ESP-IDF 开发
本章节包含以下内容，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。
- 第0节 认识 ESP32
- 第1节 搭建环境
- 第2节 运行实例
- 第3节 创建项目
- 第4节 使用组件
- 第5节 调试程序
- 第6节 FreeRTOS
- 第7节 驱动外设
- 第8节 Wi-Fi 编程
- 第9节 BLE 编程
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。
配置开发环境
对于 ESP32-S3-Touch-LCD-4 开发板，需要使用 ESP-IDF V5.2.5 及以上版本。
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。
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
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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）。
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)。
请耐心等待两个文件下载完成。
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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。
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。
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。
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当看到如下界面时，表示 ESP-IDF 已安装成功。
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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。
安装 Visual Studio Code 与 ESP-IDF 扩展
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下载并安装 Visual Studio Code。
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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。
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在 VS Code 中,点击侧边活动栏中的
扩展图标(或使用快捷键 Ctrl + Shift + X)打开 扩展 视图。 -
在搜索框中输入 ESP-IDF,找到 ESP-IDF 扩展并点击安装。
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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
ESP32-S3-Touch-LCD-4 示例程序
| 示例程序 | 基础例程说明 |
|---|---|
| 01_RS485_Test | 测试 RS-485 座子 |
| 02_SD_Test | 测试 SD 卡座 |
| 03_RTC_Test | RTC 时钟跟 RTC 中断 |
| 04_TWAIreceive | 测试 CAN 卡座 |
| 05_TWAItransmit | 测试 CAN 卡座 |
| 06_LVGL_Proting | 测试 RGB 触摸屏幕 |
01_RS485_Test
【硬件连接】
- 使用 USB 线把板子接入电脑
- 开发板连接 USB 转 RS485 转换器，如
【代码分析】
echo_task()：- 首先配置了 UART 参数，包括波特率、数据位、奇偶校验位、停止位和硬件流控制等。
- 然后安装 UART 驱动，设置 UART 引脚，并分配一个临时缓冲区用于接收数据。
- 在一个无限循环中，从 UART 读取数据，将读取到的数据回写到 UART，并在有数据接收时记录日志信息。
【运行效果】
- 打开串口调试助手向 ESP32-S3-Touch-LCD-4 发送消息，该设备会将收到的消息返回给串口调试助手
02_SD_Test
【硬件连接】
- 使用 USB 线把板子接入电脑
- 将 SD 卡装入开发板
【代码分析】
waveshare_sd_card_init()：
这个函数主要用于初始化 SD 卡。首先初始化 I2C，然后通过 I2C 控制芯片拉低 SD 卡的 CS 引脚。接着配置 SD 卡的挂载选项，包括是否在挂载失败时格式化、最大文件数和分配单元大小等。之后初始化 SPI 总线，并使用配置好的 SPI 总线和挂载选项来挂载 SD 卡文件系统。如果挂载成功则返回 ESP_OK，表示 SD 卡初始化完成。
waveshare_sd_card_test()：
这个函数用于测试 SD 卡的功能。首先打印已初始化的 SD 卡的信息。然后创建一个文件并写入数据，重命名该文件并读取重命名后的文件内容。接着格式化文件系统，检查文件在格式化后是否被删除。最后创建一个新文件并读取其内容，完成测试后卸载 SD 卡并释放 SPI 总线资源。
【运行效果】
- 烧录成功后，串口会打印有关存储卡的信息，例如名称、类型、容量和支持的最大频率，再创建文件，写入文件，重命名文件，读取重命名文件：
- 也可直接使用 ESP-IDF 的串口监视器
03_RTC_Test
【硬件连接】
- 使用 USB 线把板子接入电脑
【代码分析】
app_main()：- 首先定义了用于存储当前时间的结构体和一些变量，包括闹钟中断标志等。
- 接着初始化芯片，设置初始时间和闹钟时间，启用闹钟功能并初始化中断输入引脚及中断处理函数。在无限循环中，读取当前时间并转换为字符串后打印，当闹钟中断发生时，重置中断标志并可选择再次启用闹钟，同时打印闹钟响起的消息，循环中还进行了 1 秒钟的延迟。
- 总体实现了简单的闹钟功能，通过对 PCF85063A 芯片的操作和中断处理来实现时间读取和闹钟响应。
【运行效果】
- 烧录成功后会设置时间，启动闹钟，然后读取当前时间，等待进入闹钟
- 串口终端会打印有关相关的信息
04_TWAIreceive
【硬件连接】
- 使用 USB 线把板子接入电脑
- 开发板连接 USB-CAN-A，如图
【代码分析】
waveshare_twai_receive()：- 如果驱动未安装，则等待一段时间后返回失败状态
- 读取触发的警报并获取 TWAI 的状态信息
- 根据触发的不同警报类型打印相应的日志信息，包括错误被动警报、总线错误警报和接收队列满警报，并打印相关的状态信息
- 如果接收数据警报被触发，则循环接收消息并调用 handle_rx_message 函数处理每个接收到的消息。最后返回成功状态
【运行效果】
- ESP32-S3-Touch-LCD-4 等待 USB-CAN-A_TOOL 发送消息，如果接收成功，会将其打印到串口上
- 打开串口调试助手，可以看到 Esp32-s3-touch-lcd-7 已经开始接收 CAN 消息（若接收报错，可多进行几次复位与软件重新开启设备，耐心等待）
- 如果出现以下错误，单击串口监视器并使用调试工具重新发送数据。（若按下复位，有时也需要再单击串口监视器）：
05_TWAItransmit
【硬件连接】
- 使用 USB 线把板子接入电脑
- 开发板连接 USB-CAN-A，如图
【代码分析】
waveshare_twai_transmit()：- 若驱动未安装，等待一段时间后返回失败状态
- 读取触发的警报并获取 TWAI 状态信息
- 根据不同警报类型打印相应日志信息，包括错误被动警报、总线错误警报、传输失败警报和传输成功警报，并打印相关状态信息
- 判断是否到了发送消息的时间，如果是则发送消息并更新上一次发送时间
【运行效果】
- 串口打印 CAN 消息发送成功，配置 USB-CAN-A_TOOL 后启动可看到 ESP32-S3-Touch-LCD-4 发送的 CAN 消息。
- 再观察 USB-CAN-A_TOOL，即可看到 ESP32-S3-Touch-LCD-4 发送的 CAN 消息
06_LVGL_Proting
【硬件连接】
- 使用 USB 线把板子接入电脑
【代码分析】
app_main()：- 初始化 Waveshare ESP32-S3 RGB LCD，使用 TCA9554 IO 拓展芯片的 2 号脚控制输出高低电平来控制屏幕背光。
- 接着打印一条信息表示要显示 LVGL 的演示内容，由于 LVGL 的 API 不是线程安全的，所以先锁定互斥锁。
- 然后可以选择运行不同的 LVGL 演示程序，如
lv_demo_stress、lv_demo_benchmark、lv_demo_music、lv_demo_widgets或example_lvgl_demo_ui等。 - 最后释放互斥锁。
【运行效果】
- 烧录代码后，可进行一系列触屏操作，提供 LVGL 移植的例程，本示例添加了 lvgl 防撕裂功能，体验感超过 Arduino IDE 方式
