esp32学习与开发-墨水屏桌面小屏幕
发表于：2024-09-04 |
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1、学习

参考：【有手就行系列】嵌入式单片机教程-桌面小屏幕实战教学 从设计、硬件、焊接到代码编写、调试 ESP32 持续更新2022

​ 对应在线文档

​ Welcome to ESP32 Arduino Core’s documentation - - — Arduino ESP32 latest documentation (espressif.com)

1、需求分析

​ 需求–>需求细化–>流程化–>外设方案化–>软硬件接口梳理；

2、 方案选型

​ 外设选型（封装、通用/稳定性、电池容量/充电电流/保护、主控主频/RAM/ROM/IO）;

​ ESP32选型一文就够，ESP32-WROOM-32、ESP32-WROVER、ESP32-S衍生模组、ESP32-PICO差异 - 哔哩哔哩 (bilibili.com)

3、绘制PCB

参考：ESP32自动下载电路究竟是如何巧妙实现的-CSDN博客)

​ 原理图–>PCB（layout规范、绘制板框尺寸、布局、走线规范、过孔/测试点/泪滴/丝印、DRC检查。（PS：CH340添加防倒灌电路、预留测试/下载点、电源线要粗点.立创EDA绘制自己的元件（无符号/封装）：新建元件库–>新建符号–新建封装–>关联符号与封装）;

4、设计梳理，绘制流程图

5、 开发环境搭建

1、Linux:

方案：虚拟机(ubuntu2 + ssh+samba + vscode(windows) +esp32开发依赖环境（ESP-IDF v5.3）；

参考：Linux 和 macOS 平台工具链的标准设置 - ESP32 - — ESP-IDF 编程指南 v5.3 文档 (espressif.com)

​ Embeded 2 环境搭建 - 飞书云文档 (feishu.cn)

  1. 安装编译所需软件包：

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    sudo apt-get install git wget flex bison gperf python3 python3-pip python3-venv cmake ninja-build ccache libffi-dev libssl-dev dfu-util libusb-1.0-0

  2. 获取ESP-IDF:

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    mkdir -p ~/esp
    cd ~/esp
    git clone -b v5.3 --recursive https://github.com/espressif/esp-idf.git

  3. 设置工具（编译器、调试器、Python包等）：

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    #ESP-IDF 工具安装器会下载 Github 发布版本中附带的一些工具，如果访问 Github 较为缓慢，可以设置一个环境变量，从而优先选择 Espressif 的下载服务器进行 Github 资源下载。
    #推荐国内用户使用国内的下载服务器，以加快下载速度
    cd ~/esp/esp-idf
    export IDF_GITHUB_ASSETS="dl.espressif.cn/github_assets"
    #仅为 ESP32 安装所需工具
    ./install.sh esp32

  4. 设置环境变量：

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    . $HOME/esp/esp-idf/export.sh
    #可为执行 . $HOME/esp/esp-idf/export.sh创建一个别名
    #在.bashrc文件中添加
    alias get_idf='. $HOME/esp/esp-idf/export.sh'

  5. 开始使用：

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    get_idf
    #将 get-started/hello_world 工程复制至本地的 ~/esp 目录下：
    cd ~/esp
    cp -r $IDF_PATH/examples/get-started/hello_world .

    #进入 hello_world 目录，设置 ESP32 为目标芯片，然后运行工程配置工具 menuconfig
    cd ~/esp/hello_world
    idf.py set-target esp32
    idf.py menuconfig

    #清楚先前编译产生的文件（涉及分区操作时最好执行一次）
    idf.py fullclean
    #编译
    idf.py build
    #烧录&监视输出
    idf.py -p /dev/ttyUSB0 -b 115200 flash moitor
    #退出ESP-IDF监视器
    ctr+]

    #擦除整个 flash
    idf.py -p PORT erase-flash
    #若存在需要擦除的 OTA 数据
    idf.py -p PORT erase-otadata

  6. (可选)更新ESP-IDF:

2、windows:

3、iats_pro @esp-idf3.0 @windows

  1. 设置工具链：下载集成在一起的工具链和 MSYS2 压缩文件，将 zip 压缩文件解压到 C:\ (或其它路径，这里假设是 C:\)，它会使用预先准备的环境创建一个 msys32 目录，运行 C:\msys32\mingw32.exe 打开一个 MSYS2 的终端窗口，在此窗口下开发；
  2. 获取ESP-IDF；
  3. 设置ESP-IDF环境变量(这里使用单次：export IDF_PATH="D:/South/iAts_pro/lib/esp-idf")：在用户配置文件中添加 IDF_PATH — ESP-IDF 编程指南 v3.3.1 文档 (espressif.com);
  4. 安装依赖的Python 软件包：python2.7 -m pip install --user -r D\:/South/iAts_pro/lib/esp-idf/requirements;
  5. 示例工程：cp -r D\:/South/iAts_pro/lib/esp-idf/examples/get-started/hello_world/ .;
  6. 配置：make menuconfig；
  7. 编译、烧写、监视。

6、程序编写

参考：快速入门 - ESP32 - — ESP-IDF 编程指南 v5.3 文档 (espressif.com)

1、日志打印

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#include "esp_log.h"

static const char *TAG = "MAIN APP";

ESP_LOGI(TAG,"test");
//ESP_LOGW();
//ESP_LOGE();

2 、多任务

3、Timer+消息队列

4、文件系统

​ 后续供http service使用，存储html等文件。spiffs文件系统移植，复制分区表esp-idf/examples/storage/spiffs/partitions.csv，到项目文件夹下，idf.py menuconfig设置参数：

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CONFIG_PARTITION_TABLE_CUSTOM=y
CONFIG_PARTITION_TABLE_CUSTOM_FILENAME="partitions.csv"
CONFIG_PARTITION_TABLE_FILENAME="partition.csv"

5、NVS-非易失性存储

​ KeyMap，供Wifi账号密码存储使用

6、GPIO

7、I2C

8、SPI

​ 高速、全双工、同步

9、AP mode + http service

  1. SSID 与 passwd在menuconfig中配置

  2. http service 参考：esp-idf/examples/protocols/http_service

    编写setting.html文件，添加到main/CMakeLists.txt–>EMBED_FILES “setting.html”，分区表添加spiffs，用于存储setting.html文件

HTTP与HTTPS请求服务器数据：

HTTP:参考esp-idf/examples/protocols/http_request

心知天气、苏宁时间、B站粉丝数

HTTPS: 获取网站ca证书：openssl s_client-showcerts-connect api seniverse.com:443 </dev/null 复制—-BEGIN CERTIFICATE—后内容到pem文件

Makefile添加证书EMBED_TXTFILES “server_root_cert.pem”

main/component.mk添加COMPONENT_EMBED_TXTFILES :=server_root_cert.pem

10、STA mode + wifi connect

STA参考：esp-idf/examples/wifi/getting_start/station

STA scan

11、显示字库图标

图标–>取模—>数组

字库：字体文件.TTF—->LVGL工具：LvglFontTool–>加入常用汉字—>XBF字体，外部bin文件

字库下载到Flash:

  • 添加分区（partitions.csv）:storages1, 0x40, 0x01, 0x15D000, 0x2000000
  • idf.py menuconfig 修改flash大小为实际大小
  • 下载字体库到flash：python esptool.py –chip esp32 –port /dev/ttyUSB0 –baud

write_flash -z 0x15D000 DesktopScreenFont.bin

画笔相关实现，将图标文字放在同一个页面

7、关于ESP-IDF

1、相关术语：

  1. SMP（对称多处理）；
  2. ESP-IDF FreeRTOS：是基于原生 （Vanilla）FreeRTOS v10.5.1 的 FreeRTOS 实现，其中包含支持 SMP 的大量更新。最多支持两个核（即双核 SMP），但在设计上对这种场景进行了优化；
  3. Amazon SMP FreeRTOS：是由 Amazon 官方支持的 FreeRTOS SMP 实现，能够支持 N 核，即双核以上；
  4. 核亲和性：尽管 SMP 系统支持线程切换核，但在某些情况下，线程必须或应该仅在特定核上运行。因此，在 SMP 系统中，线程也具备核亲和性，指定线程在哪个特定核上运行；
  5. PRO_CPU和APP_CPU：核 0 和核 1别名，反映了典型 ESP-IDF 应用程序使用这两个 CPU 的方式。负责处理 Wi-Fi 或蓝牙等协议相关处理程序的任务通常会分配给核 0，而处理应用程序其余部分的任务会分配给核 1；
  6. 任务创建：内存动态/静态分配，核亲和性；
  7. Vanilla FreeRTOS 调度器：具有时间分片和固定优先级的抢占式调度器；
  8. 临界区 (Critical Section)：在 SMP 系统中，仅禁用中断并不能构成临界区，因为存在其他核意味着共享资源仍可以同时访问。因此，IDF FreeRTOS 中的临界区使用自旋锁实现，自旋锁可以静态或动态分配；
嵌入式开发
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Type-C

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