值和电压，如下图所示：

    ESP32-S3-LCD-3

02_I2C_PCF85063​

【程序说明】

  • 通过 I2C 协议，分别对 PCF85063 芯片进行初始化、设置时间、间隔读取时间，然后打印到终端

【硬件连接】

  • 使用 USB 线把板子接入电脑

【代码分析】

  • void i2c_rtc_loop_task(void *arg) ：创建一个 RTC 任务来实现 RTC 功能，每隔 1 秒读取一次 RTC 芯片的时钟，然后输出到终端。

【运行效果】

  • 程序编译下载完成，打开串口监控可以看到打印输出的 RTC 时间，如下图所示：

    ESP32-S3-LCD-3

03_I2C_QMI8658​

【程序说明】

  • 通过 I2C 协议，对 QMI8658 芯片进行初始化设置，然后每隔 200 毫秒读取对应的姿态信息打印到终端

【硬件连接】

  • 使用 USB 线把板子接入电脑

【代码分析】

  • void i2c_qmi_loop_task(void *arg) ：创建一个 QMI 任务来实现获取姿态信息，在任务中读取并打印加速度计、陀螺仪数据，并将获取的结果输出到串口控制台，间隔 200 毫秒。

【运行效果】

  • 打开串口监控，可以看到打印输出的 IMU 发出来的原始数据（欧拉角需要自己转换），如下图所示：

    ESP32-S3-LCD-3

04_SD_Card​

【程序说明】

  • 通过 SDMMC 方式驱动 SD 卡，成功挂载之后把 SD 卡信息打印到终端。

【硬件连接】

  • 上电之前先给板子装上 FatFs 格式的 SD 卡

【代码分析】

  • sdcard_init(void) ：使用 1 线 SDMMC 方式初始化 SD 卡。

  • sdcard_loop_task(void *arg) ：测试 SD 卡读写功能的任务，需要取消 #define sdcard_write_Test 宏定义的注释。

    //#define sdcard_write_Test

【运行效果】

  • 点击串口监控设备，可以看到输出的 SD 卡的信息，practical_size 是 SD 卡的实际容量，如下图所示：

    ESP32-S3-LCD-3

信息

SD 卡挂载与文件读写接口详见 ESP-IDF FAT 文件系统编程指南。

05_WIFI_AP​

【程序说明】

  • 该示例可将开发板设置为热点，允许手机或其他处于 STA 模式的设备连接到开发板。

【代码分析】

  • 在 softap_example_main.c 文件找到 SSID 和 PASSWORD ，然后手机或其他处于 STA 模式的设备即可使用该 SSID 和 PASSWORD 连接到开发板。

    #define EXAMPLE_ESP_WIFI_SSID      "waveshare_esp32"
    #define EXAMPLE_ESP_WIFI_PASSWORD      "wav123456"

【运行效果】

烧录完程序，打开串口终端，如果设备连接成功热点之后，会输出该设备的 MAC 地址和 IP 地址，如图： ESP32-S3-LCD-1

06_WIFI_STA​

【程序说明】

  • 该示例可将开发板配置为 STA 设备，以连接路由器，从而接入系统网络。

【代码分析】

  • 在 esp_wifi_bsp.c 文件找到 ssid 和 password ，然后将其修改为当前环境中可用路由器的 SSID 和 Password。

    wifi_config_t wifi_config = {
          .sta = {
            .ssid = "PDCN",
            .password = "1234567890",
          },
      };

【运行效果】

烧录完程序，打开串口终端，如果设备连接成功热点之后，会输出所获取的 IP 地址，如图：

ESP32-S3-LCD-1

07_LVGL_V8_Test​

【程序说明】

  • 通过移植 LVGL V8，在屏幕上实现一些多功能的 GUI 界面。

【硬件连接】

  • 使用 USB 线把板子接入电脑

【代码分析】

  • 如果需要旋转 90 度显示，可以在** user_config.h** 文件找到 #define EXAMPLE_Rotate_90 宏定义，取消注释即可。

  • 如果需要进行背光测试，可以在** user_config.h** 文件找到 #define Backlight_Testing 宏定义，取消注释即可。

    //#define Backlight_Testing
    //#define EXAMPLE_Rotate_90

【运行效果】

  • 程序烧录完成后，设备的运行效果如下：

    ESP32-S3-LCD-3

信息

LVGL 更多学习及使用可参考 LVGL 官方文档

08_LVGL_V9_Test​

【程序说明】

  • 通过移植 LVGL V9，在屏幕上实现一些多功能的 GUI 界面。

【硬件连接】

  • 使用 USB 线把板子接入电脑

【代码分析】

  • 如果需要旋转 90 度显示，可以在** user_config.h** 文件找到 #define EXAMPLE_Rotate_90 宏定义，取消注释即可。

  • 如果需要进行背光测试，可以在** user_config.h** 文件找到 #define Backlight_Testing 宏定义，取消注释即可。

    //#define Backlight_Testing
    //#define EXAMPLE_Rotate_90

【运行效果】

  • 程序烧录完成后，设备的运行效果如下：

    ESP32-S3-LCD-3

信息

LVGL 更多学习及使用可参考 LVGL 官方文档

09_FactoryProgram​

【程序说明】

  • 综合性工程，用于测试板载硬件功能；也可以直接烧录示例程序中提供的 BIN 固件。

【硬件连接】

  • 使用 USB 线把板子接入电脑

【运行效果】

  • 显示屏从红、绿、蓝三种颜色进行跳转（跳转间隔 1.5 秒），如图：

    ESP32-S3-LCD-3

  • 显示完 RGB 之后，将会自动跳转到测试板载硬件功能界面，如图：

    ESP32-S3-LCD-3

    1. 显示 PSRAM 和 Flash 信息。
    2. 显示接入 SD 卡的实际容量。
    3. 扫描周围的蓝牙和 Wi-Fi 设备。
    4. 显示接入锂电池的电压。
    5. 实时显示 RTC 时间和 QMI 姿态数据。

  • 测试按键功能，如图：

    ESP32-S3-LCD-3

    1. 单击 BOOT 按键切换界面。
    2. 双击 BOOT 按键控制背光。
    3. 长按 BOOT 按键测试 SD 卡读写功能，显示 sd Test Pass 表示测试通过。