树莓派安装ESP8266 NON |
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陈拓 [email protected] 2020/02/19-2020/03/31 1. 概述ESP8266的开发工具是在linux系统下运行的,树莓派的官方操作系统是Linux系统。如果你手头刚好有一块树莓派,就可以用它进行ESP8266的开发。下面我们在树莓派3B+上安装ESP8266的开发环境。所用的树莓派安装官方操作系统版本是:2019-09-26-raspbian-buster-lite.img。树莓派的存储用16G的TF卡。 电脑通过Putty连接树莓派,看看树莓派操作系统系统版本: 有关putty的使用,见参考文档《电脑连接树莓派3B+》 电脑连接树莓派3B+_晨之清风-CSDN博客_电脑连接树莓派3b 看到第3节,网线访问树莓派3B+就可以了,不用WiFi连接,网线连接可靠性好。 1.1 ESP8266开发工具的分类在官方文档《ESP8266 SDK入门指南》中有关于开ESP8266发工具的分类。 https://www.espressif.com/sites/default/files/documentation/2a-esp8266-sdk_getting_started_guide_cn.pdf 乐鑫SDK官方开发工具下载网址: https://www.espressif.com/en/support/download/sdks-demos 我们编译的工具链esp-open-sdk默认情况下安装ESP8266_NONOS_SDK-2.1.0,安装完成后我们将安装最新版本的ESP8266_NONOS_SDK-3.0.x。如果你有需要也可以再安装ESP8266_RTOS_SDK。多个SDK可以同时存在。 1.2 官方关于ESP8266_NONOS_SDK的说明https://github.com/espressif/ESP8266_NONOS_SDK README.md 乐鑫最新的开发环境是ESP-IDF (Espressif IoT Development Framework) 见乐鑫的官方文档:https://docs.espressif.com/projects/esp-idf/zh_CN/latest/esp32/get-started/index.html 但是在树莓派上安装ESP-IDF,编译时会出现错误: Error: selected processor does not support ‘mls r1,r4,r8,r11’ in ARM mode 所选择的处理器在ARM模式中不支持’mls r1,r4,r8,r11’ 这是树莓派操作系统本身的问题,可以看看下面链接的一篇文章: http://silicone.homelinux.org/2017/03/05/raspberry-pi-3-as-desktop-computer/ 下载安装问题由于网络问题,工具链和相关依赖包的下载非常困难,常规安装很难完成。因此我们将更换apt的源,并且将github上的一些仓库克隆到gitee上,以加快下载速度。你也可以通过代理下载。 电脑配置要求我用的电脑操作系统是32位版的win7,这应该是目前电脑的最低配置了。 2. 更新apt源 更新apt 源:sudo apt-get update树莓派的官网连接问题,常用的解决方法就是换源。 更换apt源需要修改的地方有两处: /etc/apt/sources.list /etc/apt/sources.list.d/raspi.list 查看系统版本:lsb_release -a 下面我们要经常使用Linux的命令行文本编辑器nano,如果不熟悉先上网学学。 sudo nano /etc/apt/sources.list 在下面的语句前面加#注释掉这行: #deb http://raspbian.raspberrypi.org/raspbian/ buster main contrib non-free rpi 据说阿里源比较快,我们就用阿里源:deb http://mirrors.aliyun.com/raspbian/raspbian/ buster main contrib non-free rpi sudo nano /etc/apt/sources.list.d/raspi.list 在下面的语句前面加#注释掉这行: #deb http://archive.raspberrypi.org/debian/ buster main 在这里可以添加阿里的源: deb http://mirrors.aliyun.com/archive.raspberrypi.org/debian/ buster main ui 但经过测试,阿里源同步的不及时,所以我这里用科大源 deb http://mirrors.ustc.edu.cn/archive.raspberrypi.org/debian/ buster main ui sudo apt-get update 完成。 3. 编译工具链xtensa-lx106-elf因为ESP8266功能太弱,不足以支持开发工作,所以需要在其他平台上进行开发。现在我们就要在树莓派上将ESP8266的程序代码编译链接成ESP8266可执行的文件,再将编译好的文件烧写到ESP8266上运行,这个过程就是交叉编译,交叉编译所需的软件工具叫做工具链toolchain。 我们需要的工具链是一个lx106编译器,可以为各种以lx106为内核的器件开发程序,也包括ESP8266。 因为树莓派资源也有限,还有前面说过的树莓派操作系统本身的问题,我们没有采用乐鑫最新的编程架构ESP-IDF。而使用较老的ESP8266开发工具esp-open-sdk为树莓派编译一个工具链xtensa-lx106-elf。 安装编译工具链的说明见:https://gitee.com/chentuo2000/esp-open-sdk/README.md 3.1 安装依赖项 安装gcc g++库 sudo apt-get install make unrar-free autoconf automake libtool gcc g++ gperf \ flex bison texinfo gawk ncurses-dev libexpat-dev python-dev python python-serial \ sed git unzip bash help2man wget bzip2…… sudo apt-get install libtool-bin 用putty登录树莓派 mkdir -p ~/esp/ cd ~/esp/可以用git clone命令直接从github上克隆esp-open-sdk: git clone —recursive https://github.com/pfalcon/esp-open-sdk.git 由于网络原因,下载速度很慢。 我们先在码云gitee上克隆一个esp-open-sdk。 再从码云上克隆esp-open-sdk到本地,这样会快很多。 esp-open-sdk还有几个子模块也需要一并克隆到码云上。 看看子模块在哪里: 在esp-open-sdk仓库页面打开文件.gitmodules 其中有4个子模块的下载地址,用这4个下载地址在gitee上克隆它们。 修改url: 这样在在克隆esp-open-sdk的时候带上参数—recursive,子模块也就一并克隆了。 因为要用git克隆下载esp-open-sdk,所以先安装git。 安装gitsudo apt-get install git 测试git —version 关于Git的使用可以看《树莓派使用Git》https://blog.csdn.net/chentuo2000/article/details/104834522 从码云克隆esp-open-sdkgit clone —recursive https://gitee.com/chentuo2000/esp-open-sdk.git 查看ls –l 从https://github.com/espressif/ESP8266_NONOS_SDK克隆ESP8266_NONOS_SDK到gitee 就是两处github.com/espressif修改成gitee.com/chentuo2000。 编译选项README.md文件中有关于make命令的说明,我们用默认编译命令make。 编译make 错误信息:error: could not find bash >= 3.1 修改configure.ac要求bash的版本 >= 3.1,查看当前的bash版本bash —version 5.0.3 > 3.1,满足条件。 解决方法(https://github.com/pfalcon/esp-open-sdk/issues/365): 修改/home/pi/esp/esp-open-sdk/crosstool-NG/configure.ac nano /home/pi/esp/esp-open-sdk/crosstool-NG/configure.ac 找到行|$EGREP ‘^GNU bash, version (3.[1-9]|4)’) 改成:|$EGREP ‘^GNU bash, version ([0-9.]+)’) 保存,退出。 继续编译make出现错误: 查看日志cat ./crosstool-NG/build.log 看日志中的这一句: Not at this location: https://ftp.gnu.org/gnu/gmp/gmp-6.0.0a 手工下载gcc的依赖库gmp-6.0.0a先看看GMP的官网The GNU MP Bignum Library。 查看gmp的全部版本 Index of /download/gmp/ 在列表中找到gmp-6.0.0a.tar.xz 右击gmp-6.0.0a.tar.xz复制链接地址,下载: wget https://gmplib.org/download/gmp/gmp-6.0.0a.tar.xz 下载完成: 如果下载中断,可以多试几次,或者找它的镜像网站,或者通过代理。 看看错误信息,找出下载的资源包放在什么目录中。 Build failed in step ‘Retrieving needed toolchain components’ tarballs‘ 查找tarballs(源压缩文档)目录的位置find . -name “tarballs” 所有下载的资源包都放在这里。 将gmp-6.0.0a.tar.xz复制到./crosstool-NG/.build/tarballs目录中: cp gmp-6.0.0a.tar.xz ./crosstool-NG/.build/tarballs 你会遇到11个要下载的资源包,仿照上面的方法都下载下来放在./crosstool-NG/.build/tarballs目录中。 列表看看ls -l ./crosstool-NG/.build/tarballs 下载这些资源包很麻烦,tarballs目录中的11个资源包我已经上传到CSDN上了,见《ESP8266开发工具的依赖包》ESP8266开发工具的依赖包-C文档类资源-CSDN下载。 下载tarballs.rar,解压缩,再复制到目录 ./crosstool-NG/.build/tarballs 现在一切都准备好了,正式开始编译,大约2个小时。 继续make 完成编译! 编译成功后会在esp-open-sdk文件夹出现xtensa-lx106-elf、esptool和 ESP8266_NONOS_SDK三个文件夹,分别是编译器、烧录工具和ESP8266的非操作系统开发工具NONOS_SDK。 SDK的目录名字ESP8266_NONOS_SDK-2.1.0-18-g61248df太长了,用起来很麻烦,所以你看到有一个软链接sdk代替了那个很长的名字。 3.4 使用工具链完成工具链构建后,带有Xtensa HAL库的工具链,也就是交叉编译器位于 /home/pi/esp/esp-open-sdk/xtensa-lx106-elf 子目录中。 将xtensa-lx106-elf/bin/子目录添加到PATH 环境变量以运行xtensa-lx106-elf-gcc和其他工具。在构建过程结束时,crosstool-NG将根据你的环境给出正确的PATH设置命令。上图中工具链构建结束时提示,我的环境变量这样设置: export PATH=/home/pi/esp/esp-open-sdk/xtensa-lx106-elf/bin:$PATH 这个命令每次开机都要重新设置,很麻烦,下面我们将环境变量写到.bashrc中,这样每次开机时环境变量就自动设置了。 设置环境变量回到家目录,就是我们登录的目录 cd ~ 查看当前环境变量echo $PATH 看看有没有文件.bashrc 编辑这个文件nano ~/.bashrc 将 export PATH=/home/pi/esp/esp-open-sdk/xtensa-lx106-elf/bin:$PATH 添加到最后一行。 重新启动树莓派sudo reboot,重新登录树莓派,再查看环境变量echo $PATH 工具链的路径已经在里面了。 运行xtensa-lx106-elf-gcc -v来验证安装OK! 3.5 升级SDK上面的安装过程中安装的SDK版本是ESP8266_NONOS_SDK-2.1.0-18-g61248df, 现在我们安装最新的ESP8266_NONOS_SDK。 克隆ESP8266_NONOS_SDKcd ~/esp git clone https://gitee.com/chentuo2000/ESP8266_NONOS_SDK.git 1) wget http://mama.indstate.edu/users/ice/tree/src/tree-1.7.0.tgz 2) tar zxvf tree-1.7.0.tgz 3) cd tree-1.7.0 4) make 5) make install 6) 查看目录结构tree -L 1 我们用ESP8266-01/ESP8266-01S模块为例与树莓派串口进行连接。 4.1 树莓派串口硬件设置树莓派的串口需要设置才能使用。 看看默认情况下设备文件和串口的映射关系:ls -l /dev 我们需要的映射关系是这样的: 有关串口的设置请看文章《树莓派串口的使用》https://blog.csdn.net/chentuo2000/article/details/104711494 设置好的串口对应的引脚是Pin8(TXD, GPIO14)和Pin10(RXD, GPIO15)。 4.2 串口工具软件Minicom的安装和使用乐鑫官方文档建议使用Minicom作为串口调试工具。 sudo apt-get install minicom 查看版本: sudo minicom -s 在弹出的菜单中选择“Serial port setup”,将默认设置 改成: 回车: 保存Save setup as df1,退出Exit from Minicom。 常用命令: Ctrl+A W:当显示的内容超过一行之后自动换行 Ctrl+A X:退出minicom 4.3 ESP8266-01参数
树莓派3B+ 3.3V Pin1 Pin5 VCC ESP-01 3.3V Pin17 Pin7 CH_PD TXD Pin8 Pin4 RXD RXD Pin10 Pin8 TXD GND Pin9 Pin1 GND 用杜邦线按照表中的对应关系连接树莓派和ESP8266-01。 如果使用的是ESP8266-01S模块CH-PD可以不接。 两者的外观区别是:ESP8266-01S天线区域右下角只有一个指示灯,ESP8266-01天线区域右下角有两个指示灯。另外ESP8266-01上有个LED在工作时一直亮着,这对于要求低功耗的场合很不利。 在烧写程序时模块上的GPIO0需要接低电平(默认为高电平)。 4.7 ESP8266-01 AT命令测试ESP8266-01模块自带AT命令支持,用minicom可以测试。 minicomAT 指令是一行一行发送给设备的,每一行以 \r\n 结尾,而我们在电脑上敲的回车键通过putty传到树莓派上只有 \n没有 \r。所以AT命令的结束不能用回车键,要用组合键Ctrl+M和Ctrl+J。 对应关系: \r - Ctrl+M \n - Ctrl+J 例如发送查看固件版本指令AT+GMR是这样的: AT+GMR Ctrl+M Ctrl+J 看测试是否正常,以检测模块的好坏,连线是否正确。 5. 编译一个项目乐鑫官方文档: ESP8266 SDK入门指南https://www.espressif.com/sites/default/files/documentation/2a-esp8266-sdk_getting_started_guide_cn.pdf ESP8266 Non-OS SDK API参考https://www.espressif.com/sites/default/files/documentation/2c-esp8266_non_os_sdk_api_reference_cn.pdf 5.1 官方编程规范查看ESP8266_NONOS_SDK/examples子目录 在examples目录中有一个esp_mqtt_proj子目录,我们就从这里起步。 复制目录把esp_mqtt_proj目录复制到和examples目录平级,并改名为i_mqtt。 cp -r ./examples/esp_mqtt_proj ./i_mqtt进入i_mqtt目录 nano user/user_main.c找到void user_init(void)函数,保留: uart_init(BIT_RATE_115200, BIT_RATE_115200);添加: os_printf(“SDK version:%s\n”, system_get_sdk_version());其他语句都注释掉。 运行gen_misc.h并回答5个问题: ./gen_misc.sh选择5个参数 编译过程开始: 编译结果放在~/esp/ESP8266_NONOS_SDK/bin目录中: cd ../bin/ ls -l红框中的4个文件要烧写到ESP8266的Flash中。 简化编译过程每次运行gen_misc.sh都要选择输入比较麻烦,可以根据上面的选择输入写一个文件input.esp-01,其中记录了上面的回答。 nano esp01存盘退出,下次编译用下面的输入重定向自动输入选项就可以了。 ./gen_misc.sh < esp01 6. 烧写ESP8266 Flash要烧写4个文件。先熟悉一下ESP8266 Flash的布局,再确定每个文件的烧写地址。 6.1 ESP8266 Flash布局ESP8266 HDK就是指ESP8266模块,我们用ESP8266-01。 ESP8266-01的flash 存储器为8Mbit,也就是1MB。 6.3 确定烧写地址 查固件地址表blank.bin位于0xfb00和0xfe000 查固件地址表esp_init_data_default_v08.bin位于0xfc000 eagle.flash.bin位于0x00000 eagle.irom0text.bin位于0x10000注意,其中除了flash.bin和irom0text.bin每次都需要下载,blank.bin和esp_init_data_default_v08.bin只需要保证flash里面下载过就行了,对应版本的SDK只需要下载一次,并且要对照着上述地址下载。 6.4 烧写flash 接线用1条杜邦线连接ESP8266-01的GPIO0和树莓派引脚Pin6(GND)。 烧写flash的工具在这里/home/pi/esp/esp-open-sdk/esptool/esptool.py,在前面我们已经设置了工具链的环境变量,可以直接使用。 查看串口设备确认前面设置的串口设备 ls -l /devserial0 -> ttyAMA0 构造烧写命令1) 第一次烧写命令 esptool.py —port /dev/ttyAMA0 write_flash 0x00000 eagle.flash.bin 0x10000 eagle.irom0text.bin 0xfb000 blank.bin 0xfc000 esp_init_data_default_v08.bin 0xfe000 blank.bin2) 之后的烧写命令 esptool.py —port /dev/ttyAMA0 write_flash 0x00000 eagle.flash.bin 0x10000 eagle.irom0text.bin ESP8266 flash烧写操作流程1) VCC断电 2) 连接GPIO0和GND 3) VCC上电 4) 执行上面准备好的烧写命令 5) VCC断电 6) 断开GPIO0和GND 7) 运行minicom 注意:开多个putty窗口时,一定要烧写完成后再运行minicom,否则串口被占着,烧写会失败!!! 8) 上电运行程序 OK! 制作ESP8266-01烧写转接板烧写过程挺麻烦的,如果经常烧写可以做一个电路板简化烧写过程。其实在烧写过程中GPIO0和GND的连线不用一直连着,在上电进入烧写模式之后就可以拿掉了,烧写完成后将RST拉低一下模块就进入程序运行模式。这里有一张网上找的电路图可以参考。 在参考文档《ESP8266-01 Programming Breakout Board》中有详细的制作说明。 擦除芯片命令如果模块烧写后运行异常,可以擦除芯片重新烧写。通常直接烧写就可以,不用擦除。 esptool.py —port /dev/ttyAMA0 erase_flash 6.5 程序调试方法官方给出的程序调试方法: 在ESP8266-01S上面有一个蓝色的LED接GPIO2引脚,我们下面用程序控制这个LED闪烁。 注意:如果使用ESP8266-01需要自己在GPIO2引脚上外接一个LED。 修改代码nano user_main.c1) 添加2个变量 static const int pin = 2; static volatile os_timer_t some_timer;2) 添加一个定时函数 void some_timerfunc(void _arg) { //Do blinky stuff if (GPIO_REG_READ(GPIO_OUT_ADDRESS) & (1 |
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