Arduino 开发

本章介绍 Arduino 环境搭建，包括 Arduino IDE、ESP32板管理、相关库的安装，程序编译下载及示例程序测试，帮助用户掌握开发板，便于二次开发。 Arduino-flow-04

环境搭建

下载和安装 Arduino IDE

点击访问Arduino官网，选择对应的系统和系统位数下载。
运行安装程序，全部默认安装即可。

环境设置是在 Windows 10 系统下进行，Linux和Mac用户可访问Arduino-esp32环境搭建参考

安装 ESP32 开发板

ESP32相关主板在Arduino IDE使用，须先安装"esp32 by Espressif Systems "开发板的软件包
根据板安装要求 进行安装，一般推荐"在线安装 "，若在线安装失败，则使用"离线安装 "
安装教程，详见：Arduino 板管理教程
ESP32-S3-Touch-AMOLED-1.64 所需开发板安装说明

板名称	板安装要求	版本号要求
esp32 by Espressif Systems	"离线"安装/"在线"安装	≥3.1.0

安装库

在安装 Arduino 库时，通常有两种方式可供选择：在线安装 和 离线安装 。若库安装要求离线安装，则必须使用提供的库文件 。
对于大多数库，用户可以通过 Arduino 软件的在线库管理器轻松搜索并安装。然而，一些开源库或自定义库未被同步到 Arduino 库管理器中，因此无法通过在线搜索获取。在这种情况下，用户只能通过离线方式手动安装这些库。
库安装教程，详见：Arduino 库管理教程

ESP32-S3-Touch-AMOLED-1.64 库文件路径：

..\ESP32-S3-Touch-AMOLED-1.64-Demo\Arduino\libraries

ESP32-S3-Touch-AMOLED-1.64 库文件安装说明

库名称	说明	版本	库安装要求
LVGL	图形库	v8.4.0	"离线"安装

运行第一个 Arduino 程序

如果你刚入门学习ESP32和Arduino，还不知道如何创建、编译、烧录和运行Arduino ESP32程序，那么请展开看看，希望可以帮助到你！

新建工程

运行Arduino IDE，选择 **File** -> **New Sketch**

输入代码：

void setup() {
  // put your setup code here, to run once:
  Serial.begin(115200);
}

void loop() {
  // put your main code here, to run repeatedly:
  Serial.println("Hello, World!");
  delay(2000);
}

保存代码工程，选择 **File** -> **Save As...**；在弹出的菜单选择保存工程路径，并输入工程名，如 Hello_World ，点击**保存**

编译和烧录程序

选择对应的开发板，以ESP32S3主板为例：

①. 点击选择下拉框选项"Select Other Board and Port "；
②. 搜索需要的开发板型号"esp32s3 dev module "并选择；
③. 选择COM口 ；
④. 保存选择。
ESP32-S3-AMOLED-1

若ESP32S3主板只有USB口，须打开（Enable）USB CDC ，如下图所示：

ESP32-S3-AMOLED-1

编译并上传程序：

①. 编译程序；②. 编译并下载程序；③. 下载成功。
ESP32-S3-AMOLED-1

打开串口监视窗口 ，程序每隔2秒会打印"Hello World!"，运行情况如下所示：

ESP32-S3-AMOLED-1

示例程序

Demo-flow-01

ESP32-S3-Touch-AMOLED-1.64 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_QMI8658	打印IMU发出来的原始数据	-
03_SD_Card	加载显示SD卡的信息	-
04_WIFI_AP	设置为AP模式，可获取接入设备的MAC地址	-
05_WIFI_STA	设置为STA模式，可接入WiFi获取IP地址	-
06_LVGL_Test	LVGL例程	LVGL

Arduino 工程参数设置

ESP32-S3-Touch-AMOLED-1

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系统电压，打印到终端。

【硬件连接】

使用USB线把板子接入电脑

ESP32-S3-Touch-AMOLED-1

【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-Touch-AMOLED-1

ADC采样值是1900左右，系统电压是4.9V左右，若想具体分析，可以查看原理图。

02_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1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（参考示例01）

【代码分析】

qmi8658c_example(void parameter)* ：该函数初始化 QMI8658 设备，在无限循环中读取并打印加速度计、陀螺仪数据和温度数据，每 1 秒执行一次，旋转板子的过程中陀螺仪数据随着旋转越快而越大，加速度计会根据当前的位置计算出对应的加速度。

【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-Touch-AMOLED-1

数据每隔 1 秒输出一次，若需修改或参考，可直接进入 qmi 源文件进行操作。

03_SD_Card

【程序说明】

通过宏定义选择SPI或者SDMMC方式驱动SD卡，成功挂载SD卡之后把SD卡信息打印到终端。

【硬件连接】

板子装上SD卡（必须先插入容量小于64G的SD卡），使用USB线把板子接入电脑（参考示例01）

【代码分析】

可以根据用户选择来实现SD卡的通信协议，在**sd_card_bsp.cpp** 源文件下找到**#define SDMMC_U** 宏定义，取消该宏定义注释即可使用SDMMC方式驱动SD卡。
```
//#define SDMMC_U
```

【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-AMOLED-1

想了解更多关于Arduino ESP32库关于SD卡相关的使用？可访问：Arduino ESP32 库 SD 使用

04_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。

【硬件连接】

使用USB线把板子接入电脑（参考示例01）

【代码分析】

在**05_WIFI_AP.ino** 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。
```
const char *ssid = "ESP32_AP";
const char *password = "12345678";
```

【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，如图： ESP32-S3-LCD-1

05_WIFI_STA

【程序说明】

把开发板作为一个终端角色，可以连接环境可用的AP，成功连接之后打印获取到的IP信息到终端。

【硬件连接】

使用USB线把板子接入电脑（参考示例01）

【代码修改】

该工程实现芯片处于STA模式下连接WIFI而且获取到IP地址，在编译、下载固件之前，需要修改一些代码，此处修改成所处环境可用的WIFI路由器名字和密码。
ESP32-S3-AMOLED-1

【代码分析】

wifi_init(void) ：该函数用于初始化 ESP32 的 Wi-Fi 连接。它将 ESP32 设置为 Wi-Fi 站点模式，尝试连接到指定的 Wi-Fi 网络（通过**ssid**和**password**）。如果连接成功，打印本地 IP 地址；如果在一定时间内（20 * 500 毫秒）未能连接成功，则打印连接失败信息。同时，函数还可以设置自动连接和自动重连功能。

【运行效果】

芯片处于STA模式下成功连接WIFI，并且点击串口监控设备，可以看到获取到的IP地址，如图：

ESP32-S3-AMOLED-1

06_LVGL_Test

【程序说明】

通过移植LVGL，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（参考示例01）

【代码分析】

针对 LVGL，lvgl_conf.h 是其配置文件，下面对一些常用内容进行说明，还有一些LVGL的demo、文件系统都可以在conf配置文件里面设置

/*Color depth: 1 (1 byte per pixel), 8 (RGB332), 16 (RGB565), 32 (ARGB8888)*/
#define LV_COLOR_DEPTH 16//Color depth, a macro definition that must be concerned with porting LVGL


#define LV_MEM_CUSTOM 0
#if LV_MEM_CUSTOM == 0
    /*Size of the memory available for `lv_mem_alloc()` in bytes (>= 2kB)*/
    #define LV_MEM_SIZE (48U * 1024U)          /*[bytes]*/

    /*Set an address for the memory pool instead of allocating it as a normal array. Can be in external SRAM too.*/
    #define LV_MEM_ADR 0     /*0: unused*/
    /*Instead of an address give a memory allocator that will be called to get a memory pool for LVGL. E.g. my_malloc*/
    #if LV_MEM_ADR == 0
        #undef LV_MEM_POOL_INCLUDE
        #undef LV_MEM_POOL_ALLOC
    #endif

#else       /*LV_MEM_CUSTOM*/
    #define LV_MEM_CUSTOM_INCLUDE <stdlib.h>   /*Header for the dynamic memory function*/
    #define LV_MEM_CUSTOM_ALLOC   malloc
    #define LV_MEM_CUSTOM_FREE    free
    #define LV_MEM_CUSTOM_REALLOC realloc
#endif     /*LV_MEM_CUSTOM*/
//The above section is mainly for LVGL memory allocation, 
//which defaults to lv_mem_alloc() versus lv_mem_free().

【代码修改】

显示芯片本身不支持硬件旋转，如果需要旋转显示可以通过软件实现，可以在 lcd_bsp.c 文件中找到**#define EXAMPLE_Rotate_90** 宏定义然后取消注释该宏定义即可，软件旋转显示性能是不如硬件旋转的。
```
//#define EXAMPLE_Rotate_90
```

【运行效果】

LVGL例程对RAM和ROM要求比较高，所以必须要按照环境搭建的要求来配置程序烧录完成后，设备的运行效果如下：

ESP32-S3-Touch-AMOLED-1

LVGL更多学习及使用可参考LVGL官方文档

文档反馈

环境搭建​

下载和安装 Arduino IDE​

安装 ESP32 开发板​

安装库​

运行第一个 Arduino 程序​

新建工程​

编译和烧录程序​

示例程序​

Arduino 工程参数设置​

01_ADC_Test​

02_I2C_QMI8658​

03_SD_Card​

04_WIFI_AP​

05_WIFI_STA​

06_LVGL_Test​

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下载和安装 Arduino IDE

安装 ESP32 开发板

安装库

运行第一个 Arduino 程序

新建工程

编译和烧录程序

示例程序

Arduino 工程参数设置

01_ADC_Test

02_I2C_QMI8658

03_SD_Card

04_WIFI_AP

05_WIFI_STA

06_LVGL_Test