如何将 arduino-esp32 库作为 ESP-IDF 组件使用？

news2024/10/7 4:22:33

环境准备

目前，最新 Master 版本的 arduino-esp32 SDK 要求使用 v4.4 版本的 ESP-IDF SDK 软件编译环境。

不同版本的 arduino-esp32 SDK 对应的 ESP-IDF SDK 版本的说明参见 “ESP32 Arduino Release” 说明
arduino-esp32 SDK 发布的版本可在 arduino-esp32 SDK 管理目录下查看，如下：

ESP-IDF 软件编译环境
- 如何您使用的是 Windows 环境, 它非常简单. 您只需要使用离线版本的 “ESP-IDF 工具安装器” 来安装 esp-idf SDK 版本的编译环境。可参考 “Windows 上搭建 ESP-IDF SDK 编译环境 + Visual Studio Code 软件编程环境” 指南，视频教程参见 “使用一键安装工具快速搭建 ESP-IDF 开发环境 (Windows)”。
- 如果您使用的是 Ubuntu 环境，请阅读 “Linux 和 macOS 平台工具链的标准设置” 说明。您也可以参考 “Ubuntu18.04 上通过 Gitee 完成 ESP32-S3 的 ESP-IDF 编译环境搭建” 指南。

接下来，我们将基于 windows 环境来演示如何将 arduino-esp32 库作为 ESP-IDF SDK 组件使用，包含：

将 arduino-esp32 库作为工程的组件来使用
将 arduino-esp32 库作为 ESP-IDF SDK 库里的组件来使用

1、将 arduino-esp32 库作为工程的组件来使用

创建一个自定义工程
为当前工程创建组件文件夹
克隆 arduino-esp32 库作为当前工程的组件
对工程文件名做相应修改
对工程配置选项做相应修改
编译、下载当前工程进行测试

1.1 创建一个自定义工程

基于 ESP-IDF SDK 可复制一个工程来进行测试，例如复制 hello-world 工程，改名为 hello-world_Arduino , 如下：

在这里插入图片描述

1.2 为当前工程创建组件文件夹

可使用如下指令，为当前自定义的工程文件创建组件文件夹

cd hello-world_Arduino
mkdir components

在这里插入图片描述

1.3 克隆 arduino-esp32 库作为当前工程的组件

进入到 components 文件目录下，运行如下指令，克隆 arduino-esp32 库

cd components

git clone https://github.com/espressif/arduino-esp32.git

arduino-esp32 SDK 克隆完成后，进入到 arduino-esp32 文件目录下，运行如下指令，克隆 arduino-esp32 库的子仓库

cd arduino-esp32

git submodule update --init --recursive

以上步骤完成后，工程结构如下：

1.4 对工程文件名做相应修改

这里我们在 hello-world_Arduino 的工程文件下，使用 Arduino setup() 和 loop() 来测试

在 hello-world_Arduino 工程文件夹下，将文件 main.c 重命名为 main.cpp ，如下：
在工程文件夹下的 main 文件夹中，打开文件 CMakeLists.txt 并将 main.c 更改为 main.cpp，如下
在 hello-world_Arduino 工程下的 hello_world_main.cpp 文件中可基于 Arduino 库编写测试代码，如下：

#include "Arduino.h"

#define RGB_BUILTIN 26

void setup() {
  // No need to initialize the RGB LED
  Serial.begin(115200);
  pinMode(RGB_BUILTIN, OUTPUT);
  Serial.printf("GPIO is %d \r\n", RGB_BUILTIN);
}

// the loop function runs over and over again forever
void loop() {
#ifdef RGB_BUILTIN
  digitalWrite(RGB_BUILTIN, HIGH);
   Serial.printf("Light on \r\n ");
  delay(1000);
  
  digitalWrite(RGB_BUILTIN, LOW);   // Turn the RGB LED off
  Serial.printf("Light off \r\n");
  delay(1000);

#endif
}

在这里插入图片描述

1.5 对工程配置选项做相应修改

修改 sdkconfig 文件中的 CONFIG_FREERTOS_HZ 配置为 1000，默认是 100 。
在工程目录下，运行 idf.py menuconfig 指令进入工程配置选项界面，开启 Autostart Arduino setup and loop on boot 配置选项

idf.py menuconfig → Arduino Configuration [*] Autostart Arduino setup and loop on boot

1.6 编译、下载当前工程进行测试

在当前工程目录下，运行如下指令编译工程
```
idf.py build
```
固件编译完成将打印如下日志，提示编译生成的固件和对应的下载地址
在当前工程目录下运行如下指令下载固件并打印固件运行日志
```
idf.py -p COM4 flash monitor
```

2、将 arduino-esp32 库作为 ESP-IDF SDK 库里的组件来使用

在 esp-idf SDK 目录下创建 components-Arduino 文件夹
在 components-Arduino 文件夹下克隆 arduino-esp32 SDK
在工程目录下的 CmakeLists.txt 文件中增加 arduino-esp32 组件的路径

2.1 在 esp-idf SDK 目录下创建 `components-Arduino` 文件夹

mkdir components-Arduino

在这里插入图片描述

2.2 在 `components-Arduino` 文件夹下克隆 arduino-esp32 SDK

cd components-Arduino

git clone https://github.com/espressif/arduino-esp32.git

cd arduino-esp32

git submodule update --init --recursive

2.3 在工程目录下的 `CmakeLists.txt` 文件中增加 arduino-esp32 组件的路径

基于 esp-idf SDK 目录下增加 arduino-esp32 库作为组件，只需要在工程目录下的 CmakeLists.txt 文件中增加 arduino-esp32 组件的路径，如下：

set(EXTRA_COMPONENT_DIRS $ENV{IDF_PATH}/components-Arduino/arduino-esp32)

其他步骤与 1 完全相同。

【说明】

如果需要切换芯片环境，只需要在工程目录下运行如下指令：

 idf.py set-target esp32s3

如果需要使用 ESP-IDF 中的 app_main() 来运行代码，并调用 Arduino 库的 API 函数，工程文件名必须是 main.cpp 。同时需要关闭 Autostart Arduino setup and loop on boot 配置选项，并使用 extern "C" void app_main() 来定义 app_main() , 例如如下测试代码：

#include "Arduino.h"

#include <stdio.h>
#include <inttypes.h>
#include "sdkconfig.h"
#include "freertos/FreeRTOS.h"
#include "freertos/task.h"
#include "esp_chip_info.h"
#include "esp_flash.h"

#define RGB_BUILTIN 21

extern "C" void app_main()
{

      // ESP-IDF API Usage
 printf("Hello world!\n");

    /* Print chip information */
    esp_chip_info_t chip_info;
    uint32_t flash_size;
    esp_chip_info(&chip_info);
    printf("This is %s chip with %d CPU core(s), %s%s%s%s, ",
           CONFIG_IDF_TARGET,
           chip_info.cores,
           (chip_info.features & CHIP_FEATURE_WIFI_BGN) ? "WiFi/" : "",
           (chip_info.features & CHIP_FEATURE_BT) ? "BT" : "",
           (chip_info.features & CHIP_FEATURE_BLE) ? "BLE" : "",
           (chip_info.features & CHIP_FEATURE_IEEE802154) ? ", 802.15.4 (Zigbee/Thread)" : "");

    unsigned major_rev = chip_info.revision / 100;
    unsigned minor_rev = chip_info.revision % 100;
    printf("silicon revision v%d.%d, ", major_rev, minor_rev);
    if(esp_flash_get_size(NULL, &flash_size) != ESP_OK) {
        printf("Get flash size failed");
        return;
    }

    printf("%" PRIu32 "MB %s flash\n", flash_size / (uint32_t)(1024 * 1024),
           (chip_info.features & CHIP_FEATURE_EMB_FLASH) ? "embedded" : "external");

    printf("Minimum free heap size: %" PRIu32 " bytes\n", esp_get_minimum_free_heap_size());

    for (int i = 5; i >= 0; i--) {
        printf("Restarting in %d seconds...\n", i);
        vTaskDelay(1000 / portTICK_PERIOD_MS);
    }

    // Arduino-like setup()
  Serial.begin(115200);
   pinMode(RGB_BUILTIN, OUTPUT);
  Serial.printf("GPIO is %d \r\n", RGB_BUILTIN);
 
  // Arduino-like loop()
  while(true){
    #ifdef RGB_BUILTIN
  digitalWrite(RGB_BUILTIN, HIGH);
   Serial.printf("Light on \r\n ");
  delay(1000);
  
  digitalWrite(RGB_BUILTIN, LOW);   // Turn the RGB LED off
  Serial.printf("Light off \r\n");
  delay(1000);

#endif
    
    }

}

Arduino 中的 setup() 函数在 app_main() 中只需要调用一次，不需要 while(!Serial){} 循环
Arduino 中的 loop() 函数使用在 app_main() 中必须要使用 while(true){} 或 while(1){} 无线循环