ESP32开发环境

ESP32开发环境

1、准备工作

1. python3，版本3.7以上,
   
   
   如提示pip为低版本，需要更新pip至version20.2.4

C:\Users\admin\.espressif\python_env\idf4.3_py3.9_env\Scripts\python.exe -m pip install --upgrade pip

2. Git工具下载网址

3. C++ build
   C++ build安装，有以下两个方式：
   
   <1>通过VS Studio安装包来安装；
   
   <2>通过C++ build tools软件安装；
   
   因考虑安装VS Studio较耗时，我这里采取C++ build tools软件安装；

2、ESP-IDF安装

使用VS Code下的ESP-IDF插件进行安装，ESP-IDF使用手册

3、工程build

注意，build工程需要单独打开一个独立的工程，如打开整个example文件夹，无法进行工程编译；

4、sdkconfig文件

例程先build，导出sdkconfig配置文件，相关宏参数修改在sdkconfig文件里。

5、ESP32-TCP-Server

ESP32做服务端例程参考sockets/tcp_server，ESP32做服务端，手机作为客户端，客户端需要配置服务端IP和Port，客户端往服务端发送数据，回传发送的数据；

如IP/Port设置都匹配的话，还是无法连接的情况下，可考虑重启路由器！！！

#define CONFIG_EXAMPLE_CONNECT_WIFI 1
#define CONFIG_EXAMPLE_WIFI_SSID "PDCN"           //SSID
#define CONFIG_EXAMPLE_WIFI_PASSWORD "1234567890" //PASSWORD

6、ESP32-TCP-Client

ESP32做TCP客户端例程参考sockets/tcp_client，ESP32做客户端，手机作为服务端，客户端往服务端"Message from ESP32"；

#define CONFIG_EXAMPLE_IPV4 1
#define CONFIG_EXAMPLE_IPV4_ADDR "192.168.99.10"  //服务端IP
#define CONFIG_EXAMPLE_PORT 3333                  //服务端Port

#define CONFIG_EXAMPLE_CONNECT_WIFI 1
#define CONFIG_EXAMPLE_WIFI_SSID "PDCN"           //SSID
#define CONFIG_EXAMPLE_WIFI_PASSWORD "1234567890" //PASSWORD

1. 客户端(ESP32)连接服务端(mobilephone)：192.168.99.10：3333
2. 配置成功显示Successfully connect
3. ESP32接收到来自服务端发送的hello dobot
4. 接收完毕回复Message from ESP32

7、Aliyun - MQTT

Message Queuing Telemetry Transport,消息队列遥测传输协议,MQTT-3.1.1中文

1. 优点：精简高效

2. 服务质量定义
   阿里云仅支持等级0和等级1， 等级2以上太耗费资源

QoS值	Bit2	Bit1	描述
0	0	0	最多分发一次
1	0	1	至少分发一次
2	1	0	只分发一次
-	1	1	保留位

3. 14个报文，具体参考<MQTT-3.1.1标准协议文档.pdf>， 协议视频讲解b站网址

报文	描述	流向	值	固定报头	可变报头	负载
CONNECT	客户端请求与服务端建立连接	C->S	1	有	有	有
CONNACK	服务端确认连接建立	S->C	2	有	有	有
PUBLISH	发布消息	C<->S	3	有	有	有
PUBACK	收到发布消息确认(QoS1等级)	C<->S	4	有	有	无
PUBREC	发布消息收到(QoS2等级)	C<->S	5	有	有	无
PUBREL	发布消息释放(QoS2等级)	C<->S	6	有	有	无
PUBCOMP	发布消息完成(QoS2等级)	C<->S	7	有	有	无
SUBSCRIBE	订阅请求	C->S	8	有	有	有
SUBACK	订阅确认	S->C	9	有	有	有
UNSUBSCRIBE	取消订阅	C->S	10	有	有	有
UNSUBACK	取消订阅确认	S->C	11	有	有	无
PING	客户端发送PING(连接保活)命令	C->S	12	有	无	无
PINGRSP	PING命令回复	S->C	13	有	无	无
DISCONNECT	断开连接	C->S	14	有	无	无

3. 物模型

4. 设备三元组:ProductKey,DeviceName,DeviceSecret

8、LwIP

技能树：TCP/IP、LwIP、freertos

1. LwIP是轻量级IP协议，重点是保持TCP协议主要功能的基础上减少对RAM的占用
2. 提供三种用户编程接口： raw/callback API 、sequential(Netconn) API、 BSD-style socket API
3. ESP32采用freertos实时系统的Netconn API
4. sys_arch.c主要实现是与消息邮箱、信号量和创建进程有关的函数，上层API与协议栈内核的数据交互就是通过消息邮箱和信号量来完成的。
5. lwipopts.h主要是用来裁剪和配置LwIP的，如使用RTOS的话就需要对其进行配置。

#define NO_SYS                          0
#define SYS_LIGHTWEIGHT_PROT            0
#define LWIP_NETCONN                    !NO_SYS
#define LWIP_SOCKET                     !NO_SYS
#define LWIP_NETCONN_FULLDUPLEX         LWIP_SOCKET
#define LWIP_NETBUF_RECVINFO            1
#define LWIP_HAVE_LOOPIF                1
#define TCPIP_THREAD_TEST

1. 因为使用freertos实时系统，所以NO_SYS定位为0；
2. 使用RTOS时我们要对LwIP中关键代码做保护，所以要定义SYS_LIGHTWEIGHT_PROT为1；
3. 使用NETCONN编程的话定义LWIP_NETCONN为1；
4. 使用Socket编程的话定义LWIP_SOCKET为1；

6. sys_arch.h中定义了消息邮箱的数量和每个消息邮箱的大小，还定义了四种数据类型：sys_sem_t(semaphore信号量)、 sys_mutex_t(mutex互斥)、 sys_mbox_t(mbox消息邮箱)、 sys_thread_t(thread线程)。

名称	功能	所在文件
sys_sem_t	指针，指向信号量	sys_arch.h
sys_mutex_t	指针，指向互斥信号量	sys_arch.h
sys_mbox_t	指针，指向消息邮箱	sys_arch.h
sys_thread_t	任务ID	sys_arch.h
sys_mbox_new	创建消息邮箱	sys_arch.c
sys_mbox_free	删除一个邮箱	sys_arch.c
sys_mbox_post	向邮箱投递消息，阻塞	sys_arch.c
sys_mbox_trypost	尝试向邮箱投递消息，不阻塞	sys_arch.c
sys_mbox_fetch	获取消息，阻塞	sys_arch.c
sys_mbox_trypost	尝试获取消息	sys_arch.c
sys_mbox_valid	检查一个邮箱是否有效	sys_arch.c
sys_mbox_set_invalid	设置一个邮箱无效	sys_arch.c
sys_sem_new	创建一个信号量	sys_arch.c
sys_arch_sem_wait	等待一个信号量	sys_arch.c
sys_sem_signal	释放一个信号量	sys_arch.c
sys_sem_free	删除一个信号量	sys_arch.c
sys_sem_valid	查询一个信号量是否有效	sys_arch.c
sys_sem_set_invalid	设置一个信号量无效	sys_arch.c
sys_thread_new	创建进程	sys_arch.c
sys_init	初始化操作系统模拟层	sys_arch.c
sys_msleep	LwIP延时系统	sys_arch.c
sys_now	获取当前系统时间	sys_arch.c

参考手册：

1. 参考正点原子ENC28J60 LwIP手册
2. 参考LwIp三种编程接口