[经验]

ESP32-C3的编程方式

小黑羊

2023-8-16 06:57:51

271 ESP32-C3 编程

1.说明

ESP32-C3采用的是RISCV架构的芯片，目前又专注RISCV研究，所以特此来研究一下这个芯片的使用情况。
该芯片的主要特性如下：

采用RSCV-V 32位的单核处理器，四级流水线架构，主频是160MHz。
内置400KB SRAM，384KB ROM
完善的Wi-Fi子系统
低功耗蓝牙

外设支持方面
[tr]外设备注[/tr]

GPIO	x22
SPI	x3
UART	x2
I2C	x1
I2S	x1
红外收发器	2
LED PWM	6
USB串口	1
看门狗	3

从芯片的设计的定位上来看，主要定位在智能家具或者小型的物联网设备端等等。
下面来体验一下开发流程。
2.开发环境搭建

要想使用该芯片，开发环境搭建很关键，这样才能玩的更加的好。本文主要是基于Ubuntu20.04进行环境搭建，当然也支持Windows等平台的环境搭建。

ESP32-C1
Ubuntu20.04 PC
串口线

2.1 下载ESP-IDF的环境

注意：当前ESP-IDF还没有集成在ESP-IDF正式发布的版本(v4.2)中。需要使用v4.3 beta版本。

下载的地址如下：
https://dl.espressif.com/dl/esp-idf/releases/esp-idf-v4.3-beta3.zip
下载完成解压即可。
注意编译时需要安装以下的软件包
sudo apt-get install git wget flex bison gperf python3 python3-pip python3-setuptools cmake ninja-build ccache libffi-dev libssl-dev dfu-util libusb-1.0-0
进入esp-idf-v4.3-beta3中，执行./install.sh。

编译完成后，出现上述图片结果即可。
输入
. ./export.sh
导入环境，这一步会将ESP-IDF需要的PATH添加到环境变量中，如果希望下次开机，这些环境变量还存在，可以添加到系统环境变量中~/.bashrc
alias get_idf='. /home/bigmagic/workspace/esp-idf-v4.3-beta3/export.sh'

然后更新一下源即可
source ~/.bashrc
每次开启新的窗口，只需要输入get_idf即可自动进行环境路径的添加。
2.2 编译代码

ESP-IDF环境搭建完成后，即可进行源代码的编译与下载。
首先创建一个自己的工作目录。

注意：每次新开一个终端，输入get_idf更新环境。

首先简单的编译hello_world程序。

依次输入
cp -r $IDF_PATH/examples/get-started/hello_world .
然后开始进行配置
cd hello_world
idf.py set-target esp32c3
idf.py menuconfig
其中menuconfig是配置相关的设置，这里可以配置Wi-Fi的SSID，等等，由于helloworld没有许多需要配置的，所以不用管理。
直接输入
idf.py build
开始编译。

2.3 程序烧录与验证

程序烧录可以通过如下的命令进行
idf.py -p PORT [-b BAUD] flash
其中[-b BAUD]可选的设置波特率的地方。
需要注意的是，在Ubuntu下可能出现串口硬件没有权限访问的错误。
可以修改串口权限
sudo chmod 777 /dev/ttyUSB0
由于我插入设备识别的是/dev/ttyUSB0，所以改变该权限即可。
idf.py -p /dev/ttyUSB0 flash
正常情况下，会出现如下的信息。

最后输入
idf.py -p /dev/ttyUSB0 monitor
可以看到串口的输入信息。

退出监听模式输入Ctrl + ]。
3.ESP32-C3 LED分析

前面已经完成相关的基础环境搭建，接着可以根据上面的环境，分析一下外设的使编程。
在ESP32-C3-DevKitC-02的原理图可以在下面的网站中找到。
https://docs.espressif.com/projects/esp-idf/zh_CN/latest/esp32c3/hw-reference/esp32c3/user-guide-devkitc-02.html
其RGB LED的原理图如下

当前采用的是SK68XXMINI-HS，该LED的驱动主要是依靠PWM的驱动进行。
其相关的原理说明如下
https://www.rose-lighting.com/wp-content/uploads/sites/53/2020/05/SK68XX-MINI-HS-REV.04-EN23535RGB-thick.pdf
按照不同的PWM的调节，可以产生不同颜色的光。

在ESP-IDF中，已经存在demo。
cp -r $IDF_PATH/examples/peripherals/rmt .
然后进入led_strip的目录。
依次输入
idf.py set-target esp32c3
然后选择配置
idf.py menuconfig
选择相关的配置

将硬件引脚改为8。

配置完成，输入S保存，输入Q退出，接着进行编译。
idf.py build
下载程序
idf.py -p /dev/ttyUSB0 flash
下载完成后，可以看到LED正常的闪动。
4.使用WiFi功能

使用ESP32-C3的比较重要的功能就是使用其WiFi联网功能。
第一步：获取代码
cp -r $IDF_PATH/examples/wifi .
cd wifi/getting_started/station
第二步：选择配置
idf.py set-target esp32c3
第三步：设置WiFi的SSID与密码
idf.py menuconfi

设置SSID与密码

第四步：开始编译
idf.py build
第五步：下载程序
idf.py -p /dev/ttyUSB0 flash
第六步：测试程序
idf.py -p /dev/ttyUSB0 monitor
此时测试的是通过连接自己的路由器，然后通过局域网内的ip去ping该station。

可以看到可以正常获取到IP地址，并且可以ping通模块，表示实验成功。
5.小结

本文通过环境搭建、外设编程、WiFi程序的演示，大致的描述了ESP32-C3的编程方式。总的说起来，采用ESP-IDF的集成开发环境，很大程度上可以减少环境搭建的烦恼，可以非常顺利的做上层业务的开发。
特别是采用API的编程方式，让编程的模型更加专注于业务上的设计，比如可以做一些网络应用，智能家居，远程监控等等。体验下来这个RISCV的芯片和其他的ESP32的使用上并无十分明显的区别。后续会通过ESP32-C3上做一些div小项目，只有在更多的测试数据上，才能体现的出优劣。