Espressif ESP32-DevKitC 和 ESP-WROVER-KIT 入门 - FreeRTOS
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Espressif ESP32-DevKitC 和 ESP-WROVER-KIT 入门

本教程提供有关配备 ESP32-WROOM-32、ESP32-SOLO-1 或 ESP-WROVER 模块的 Espressif ESP32-DevKitC 和 ESP-WROVER-KIT-VB 入门的说明。要从 AWS Partner Device Catalog 中的合作伙伴处购买,请使用以下链接:ESP32-WROOM-32 DevKitCESP32-SOLO-1ESP32-WROVER-KIT。这些版本的开发主板在 FreeRTOS 上均受支持。有关这些主板的更多信息,请参阅 Espressif 网站上的 ESP32-DevKitCESP-WROVER-KIT

注意

目前,ESP32-WROVER-KIT 和 ESP DevKitC 的 FreeRTOS 端口不支持以下功能:

  • 对称多处理 (SMP)。

概览

本教程包含有关以下入门步骤的说明:

  1. 将主板连接到主机。

  2. 在主机上安装软件来开发和调试微控制器主板的嵌入式应用程序。

  3. 将 FreeRTOS 演示应用程序交叉编译为二进制映像。

  4. 将应用程序二进制映像加载到您的主板上,然后运行该应用程序。

  5. 跨串行连接与主板上运行的应用程序进行交互,以便进行监视和调试。

先决条件

在 Espressif 主板上开始使用 FreeRTOS 之前,您需要设置您的 AWS 账户和权限。

要创建 AWS 账户,请参阅创建和激活 AWS 账户

要将 IAM 用户添加到您的 AWS 账户,请参阅 IAM 用户指南。要授予您的 IAM 用户账户访问 AWS IoT 和 FreeRTOS 的权限,请将以下 IAM 策略附加到您的 IAM 用户账户:

  • AmazonFreeRTOSFullAccess

  • AWSIoTFullAccess

将 AmazonFreeRTOSFullAccess 策略附加到您的 IAM 用户

  1. 浏览到 IAM 控制台,在导航窗格中,选择用户

  2. 在搜索文本框中输入您的用户名,然后从列表中选择该名称。

  3. 选择 Add permissions

  4. 选择直接附加现有策略

  5. 在搜索框中,输入 AmazonFreeRTOSFullAccess,从列表中选择,然后选择下一步: 审核

  6. 选择 Add permissions

将 AWSIoTFullAccess 策略附加到您的 IAM 用户

  1. 浏览到 IAM 控制台,在导航窗格中,选择用户

  2. 在搜索文本框中输入您的用户名,然后从列表中选择该名称。

  3. 选择 Add permissions

  4. 选择直接附加现有策略

  5. 在搜索框中,输入 AWSIoTFullAccess,从列表中选择,然后选择下一步: 审核

  6. 选择 Add permissions

有关 IAM 和用户账户的更多信息,请参阅 IAM 用户指南

有关策略的更多信息,请参阅 IAM 权限和策略

设置 Espressif 硬件

有关设置 ESP32-DevKitC 开发主板硬件的信息,请参阅 ESP32-DevKitC 入门指南

有关设置 ESP-WROVER-KIT 开发主板硬件的信息,请参阅 ESP-WROVER-KIT 入门指南

注意

请勿继续执行 Espressif 指南的入门部分。改为按以下步骤操作。

设置开发环境

要与您的主板进行通信,您需要下载并安装工具链。

设置工具链

要设置工具链,请按照适用于您的主机操作系统的说明操作:

重要

当您到达 Next Steps (后续步骤) 下的“Get ESP-IDF”说明时,停止并返回到此页面上的说明。

请确保已从系统中清除 IDF_PATH 环境变量,然后再继续操作。如果您已按照 Next Steps (后续步骤) 下的“Get ESP-IDF (获取 ESP-IDF)”说明执行操作,则会自动设置此环境变量。

注意

3.3 版的 ESP-IDF(FreeRTOS 所使用的版本)不支持最新版本的 ESP32 计算机。您必须使用与 3.3 版的 ESP-IDF 兼容的编译器。请参阅前面的链接。要检查编译器版本,请运行以下命令。

xtensa-esp32-elf-gcc --version

安装 CMake

需要 CMake 生成系统来为此设备生成 FreeRTOS 演示和测试应用程序。FreeRTOS 支持版本 3.13 及更高版本。

您可以从 CMake.org 下载最新版本的 CMake。同时提供源代码和二进制分发。

有关将 CMake 与 FreeRTOS 结合使用的详细信息,请参阅将 CMake 与 FreeRTOS 结合使用

建立串行连接

要在您的主机和 ESP32-DevKitC 之间建立串行连接,必须安装 CP210x USB to UART Bridge VCP 驱动程序。您可以从 Silicon Labs 下载这些驱动程序。

要在您的主机和 ESP32-WROVER-KIT 之间建立串行连接,必须安装一些 FTDI 虚拟 COM 端口驱动程序。您可以从 FTDI 下载这些驱动程序。

有关更多信息,请参阅使用 ESP32 建立串行连接。建立串行连接后,记下主板连接的串行端口。在构建演示时需要用到它。

下载并配置 FreeRTOS

设置环境后,您可以从 GitHubFreeRTOS 控制台下载 FreeRTOS。有关说明,请参阅 README.md 文件。

配置 FreeRTOS 演示应用程序

  1. 如果您运行的是 macOS 或 Linux,请打开终端提示符。如果您运行的是 Windows,请打开 mingw32.exe。(MinGW 是一个适用于本机 Microsoft Windows 应用程序的简约开发环境。)

  2. 要验证您已安装 Python 2.7.10 或更高版本,请运行 python --version。此时显示已安装的版本。如果您未安装 Python 2.7.10 或更高版本,可以从 Python 网站进行安装。

  3. 您需要 AWS CLI 来运行 AWS IoT 命令。如果您运行的是 Windows,请使用 easy_install awscli 在 mingw32 环境中安装 AWS CLI。

    如果您运行的是 macOS 或 Linux,请参阅安装 AWS 命令行界面

  4. 运行 aws configure 并使用 AWS 访问密钥 ID、私有访问密钥和默认区域名称配置 AWS CLI。有关更多信息,请参阅配置 AWS CLI

  5. 使用以下命令安装适用于 Python 的 AWS 开发工具包 (Boto3):

    • 在 Windows 上的 mingw32 环境中,运行 easy_install boto3

    • 在 macOS 或 Linux 上,运行 pip install tornado nose --user,然后运行 pip install boto3 --user

FreeRTOS 包含 SetupAWS.py 脚本,可以更轻松地设置您的 Espressif 主板以连接到 AWS IoT。要配置此脚本,请打开 freertos/tools/aws_config_quick_start/configure.json 并设置以下属性:

afr_source_dir

计算机上的 freertos 目录的完整路径。确保您使用正斜杠来指定此路径。

thing_name

要分配给代表您的主板的 AWS IoT 事物的名称。

wifi_ssid

Wi-Fi 网络的 SSID。

wifi_password

Wi-Fi 网络的密码。

wifi_security

Wi-Fi 网络的安全类型。

有效安全类型为:

  • eWiFiSecurityOpen(开放,不安全)

  • eWiFiSecurityWEP(WEP 安全性)

  • eWiFiSecurityWPA(WPA 安全性)

  • eWiFiSecurityWPA2(WPA2 安全性)

运行配置脚本

  1. 如果您运行的是 macOS 或 Linux,请打开终端提示符。如果您运行的是 Windows,请打开 mingw32.exe。

  2. 转到 freertos/tools/aws_config_quick_start 目录并运行 python SetupAWS.py setup

该脚本执行以下操作:

  • 创建一个 IoT 事物、证书和策略

  • 将 IoT 策略附加到证书,将证书附加到 AWS IoT 事物

  • 使用您的 AWS IoT 终端节点、Wi-Fi SSID 和凭证填充 aws_clientcredential.h 文件

  • 设置您的证书和私有密钥格式,然后将其写入 aws_clientcredential.h 标头文件

    注意

    仅出于演示目的对证书进行了硬编码。生产级应用程序应将这些文件存储在安全位置。

有关 SetupAWS.py 的更多信息,请参阅 freertos/tools/aws_config_quick_start 目录中的 README.md。

构建、刷写和运行 FreeRTOS 演示项目

您可以使用 CMake 生成构建文件,使用 Make 构建应用程序二进制文件,使用 Espressif 的 IDF 实用程序刷写主板。

在 Linux 和 macOS 上构建 FreeRTOS

(如果您使用的是 Windows,请参阅下一节。)

使用 CMake 生成构建文件,然后使用 Make 构建应用程序。

使用 CMake 生成演示应用程序的构建文件

  1. 将目录更改为 FreeRTOS 下载的根目录。

  2. 使用以下命令来生成构建文件:

    cmake -DVENDOR=espressif -DBOARD=esp32_wrover_kit -DCOMPILER=xtensa-esp32 -S . -B your-build-directory
    注意

    如果您想要构建应用程序以进行调试,请将 -DCMAKE_BUILD_TYPE=Debug 标志添加到此命令。

    如果您想要生成测试应用程序构建文件,请添加 -DAFR_ENABLE_TESTS=1 标志。

    Espressif 提供的代码使用轻型 IP (lwIP) 堆栈作为默认网络堆栈。要改用 FreeRTOS+TCP 网络堆栈,请将 –DAFR_ESP_FREERTOS_TCP 标记添加到 CMake 命令。

    要为非供应商提供的代码添加 lwIP 依赖项,请将以下行添加到您的自定义 WiFi 组件的 CMake 依赖性文件 CMakeLists.txt 中。

    # Add a dependency on the bluetooth espressif component to the common component set(COMPONENT_REQUIRES lwip)

使用 Make 构建应用程序

  1. 将目录更改为 build 目录。

  2. 使用以下命令,通过 Make 构建应用程序:

    make all -j4
    注意

    每当您在 aws_demos 项目和 aws_tests 项目之间切换时,都必须使用 cmake 命令构建生成文件。

在 Windows 上构建 FreeRTOS

在 Windows 上,您必须为 CMake 指定构建生成器,否则 CMake 默认为 Visual Studio。Espressif 正式推荐使用 Ninja 构建系统,因为它适用于 Windows、Linux 和 MacOS。您必须在本机 Windows 环境(如 cmd 或 PowerShell)中运行 CMake 命令。不支持在虚拟 Linux 环境(如 MSYS2 或 WSL)中运行 CMake 命令。

使用 CMake 生成构建文件,然后使用 Make 构建应用程序。

使用 CMake 生成演示应用程序的构建文件

  1. 将目录更改为 FreeRTOS 下载的根目录。

  2. 使用以下命令来生成构建文件:

    cmake -DVENDOR=espressif -DBOARD=esp32_wrover_kit -DCOMPILER=xtensa-esp32 -GNinja -S . -B build-directory
    注意

    如果您想要构建应用程序以进行调试,请将 -DCMAKE_BUILD_TYPE=Debug 标志添加到此命令。

    如果您想要生成测试应用程序构建文件,请添加 -DAFR_ENABLE_TESTS=1 标志。

    Espressif 提供的代码使用轻型 IP (lwIP) 堆栈作为默认网络堆栈。要改用 FreeRTOS+TCP 网络堆栈,请将 –DAFR_ESP_FREERTOS_TCP 标记添加到 CMake 命令。

    要为非供应商提供的代码添加 lwIP 依赖项,请将以下行添加到您的自定义 WiFi 组件的 CMake 依赖性文件 CMakeLists.txt 中。

    # Add a dependency on the bluetooth espressif component to the common component set(COMPONENT_REQUIRES lwip)

构建应用程序

  1. 将目录更改为 build 目录。

  2. 调用 Ninja 以构建应用程序:

    ninja

    或者,使用通用 CMake 接口来构建应用程序:

    cmake --build build-directory
    注意

    每当您在 aws_demos 项目和 aws_tests 项目之间切换时,都必须使用 cmake 命令构建生成文件。

刷写并运行 FreeRTOS

使用 Espressif 的 IDF 实用程序 (freertos/vendors/espressif/esp-idf/tools/idf.py) 刷写您的主板、运行应用程序并查看日志。

要擦除主板的闪存,请转到 freertos 目录并使用以下命令:

./vendors/espressif/esp-idf/tools/idf.py erase_flash -B build-directory

要将应用程序二进制文件刷写到您的主板,请使用 make

make flash

您也可以使用 IDF 脚本以刷写主板:

./vendors/espressif/esp-idf/tools/idf.py flash -B build-directory

如需监控,请使用以下命令:

./vendors/espressif/esp-idf/tools/idf.py monitor -p /dev/ttyUSB1 -B build-directory
注意

您可以组合使用这些命令。例如:

./vendors/espressif/esp-idf/tools/idf.py erase_flash flash monitor -p /dev/ttyUSB1 -B build-directory

在云上监控 MQTT 消息

您可以使用 AWS IoT 控制台中的 MQTT 客户端监控您的设备发送到 AWS 云的消息。

使用 AWS IoT MQTT 客户端订阅 MQTT 主题

  1. 登录 AWS IoT 控制台

  2. 在导航窗格中,选择测试以打开 MQTT 客户端。

  3. Subscription topic (订阅主题)中,输入 iotdemo/#,然后选择 Subscribe to topic (订阅主题)

运行低功耗蓝牙演示

FreeRTOS 支持低功耗蓝牙连接。

要跨低功耗蓝牙运行 FreeRTOS 演示项目,您需要在 iOS 或 Android 移动设备上运行 FreeRTOS 低功耗蓝牙移动开发工具包演示应用程序。

设置 FreeRTOS 低功耗蓝牙移动开发工具包演示应用程序

  1. 按照适用于 FreeRTOS 蓝牙设备的移动开发工具包中的说明,在您的主机上下载并安装适用于移动平台的开发工具包。

  2. 按照 FreeRTOS 低功耗蓝牙移动开发工具包演示应用程序中的说明,在您的移动设备上设置演示移动应用程序。

有关如何在主板上运行低功耗蓝牙 MQTT 演示的说明,请参阅低功耗蓝牙 MQTT 演示应用程序

有关如何在主板上运行 Wi-Fi 预置演示的说明,请参阅 Wi-Fi 预置演示应用程序

在您自己的适用于 ESP32 的 CMake 项目中使用 FreeRTOS

如果要在您自己的 CMake 项目中使用 FreeRTOS,可以将它设置为子目录并与应用程序一起构建。首先,从 GitHubFreeRTOS 控制台获取 FreeRTOS 的副本。如果您使用的是 git,则也可以使用以下命令将它设置为 git 子模块,以便将来更轻松地更新。

git submodule add -b release https://github.com/aws/amazon-freertos.git freertos

如果已发布更新的版本,则可使用这些命令更新本地副本。

# Pull the latest changes from the remote tracking branch. git submodule update --remote -- amazon-freertos # Commit the submodule change because it is pointing to a different revision now. git add amazon-freertos git commit -m "Update FreeRTOS to a new release"

假定您的项目具有以下目录结构:

- freertos (the copy that you obtained from GitHub or the AWS IoT console) - src - main.c (your application code) - CMakeLists.txt

以下是可用于构建应用程序与 FreeRTOS 的顶级 CMakeLists.txt 文件的示例。

cmake_minimum_required(VERSION 3.13) project(freertos_examples) add_executable(my_app src/main.c) # Tell IDF build to link against this target. set(IDF_PROJECT_EXECUTABLE my_app) # Add FreeRTOS as a subdirectory. AFR_BOARD tells which board to target. set(AFR_BOARD espressif.esp32_devkitc CACHE INTERNAL "") add_subdirectory(freertos) # Link against the mqtt library so that we can use it. Dependencies are transitively # linked. target_link_libraries(my_app PRIVATE AFR::mqtt)

要构建项目,请运行以下 CMake 命令。确保 ESP32 编译器位于 PATH 环境变量中。

cmake -S . -B build-directory -DCMAKE_TOOLCHAIN_FILE=freertos/tools/cmake/toolchains/xtensa-esp32.cmake -GNinja cmake --build build

要将应用程序刷写到您的主板,请运行

cmake --build build-directory --target flash

使用 FreeRTOS 中的组件

在运行 CMake 后,您可以在摘要输出中找到所有可用的组件。它应该如下所示:

====================Configuration for FreeRTOS==================== Version: 201910.00 Git version: 201910.00-388-gcb3612cb7 Target microcontroller: vendor: Espressif board: ESP32-DevKitC description: Development board produced by Espressif that comes in two variants either with ESP-WROOM-32 or ESP32-WROVER module family: ESP32 data ram size: 520KB program memory size: 4MB Host platform: OS: Linux-4.15.0-66-generic Toolchain: xtensa-esp32 Toolchain path: /opt/xtensa-esp32-elf CMake generator: Ninja FreeRTOS modules: Modules to build: ble, ble_hal, ble_wifi_provisioning, common, crypto, defender, dev_mode_key_provisioning, freertos_plus_tcp, greengrass, https, kernel, mqtt, ota, pkcs11, pkcs11_implementation, platform, secure_sockets, serializer, shadow, tls, wifi Enabled by user: ble, ble_hal, ble_wifi_provisioning, defender, greengrass, https, mqtt, ota, pkcs11, pkcs11_implementation, platform, secure_sockets, shadow, wifi Enabled by dependency: common, crypto, demo_base, dev_mode_key_provisioning, freertos, freertos_plus_tcp, kernel, pkcs11_mbedtls, secure_sockets_freertos_plus_tcp, serializer, tls, utils 3rdparty dependencies: http_parser, jsmn, mbedtls, pkcs11, tinycbor Available demos: demo_ble, demo_ble_numeric_comparison, demo_defender, demo_greengrass_connectivity, demo_https, demo_mqtt, demo_ota, demo_shadow, demo_tcp, demo_wifi_provisioning Available tests: =========================================================================

您可以引用“要构建的模块”列表中的任何组件。要将它们链接到您的应用程序,请将 AFR:: 命名空间置于名称的前面,例如 AFR::mqttAFR::ota 等。

将自定义组件添加到 ESP-IDF

可以向 ESP-IDF 构建环境添加更多组件。例如,假定您想添加一个名为 foo 的组件,并且您的项目如下所示:

- freertos - components - foo - include - foo.h - src - foo.c - CMakeLists.txt - src - main.c - CMakeLists.txt

以下是您组件的 CMakeLists.txt 文件的示例:

# include paths of this components. set(COMPONENT_ADD_INCLUDEDIRS include) # source files of this components. set(COMPONENT_SRCDIRS src) # Alternatively, use COMPONENT_SRCS to specify source files explicitly # set(COMPONENT_SRCS src/foo.c) # add this components, this will define a CMake library target. register_component()

您还可以使用标准 CMake 函数 target_link_libraries 指定依赖关系。请注意,组件的目标名称存储在由 ESP-IDF 定义的变量 COMPONENT_TARGET 中。

# add this component, this will define a CMake library target. register_component() # standard CMake function can be used to specify dependencies. ${COMPONENT_TARGET} is defined # from esp-idf when you call register_component, by default it's idf_component_<folder_name>. target_link_libraries(${COMPONENT_TARGET} PRIVATE AFR::mqtt)

对于 ESP 组件,可通过设置 COMPONENT_REQUIRESCOMPONENT_PRIV_REQUIRES 这两个变量来做到这一点。请参阅 ESP-IDF 编程指南第 3.3 版中的构建系统 (CMake)

# If the dependencies are from ESP-IDF, use these 2 variables. Note these need to be # set before calling register_component(). set(COMPONENT_REQUIRES log) set(COMPONENT_PRIV_REQUIRES lwip)

然后,在顶级 CMakeLists.txt 文件中,告知 ESP-IDF 从何处查找这些组件。在 add_subdirectory(freertos) 之前的任何位置插入以下行:

# Add some extra components. IDF_EXTRA_COMPONENT_DIRS is a variable used by ESP-IDF # to collect extra components. get_filename_component( EXTRA_COMPONENT_DIRS "components/foo" ABSOLUTE ) list(APPEND IDF_EXTRA_COMPONENT_DIRS ${EXTRA_COMPONENT_DIRS})

默认情况下,此组件现在将自动链接到您的应用程序代码。您应能够包含其标头文件并调用它定义的函数。

覆盖 FreeRTOS 的配置

目前,未提供明确定义的方法来重新定义 FreeRTOS 源树外部的配置。默认情况下,CMake 将在 freertos/vendors/espressif/boards/esp32/aws_demos/config_files/freertos/demos/include/ 目录中进行查找。但是,可以使用解决方法来告知编译器首先搜索其他目录。例如,您可以为 FreeRTOS 配置添加其他文件夹:

- freertos - freertos-configs - aws_clientcredential.h - aws_clientcredential_keys.h - iot_mqtt_agent_config.h - iot_config.h - components - src - CMakeLists.txt

freertos-configs 下的文件是从 freertos/vendors/espressif/boards/esp32/aws_demos/config_files/freertos/demos/include/i 目录复制的。然后,在顶级 CMakeLists.txt 文件中,在 add_subdirectory(freertos) 的前面添加此行,以便编译器首先搜索此目录:

include_directories(BEFORE freertos-configs)

为 ESP-IDF 提供您自己的 sdkconfig

如果要提供您自己的 sdkconfig.default,您可以从命令行设置 CMake 变量 IDF_SDKCONFIG_DEFAULTS

cmake -S . -B build-directory -DIDF_SDKCONFIG_DEFAULTS=path_to_your_sdkconfig_defaults -DCMAKE_TOOLCHAIN_FILE=freertos/tools/cmake/toolchains/xtensa-esp32.cmake -GNinja

如果您不为自己的 sdkconfig.default 文件指定位置,则 FreeRTOS 将使用位于 freertos/vendors/espressif/boards/esp32/aws_demos/sdkconfig.defaults 的默认文件。

摘要

如果您的项目具有一个名为 foo 的组件,并且您要覆盖某些配置,以下是顶级 CMakeLists.txt 文件的完整示例。

cmake_minimum_required(VERSION 3.13) project(freertos_examples) add_executable(my_app src/main.c) # Tell IDF build to link against this target. set(IDF_PROJECT_EXECUTABLE my_app) # Add some extra components. IDF_EXTRA_COMPONENT_DIRS is a variable used by ESP-IDF # to collect extra components. get_filename_component( EXTRA_COMPONENT_DIRS "components/foo" ABSOLUTE ) list(APPEND IDF_EXTRA_COMPONENT_DIRS ${EXTRA_COMPONENT_DIRS}) # Override the configurations for FreeRTOS. include_directories(BEFORE freertos-configs) # Add FreeRTOS as a subdirectory. AFR_BOARD tells which board to target. set(AFR_BOARD espressif.esp32_devkitc CACHE INTERNAL "") add_subdirectory(freertos) # Link against the mqtt library so that we can use it. Dependencies are transitively # linked. target_link_libraries(my_app PRIVATE AFR::mqtt)

故障排除

  • 如果您运行的是 macOS,而该操作系统不会识别您的 ESP-WROVER-KIT,请确保您未安装 D2XX 驱动程序。要卸载它们,请按照适用于 macOS X 的 FTDI 驱动程序安装指南中的说明操作。

  • ESP-IDF 提供的监控实用程序(使用 make monitor 调用)可帮助您解码地址。因此,在应用程序崩溃时,它可以帮助您获取一些有意义的回溯跟踪信息。有关更多信息,请参阅 Espressif 网站上的自动解码地址

  • 还可以启用 GDBstub 来通过 gdb 通信,无需任何特殊 JTAG 硬件。有关更多信息,请参阅 Espressif 网站上的为 GDBStub 启动 GDB

  • 有关设置基于 OpenOCD 的环境的信息(如果需要基于 JTAG 硬件的调试),请参阅 Espressif 网站上提供的针对 ESP32 的 JTAG 调试文档。

  • 如果无法使用 pip 在 macOS 上安装 pyserial,请从 pyserial 网站下载。

  • 如果主板连续重置,请尝试通过在终端上输入以下命令来擦除闪存:

    make erase_flash
  • 如果您在运行 idf_monitor.py 时看到错误,请使用 Python 2.7。

  • ESP-IDF 中必需的库包括在 FreeRTOS 中,因此无需从外部下载它们。如果已设置 IDF_PATH 环境变量,我们建议您在生成 FreeRTOS 之前清除它。

  • 在 Windows 上,生成项目可能需要 3-4 分钟。您可在 make 命令上使用 -j4 开关来缩短生成时间:

    make flash monitor -j4
  • 如果您的设备无法连接到 AWS IoT,请打开 aws_clientcredential.h 文件并验证该文件中的配置变量已正确定义。clientcredentialMQTT_BROKER_ENDPOINT[] 应类似于 1234567890123-ats.iot.us-east-1.amazonaws.com

  • 如果您遵循在您自己的适用于 ESP32 的 CMake 项目中使用 FreeRTOS中的步骤,并且您看到来自链接器的未定义的引用错误,则通常是由于缺少关联的库或演示所致。要添加它们,请使用标准 CMake 函数 target_link_libraries 更新 CMakeLists.txt 文件(在根目录下) 。

有关故障排除信息,请参阅问题排查入门

在 Espressif ESP32-DevKitC 和 ESP-WROVER-KIT 上调试代码

您需要 JTAG 到 USB 电缆。我们使用 USB 到 MPSSE 电缆(例如,FTDI C232HM-DDHSL-0)。

ESP-DevKitC JTAG 设置

对于 FTDI C232HM-DDHSL-0 电缆,以下是与 ESP32 DevkitC 的连接:

C232HM-DDHSL-0 电线颜色 ESP32 GPIO 针脚 JTAG 信号名称

棕色(针脚 5)

IO14

TMS

黄色(针脚 3)

IO12

TDI

黑色(针脚 10)

GND

GND

橙色(针脚 2)

IO13

TCK

绿色(针脚 4)

IO15

TDO

ESP-WROVER-KIT JTAG 设置

对于 FTDI C232HM-DDHSL-0 电缆,以下是与 ESP32-WROVER-KIT 的连接:

C232HM-DDHSL-0 电线颜色 ESP32 GPIO 针脚 JTAG 信号名称

棕色(针脚 5)

IO14

TMS

黄色(针脚 3)

IO12

TDI

橙色(针脚 2)

IO13

TCK

绿色(针脚 4)

IO15

TDO

这些表源自 FTDI C232HM-DDHSL-0 数据表。有关更多信息,请参阅数据表中的 C232HM MPSSE 电缆连接和机械详细信息。

要在 ESP-WROVER-KIT 上启用 JTAG,请将跳线放在 TMS、TDO、TDI、TCK 和 S_TDI 针脚上,如此处所示:

Windows 上的调试

在 Windows 上设置调试

  1. 将 FTDI C232HM-DDHSL-0 的 USB 一端连接到您的计算机,另一端的操作如在 Espressif ESP32-DevKitC 和 ESP-WROVER-KIT 上调试代码中所述。FTDI C232HM-DDHSL-0 设备应显示在设备管理器下的通用串行总线控制器中。

  2. 在通用串行总线设备列表下,右键单击 C232HM-DDHSL-0 设备,然后选择 Properties (属性)

    注意

    该设备可能被列为 USB Serial Port (USB 串行端口)

    在属性窗口中,选择详细信息选项卡以查看设备的属性。如果未列出设备,请安装适用于 FTDI C232HM-DDHSL-0 的 Windows 驱动程序

  3. Details (详细信息) 选项卡上,选择 Property (属性),然后选择 Hardware IDs (硬件 ID)。您将在 Value (值) 字段中看到与以下类似的内容:

    FTDIBUS\COMPORT&VID_0403&PID_6014

    在此示例中,供应商 ID 为 0403,产品 ID 为 6014。

    验证这些 ID与 projects/espressif/esp32/make/aws_demos/esp32_devkitj_v1.cfg 中的 ID 匹配。ID 在以 ftdi_vid_pid 开头的行中指定,后跟供应商 ID 和产品 ID:

    ftdi_vid_pid 0x0403 0x6014
  4. 下载 OpenOCD for Windows

  5. 将文件解压缩到 C:\ 并将 C:\openocd-esp32\bin 添加到系统路径。

  6. OpenOCD 需要 libusb,默认情况下未在 Windows 上安装。

    安装 libusb

    1. 下载 zadig.exe

    2. 运行 zadig.exe.在 Options (选项) 菜单中,选择 List All Devices (列出所有设备)

    3. 从下拉菜单中,选择 C232HM-DDHSL-0

    4. 在绿色箭头右侧的目标驱动程序字段中,选择 WinUSB

    5. 从目标驱动程序字段下方的下拉框中,选择箭头,然后选择 Install Driver (安装驱动程序)。选择 Replace Driver (替换驱动程序)

  7. 打开命令提示符窗口,导航到 projects/espressif/esp32/make/aws_demos 并运行:

    对于 ESP32-WROOM-32 和 ESP32-WROVER:

    openocd.exe -f esp32_devkitj_v1.cfg -f esp-wroom-32.cfg

    对于 ESP32-SOLO-1:

    openocd.exe -f esp32_devkitj_v1.cfg -f esp-solo-1.cfg

    保持此命令提示符窗口处于打开状态。

  8. 打开一个新的命令提示符窗口,导航到您的 msys32 目录,然后运行 mingw32.exe。在 mingw32 终端内,导航到 projects/espressif/esp32/make/aws_demos 并运行 make flash monitor

  9. 打开另一个 mingw32 终端,导航到 projects/espressif/esp32/make/aws_demos,然后等到演示开始在您的主板上运行。开始演示时,请运行 xtensa-esp32-elf-gdb -x gdbinit build/aws_demos.elf。程序应在 main 函数中停止。

注意

ESP32 支持最多两个断点。

在 macOS 上调试

  1. 下载适用于 macOS 的 FTDI 驱动程序

  2. 下载 OpenOCD

  3. 提取下载的 .tar 文件,并将 .bash_profile 中的路径设置为 OCD_INSTALL_DIR/openocd-esp32/bin

  4. 使用以下命令在 macOS 上安装 libusb

    brew install libusb
  5. 使用以下命令卸载串行端口驱动程序:

    sudo kextunload -b com.FTDI.driver.FTDIUSBSerialDriver
  6. 如果您在高于 10.9 的 macOS 版本上运行,请使用以下命令卸载 Apple 的 FTDI 驱动程序:

    sudo kextunload -b com.apple.driver.AppleUSBFTDI
  7. 使用以下命令获取 FTDI 电缆的产品 ID 和供应商 ID。它会列出连接的 USB 设备:

    system_profiler SPUSBDataType

    system_profiler 的输出应类似于以下内容:

    DEVICE: Product ID: product-ID Vendor ID: vendor-ID (Future Technology Devices International Limited)
  8. 打开 projects/espressif/esp32/make/aws_demos/esp32_devkitj_v1.cfg。设备的供应商 ID 和产品 ID 在以 ftdi_vid_pid 开头的行中指定。更改 ID 以匹配上一步骤 system_profiler 输出中的 ID。

  9. 打开终端窗口,导航到 projects/espressif/esp32/make/aws_demos,然后使用以下命令运行 OpenOCD:

    对于 ESP32-WROOM-32 和 ESP32-WROVER:

    openocd -f esp32_devkitj_v1.cfg -f esp-wroom-32.cfg

    对于 ESP32-SOLO-1:

    openocd -f esp32_devkitj_v1.cfg -f esp-solo-1.cfg
  10. 打开一个新的终端,使用以下命令来加载 FTDI 串行端口驱动程序:

    sudo kextload -b com.FTDI.driver.FTDIUSBSerialDriver
  11. 导航到 projects/espressif/esp32/make/aws_demos 并运行以下命令:

    make flash monitor
  12. 打开另一个新终端,导航到 projects/espressif/esp32/make/aws_demos 并运行以下命令:

    xtensa-esp32-elf-gdb -x gdbinit build/aws_demos.elf

    程序应在 main() 停止。

在 Linux 上调试

  1. 下载 OpenOCD。提取 tarball 并按照自述文件中的安装说明操作。

  2. 使用以下命令在 Linux 上安装 libusb:

    sudo apt-get install libusb-1.0
  3. 打开终端并输入 ls -l /dev/ttyUSB* 来列出连接到您计算机的所有 USB 设备。这可以帮助您检查操作系统是否识别主板上的 USB 端口。您应看到类似如下的输出:

    $ls -l /dev/ttyUSB* crw-rw---- 1 root dialout 188, 0 Jul 10 19:04 /dev/ttyUSB0 crw-rw---- 1 root dialout 188, 1 Jul 10 19:04 /dev/ttyUSB1
  4. 注销,然后登录并重新对主板加电,使更改生效。在终端提示符下,列出 USB 设备。确保组所有者已从 dialout 更改为 plugdev

    $ls -l /dev/ttyUSB* crw-rw---- 1 root plugdev 188, 0 Jul 10 19:04 /dev/ttyUSB0 crw-rw---- 1 root plugdev 188, 1 Jul 10 19:04 /dev/ttyUSB1

    较小编号的 /dev/ttyUSBn 接口用于 JTAG 通信。其他接口路由到 ESP32 的串行端口 (UART),用于将代码上传到 ESP32 的闪存。

  5. 在终端窗口中,导航到 projects/espressif/esp32/make/aws_demos,然后使用以下命令运行 OpenOCD。

    对于 ESP32-WROOM-32 和 ESP32-WROVER:

    openocd -f esp32_devkitj_v1.cfg -f esp-wroom-32.cfg

    对于 ESP32-SOLO-1:

    openocd -f esp32_devkitj_v1.cfg -f esp-solo-1.cfg
  6. 打开另一个终端,导航到 projects/espressif/esp32/make/aws_demos 并运行以下命令:

    make flash monitor
  7. 打开另一个终端,导航到 projects/espressif/esp32/make/aws_demos 并运行以下命令:

    xtensa-esp32-elf-gdb -x gdbinit build/aws_demos.elf

    程序应在 main() 中停止。