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ESP32 入门笔记01：乐鑫ESP32-DevKitC开发板信息、开发环境搭建以及学资料准备

作者：花生_TL007 | 2024-04-10 10:50:40

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esp32-devkitc

一、ESP32-DevKitC 开发板介绍

网上看到很多文章都提到了这样的ESP32、ESP32-WROOM-32、ESP32-WROOM-32E、ESP32-WROOM-32UE以及ESP32-DevKitC等等，却不知道它们之间到底是什么关系的产品介绍！与鑫官网之间的关系如下：

[外链图片转存失败，直接源站可能有防盗链机制，建议将保存图片下载下来(img-65XZINDJ-1653542788997)(https://img-blog.csdnimg.cn/dc1f4c90ec5a46feb2c4936037aa8c80.png?x-oss ) ) -process=image/watermark,type_d3F5LXplbmhlaQ,shadow_50,text_Q1NETiBATmFpdmE=,size_20,color_FFFFFF,t_70,g_se, x_16)]

原来就是基于ESP32系列芯片设计加工出模组，然后再基于模组设计出开发板。可根据产品开发需要借助ESP芯片&模组选型工具选择合适的芯片或模组。

目前，Arduino ESP32 支持以下带有 Arduino API 的外设。

在这里插入图片描述

以下内容参考： 1.【ESPRESSIF乐鑫官网】ESP32-DevKitC系列开发板介绍和 2.【 RNT】ESP32开发板入门

ESP3DevKitC是ESP32系列的入门级微型开发板，具备丰富的外设和优化2的布局。

在这里插入图片描述

ESP32-DevKitC 开发板已通过 Amazon AWS 认证。ESP32-DevKitC 开发板既支持乐鑫的开源物联网开发框架 ESP-IDF，也支持 FreeRTOS。用户通过 FreeRTOS 可以轻松连接 AWS IoT、AWS Greengrass 及更多丰富的 AWS 服务。

乐鑫官方基于ESP32-WROOM-32 模组(ESP32 系列模组包括：ESP32-WROOM 系列、ESP32-WROVER 系列及ESP32-MINI 系列)的ESP32 DEVKIT 开发板外形如下：

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其他厂商二次开发设计的开发板：

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图中开发板背面印着的网址www.doit.am是WIFI雷达探测预警系统。

以下内容参考：1.【ESPRESSIF乐鑫官网】ESP32-DevKitC V4 入门指南和 2.【RNT】ESP32 引脚参考：您应该使用哪些 GPIO 引脚？

带有 30 个 GPIO 的版本
在这里插入图片描述

带有 36 个 GPIO 的版本在这里插入图片描述

在这里插入图片描述

还有38个管脚的开发板，设计厂商不同，开发板的管脚也不相同。

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二、ESP32 开发环境

1. Arduino IDE

以下内容参考：【RNT】在 Arduino IDE（Windows、Mac OS X、Linux）中安装 ESP32 开发板

1.1 开发环境搭建步骤

1.下载安装Arduino IDE：https://www.arduino.cc/en/Main/Software
2.Arduino IDE中添加ESP32开发板数据：安装完成后选择：文件>首选项>附加开发板管理器网址 中加入Arduino core for esp32的地址 https://dl.espressif.com/dl/package_esp32_index.json
3.完成网址添加后就可以在：工具>开发板>开发板管理器 中搜索并下载esp32开发板数据包。

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1.2 实验：使用 Arduino IDE 将代码上传到 ESP32

ESP32 测试安装将 ESP32 板插入您的计算机。打开 Arduino IDE 后，请执行以下步骤：

为了向您展示如何将代码上传到您的 ESP32 开发板，我们将构建一个简单的示例来让 LED 闪烁。

将以下 LED 闪烁代码复制到您的 Arduino IDE：

/*
  Blink
*/

// ledPin refers to ESP32 GPIO 23
const int ledPin = 23;

// the setup function runs once when you press reset or power the board
void setup() {
  // initialize digital pin ledPin as an output.
  pinMode(ledPin, OUTPUT);
}

// the loop function runs over and over again forever
void loop() {
  digitalWrite(ledPin, HIGH);   // turn the LED on (HIGH is the voltage level)
  delay(1000);                  // wait for a second
  digitalWrite(ledPin, LOW);    // turn the LED off by making the voltage LOW
  delay(1000);                  // wait for a second
}
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实现四个LED依次流动点亮：

/*******************************************************
  ESP32LED流水灯
  功能：实现四个LED依次流动点亮
  引脚：Ｄ15，D4，D2，D5
 *******************************************************/
char LEDPins[] = {15, 4, 2, 5}; // 设定连接的引脚
int i = 0;
int L1 = 0;
int len = 0;
void setup()
{
  len = sizeof(LEDPins) / sizeof(char); //求数组的长度
  for (i = 0; i < len; i++) { //用for循环设置引脚为输出模式
    pinMode(LEDPins[i], OUTPUT);
    digitalWrite(LEDPins[i], LOW);
  }
}
void loop()
{
  digitalWrite(LEDPins[L1], HIGH);
  delay(100);
  digitalWrite(LEDPins[L1], LOW);
  delay(100);
  L1 = L1 + 1;
  if (L1 > len || L1 < 0) //判断是否到最后一个灯或最前面的灯
    L1 = 0; //LED灯从头开始
}
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电路连接：

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LED的限流电阻应该怎样选取，设置的合适的阻值。我们可以从LED的数据手册上查到LED的有关参数，要计算LED的限流电阻，最重要的参数为：正向电压（VF）、正向电流（IF）和最大峰值电流（Peak Forward Current）。

LED的正向电流可以取峰值，但是LED要使工作电流小于极限值，所以可以根据以下公式计算：

限流电阻 = 电源电压 – LED 的正向电压 / LED的正向电流
当然在计算出限流电阻阻值后，不是所有的电阻阻值在市场上都可以买到，我们需要选取一个在市场上可以买到的电阻，就需要选取一个与计算阻值相近的电阻阻值，在选取阻值玩后要再重新计算一下，确保LED的正向电流和正向电压没有超出极限值。

一般红绿LED的电压为1.8~2.4V，蓝白LED电压为2.8 ~ 4.2V;

3mmLED的额定电流为1~10mA;

5mmLED的额定电流为5~25mA;

10mmLED的额定电流为25~100mA;

程序下载：

Arduino IDE 菜单栏中选择【工具】-【开发板】-【ESP Dev Module】，再选择对应的USB端口。

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下载程序的时候，按住ESP32 板上的“ BOOT ”或者RST按钮。任选其一，网上有的是按住BOOT，有的是按住RST，我在测试的时候是按住后者解决下载失败问题的。
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在您看到“Connecting........_____....._____....._”之后在您的 Arduino IDE 中显示消息，从“ BOOT ”按钮松开手指：

烧录程序报错：

注意：如果您在尝试上传代码时收到以下错误，则表示您的 ESP32 未处于闪烁/上传模式。

报错1：Failed to connect to ESP32: Timed out... Connecting...尝试将新代码上传到您的 ESP32 板时出现错误。

解决1: 参考：无法连接到 ESP32-等待数据包头超时

报错2 ：A fatal error occurred: Failed to connect to ESP32: Timed out waiting for packet header 连接 ESP32 失败：等待数据包头超时 #1497

解决2：参考：下载程序的时候按住板子上RST按键

2. VS Code + PlatformIO IDE 扩展

参考资料：【RNT】用于 ESP32 和 ESP8266（Windows、Mac OS X、Linux Ubuntu）的 VS Code 和 PlatformIO IDE 入门

Arduino IDE 非常适合小型应用程序。但是，对于具有超过 200 行代码、多个文件以及自动完成和错误检查等其他高级功能的高级项目，带有 PlatformIO IDE 扩展的 VS Code 是最佳选择。

2.1 在 Windows 上安装 VS Code

转到https://code.visualstudio.com/并下载适用于您的操作系统 (Windows) 的稳定版本。

2.2 在 Windows 上安装 Python

要使用 PlatformIO IDE 对 ESP32 和 ESP8266 板进行编程，您需要在计算机中安装 Python 3.5 或更高版本。我们使用的是 Python 3.8.5。

转到 python.org/download 并下载 Python 3.8.5 或最新版本。

打开下载的文件以启动 Python 安装向导。

出现以下窗口。

在这里插入图片描述
安装成功后，将弹出以下窗口。

在这里插入图片描述

单击 Close 关闭即可。

2.3 在 VS Code 上安装 PlatformIO IDE 扩展

可以使用带有 PlatformIO IDE 扩展的 VS Code对ESP32和ESP8266板进行编程。按照以下步骤安装 PlatformIO IDE 扩展。

打开 VS Code 开发软件：

1.单击扩展图标或按Ctrl + Shift + X打开扩展选项卡
2.搜索“ PlatformIO IDE ”
3.选择第一个选项
4.最后，点击安装按钮（注意：安装可能需要几分钟）

在这里插入图片描述

安装后，请确保已启用 PlatformIO IDE 扩展，如下所示。

在这里插入图片描述

之后，PlatformIO 图标应显示在左侧边栏上，以及将您重定向到 PlatformIO 主页的主页图标。

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就这样，PlatformIO IDE 扩展成功添加到 VS Code。

如果在底部没有看到PIO图标和快速工具，则可能需要重新启动 VS 代码才能使更改生效。

无论哪种方式，建议在继续之前 重新启动 VS Code。

2.4 VS Code 快速界面概览

打开 VS Code 。以下打印屏幕显示了左侧边栏上每个图标的含义及其快捷方式：

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文件管理器
跨文件搜索
源代码管理（使用 gist）
启动和调试您的代码
管理扩展

此外，您可以按Ctrl + Shift + P或转到 View > Command Palette… 以显示所有可用的命令。如果您正在搜索一个命令并且您不知道它在哪里或它的快捷方式，您只需要转到命令面板并搜索它。

在底部，有一个带有 PlatformIO 命令的蓝条。

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这是从左到右的图标：

主页 PlatformIO Home
构建/编译 Build/Compile
上传 Upload
清除 Clean
串行监视器 Serial Monitor
终端 New Terminal

如果将鼠标悬停在图标上，它将显示每个图标的作用。

单击 PIO 图标来查看所有 PlatformIO 任务。

在这里插入图片描述

如果单击图标时任务未显示在 IDE 上，您可能需要单击顶部的三点图标 “…” 并启用 PlatformIO 任务，如下所示。

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2.5 PlatformIO IDE 概述

如何创建、保存和上传“Blink_LED” sketch 到 ESP32 开发板。

2.5.1 创建一个新项目

在 VS Code 上，单击 PlartfomIO 主页图标。单击 + 新项目以开始一个新项目。

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为您的项目命名（例如 Blink_LED）并选择您正在使用的电路板。在我们的例子中，我们使用的是DOIT ESP32 DEVKIT V1。框架应该是“ Arduino ”才能使用 Arduino 内核。

您可以选择默认位置来保存您的项目或自定义位置。

默认位置在此路径 Documents > PlatformIO > Projects中。对于此测试，您可以使用默认位置。最后，点击“完成”。

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可以从 **Explorer ** 选项访问 Blink_LED 项目。

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VS Code 和 PlatformIO 的文件夹结构与标准的Arduno.ino项目不同。如果单击资源管理器选项卡，将看到它在项目文件夹下创建的所有文件。似乎有很多文件可以使用。但是，不用担心，通常只需要处理其中的一两个文件。

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2.5.2 platformio.ini 文件 (设置窗口监视器的波特率)

platformio.ini文件是您项目的 PlatformIO 配置文件。它显示了您项目的平台、板和框架。您还可以添加其他配置，例如要包含的库、上传选项、更改串行监视器波特率和其他配置。

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platform：对应板子使用的SoC。
board：你正在使用的开发板。
框架：将运行项目代码的软件环境。

对于 ESP32 和 ESP8266，如果您想在串行监视器中使用 115200 的波特率，只需将以下行添加到您的platformio.ini 文件中。

monitor_speed = 115200
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之后，请确保按Ctrl + S保存对文件所做的更改。
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2.5.3 src 文件夹

src 文件夹是您的工作文件夹。在src文件夹下，有一个main.cpp文件。那是您编写代码的地方。单击该文件。Arduino 程序的结构应该包含 setup() andloop() 函数。

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在 PlatformIO 中，您所有的 Arduino 草图都应该以#include <Arduino.h>头文件开始。

2.5.4 上传代码：ESP32

将以下代码复制到您的main.cpp文件中。

#include <Arduino.h>

#define LED 2

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

void loop() {
  // put your main code here, to run repeatedly:
  digitalWrite(LED, HIGH);
  Serial.println("LED is on");
  delay(1000);
  digitalWrite(LED, LOW);
  Serial.println("LED is off");
  delay(1000);
}
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