在 Windows 上安装 ESP-IDF-v4.0.1

本章完整文档见 这里。

本文档旨在指导用户搭建 ESP32 硬件开发的软件环境，

通过一个简单的示例展示如何使用 ESP-IDF (Espressif IoT Development Framework) 配置菜单，并编译、下载固件至 ESP32 开发板等步骤。

概述

ESP32 SoC 芯片支持以下功能：

• 2.4 GHz Wi-Fi
• 蓝牙 4.2
• 高性能双核
• 超低功耗协处理器
• 多种外设
• ESP32 采用 40 nm 工艺制成，具有最佳的功耗性能、射频性能、稳定性、通用性和可靠性，适用于各种应用场景和不同功耗需求。

乐鑫为用户提供完整的软、硬件资源，进行 ESP32 硬件设备的开发。其中，乐鑫的软件开发环境 ESP-IDF 旨在协助用户快速开发物联网 (IoT) 应用，可满足用户对 Wi-Fi、蓝牙、低功耗等方面的要求。

准备工作

硬件：

• 一款 ESP32 开发板
• USB 数据线 (A 转 Micro-B)
• PC（Windows、Linux 或 Mac OS）

软件：

• 设置 工具链，用于编译 ESP32 代码；
• 编译工具 —— CMake 和 Ninja 编译工具，用于编译 ESP32 应用程序；
• 获取 ESP-IDF 软件开发框架。该框架已经基本包含 ESP32 使用的 API（软件库和源代码）和运行 工具链 的脚本
• 安装 C 语言编程（工程）的 文本编辑器，例如 Eclipse

开发板简介

请点击下方连接，了解有关具体开发板的详细信息。

• ESP32-DevKitC
• ESP-WROVER-KIT
• ESP32-PICO-KIT
• ESP32-Ethernet-Kit。

详细安装步骤

请根据下方详细步骤，完成安装过程。

设置开发环境

• 第一步：安装准备 — Windows 平台工具链的标准设置。
• 第二步：获取 ESP-IDF
• 第三步：设置工具
• 第四步：设置环境变量

创建您的第一个工程

• 第五步：开始创建工程
• 第六步：连接设备
• 第七步：配置工程
• 第八步：编译工程
• 第九步：烧录到设备
• 第十步：监视器

设置开发环境

第一步：安装准备 — Windows 平台工具链的标准设置

本节完整文档见 这里。

注解

目前，基于 CMake 的构建系统仅支持 64 位 Windows 版本。32 位 Windows 版本的用户可根据 传统 GNU Make 构建系统 中的介绍进行操作。*

工具链概述

ESP-IDF 需要安装一些必备工具，才能围绕 ESP32 构建固件，包括 Python、Git、交叉编译器、menuconfig 工具、CMake和 Ninja 编译工具等。

在本入门指南中，我们通过 命令提示符 进行有关操作。不过，您在安装 ESP-IDF 后还可以使用 Eclipse 或其他支持 CMake 的图形化工具 IDE。

注解

较早 ESP-IDF 版本使用 传统 GNU Make 编译系统 和 MSYS2 Unix 兼容环境。但如今已非必需，用户可直接通过 Windows 命令提示符使用 ESP-IDF。

ESP-IDF 工具安装器

要安装 ESP-IDF 必备工具，最简易的方式是下载 ESP-IDF 工具安装器，地址如下：

https://dl.espressif.com/dl/esp-idf-tools-setup-2.3.exe

本安装器可为您安装所需的交叉编译器、OpenOCD、cmake 和 Ninja 编译工具，以及一款 mconf-idf 配置工具。此外，本安装器还可在有需要时下载、运行 Python 3.7 和 Git For Windows 的安装器。

本安装器还可用于下载任意 ESP-IDF 发布版本。

本实例安装于 I:\esp32\esp-idf-v4.0.1。

使用命令提示符

在后续步骤中，我们将使用 Windows 的命令提示符进行操作。

ESP-IDF 工具安装器可在 开始 菜单中，创建一个打开 ESP-IDF 命令提示符窗口的快捷方式。本快捷方式可以打开 Windows 命令提示符（即 cmd.exe），并运行 export.bat 脚本以设置各环境变量（比如 PATH，IDF_PATH 等）。此外，您可还以通过 Windows 命令提示符使用各种已经安装的工具。

注意，本快捷方式仅适用 ESP-IDF 工具安装器中指定的 ESP-IDF 路径。如果您的电脑上存在多个 ESP-IDF（比如您需要不同的 ESP-IDF 版本）需要使用快捷方式，您可以：

1. 为 ESP-IDF 工具安装器创建的快捷方式创建一个副本，并将新快捷方式的“当前路径”指定为您希望使用的 ESP-IDF 路径。
2. 运行 cmd.exe，并更新至您希望使用的 ESP-IDF 目录，然后运行 export.bat。注意，这种方法要求 PATH 中存在 Python 和 Git。如果您在使用时遇到有关“找不到 Python 或 Git” 的错误信息，请使用第一种方法。

后续步骤

当 ESP-IDF 工具安装器安装完成后，则开发环境设置也到此结束。后续开发步骤，请前往 第五步：开始创建工程 查看。

第二步：获取 ESP-IDF

注解

在本文档中，Windows 操作系统的默认路径为 %userprofile%\esp。您也可以将 ESP-IDF 安装在任何其他路径下，但请注意在使用命令行时进行相应替换。注意，ESP-IDF 不支持带有空格的路径。

在围绕 ESP32 构建应用程序之前，请先获取乐鑫提供的软件库文件 ESP-IDF 仓库。

获取 ESP-IDF 的本地副本：打开终端，切换到您要保存 ESP-IDF 的工作目录，使用 git clone 命令克隆远程仓库。针对不同操作系统的详细步骤，请见下文。

注解

Windows 操作系统下，除了安装必要工具外，第一步中介绍的 ESP-IDF 工具安装器 也能同时下载 ESP-IDF 本地副本。如果执行了第一步，您可以跳过这一步。

请前往 ESP-IDF 版本简介，查看 ESP-IDF 不同版本的具体适用场景。

除了使用 ESP-IDF 工具安装器，您也可以参考 指南 手动下载 ESP-IDF。

第三步：设置工具

除了 ESP-IDF 本身，您还需要安装 ESP-IDF 使用的各种工具，比如编译器、调试器、Python 包等。

Windows 操作系统下，请根据第一步中对 Windows (ESP-IDF 工具安装器) 的介绍，安装所有必需工具。

除了使用 ESP-IDF 工具安装器，您也可以通过**命令提示符**窗口手动安装这些工具。具体步骤见下：

cd %userprofile%\esp\esp-idf
install.bat

本步骤中介绍的脚本将 ESP-IDF 所需的编译工具默认安装在用户根文件夹中，Linux 和 MacOS 系统为 $HOME/.espressif，Windows 系统为 %USERPROFILE%\.espressif。此外，您可以可以将工具安装到其他目录中，但请在运行安装脚本前，重新设置环境变量 IDF_TOOLS_PATH。注意，请确保您的用户已经具备了读写该路径的权限。

如果修改了 IDF_TOOLS_PATH 变量，请确保该变量在每次执行 install.bat/install.sh 和 export.bat/export.sh 脚本时均保持一致。

第四步：设置环境变量

此时，您刚刚安装的工具尚未添加至 PATH 环境变量，无法通过“命令窗口”使用这些工具。因此，必须设置一些环境变量，这可以通过 ESP-IDF 提供的另一个脚本完成。

Windows 安装器 (ESP-IDF 工具安装器) 可在 开始 菜单创建一个 “ESP-IDF Command Prompt” 快捷方式。该快捷方式可以打开命令提示符窗口，并设置所有环境变量。您可以点击该快捷方式，然后继续下一步。

此外，如果您希望在当下命令提示符窗口使用 ESP-IDF，请使用下方代码：

%userprofile%\esp\esp-idf\export.bat

创建您的第一个工程

第五步：开始创建工程

现在，您可以开始准备开发 ESP32 应用程序了。您可以从 ESP-IDF 中 examples 目录下的 get-started/hello_world 工程开始。

将 get-started/hello_world 复制至您本地的 ~/esp 目录下：

cd %userprofile%\esp
xcopy /e /i %IDF_PATH%\examples\get-started\hello_world hello_world

ESP-IDF 的 examples 目录下有一系列示例工程，都可以按照上面的方法进行创建。您可以按照上述方法复制并运行其中的任何示例，也可以直接编译示例，无需进行复制。

重要

ESP-IDF 编译系统不支持带有空格的路径。

第六步：连接设备

现在，请将您的 ESP32 开发板连接到 PC，并查看开发板使用的串口。通常，串口在不同操作系统下显示的名称有所不同：

• Windows 操作系统： COM1 等
• Linux 操作系统： 以 /dev/tty 开始
• MacOS 操作系统： 以 /dev/cu. 开始

第七步：配置工程

请进入 第五步：开始创建工程 中提到的 hello_world 目录，并运行工程配置工具 menuconfig。Windows 操作系统

cd %userprofile%\esp\hello_world
idf.py menuconfig

如果之前的步骤都正确，则会显示菜单。

menuconfig 工具的常见操作见下。

• 上下箭头：移动
• 回车：进入子菜单
• ESC 键：返回上级菜单或退出
• 英文问号：调出帮助菜单（退出帮助菜单，请按回车键）。
• 空格 或 Y 键：选择 [*] 配置选项；N 键：禁用 [*] 配置选项
• 英文问号 （查询配置选项）：调出有关该选项的帮助菜单
• / 键：寻找配置工程

注解

如果您使用的是 ESP32-DevKitC（板载 ESP32-SOLO-1 模组），请在烧写示例程序前，前往 menuconfig 中使能单核模式（CONFIG_FREERTOS_UNICORE）。

第八步：编译工程

请使用以下命令，编译烧录工程:

idf.py build

运行以上命令可以编译应用程序和所有 ESP-IDF 组件，接着生成 bootloader、分区表和应用程序二进制文件。

$ idf.py build
Running cmake in directory /path/to/hello_world/build
Executing "cmake -G Ninja --warn-uninitialized /path/to/hello_world"...
Warn about uninitialized values.
-- Found Git: /usr/bin/git (found version "2.17.0")
-- Building empty aws_iot component due to configuration
-- Component names: ...
-- Component paths: ...

... (more lines of build system output)

[527/527] Generating hello-world.bin
esptool.py v2.3.1

Project build complete. To flash, run this command:
../../../components/esptool_py/esptool/esptool.py -p (PORT) -b 921600 write_flash --flash_mode dio --flash_size detect --flash_freq 40m 0x10000 build/hello-world.bin  build 0x1000 build/bootloader/bootloader.bin 0x8000 build/partition_table/partition-table.bin
or run 'idf.py -p PORT flash'

如果一切正常，编译完成后将生成 .bin 文件。

第九步：烧录到设备

请使用以下命令，将刚刚生成的二进制文件烧录至您的 ESP32 开发板：

idf.py -p PORT [-b BAUD] flash

请将 PORT 替换为 ESP32 开发板的串口名称，具体可见 第六步：连接设备。

您还可以将 BAUD 替换为您希望的烧录波特率。默认波特率为 460800。

更多有关 idf.py 参数的详情，请见 idf.py。

小技巧

勾选 flash 选项将自动编译并烧录工程，因此无需再运行 idf.py build。

如果一切顺利，烧录完成后，开发板将会复位，应用程序 “hello_world” 开始运行。

第十步：监视器

您可以使用 idf.py -p PORT monitor 命令，监视 “hello_world” 的运行情况。注意，不要忘记将 PORT 替换为您的串口名称。

运行该命令后，IDF 监视器 应用程序将启动:

$ idf.py -p /dev/ttyUSB0 monitor
Running idf_monitor in directory [...]/esp/hello_world/build
Executing "python [...]/esp-idf/tools/idf_monitor.py -b 115200 [...]/esp/hello_world/build/hello-world.elf"...
--- idf_monitor on /dev/ttyUSB0 115200 ---
--- Quit: Ctrl+] | Menu: Ctrl+T | Help: Ctrl+T followed by Ctrl+H ---
ets Jun  8 2016 00:22:57

rst:0x1 (POWERON_RESET),boot:0x13 (SPI_FAST_FLASH_BOOT)
ets Jun  8 2016 00:22:57
...

此时，您就可以在启动日志和诊断日志之后，看到打印的 “Hello world!” 了。

您可使用快捷键 Ctrl+]，退出 IDF 监视器。

如果 IDF 监视器在烧录后很快发生错误，或打印信息全是乱码，很有可能是因为您的开发板采用了 26 MHz 晶振，而 ESP-IDF 默认支持大多数开发板使用的 40 MHz 晶振。

此时，请您：

1. 退出监视器。
2. 打开 menuconfig，
3. 进入 Component config –> ESP32-specific –> Main XTAL frequency 进行配置，将 CONFIG_ESP32_XTAL_FREQ_SEL 设置为 26 MHz。
4. 然后，请重新 编译和烧录 应用程序。

注解

您也可以运行以下命令，一次性执行构建、烧录和监视过程:

idf.py -p PORT flash monitor

此外，

• 请前往 IDF 监视器，了解更多使用 IDF 监视器的快捷键和其他详情。
• 请前往 idf.py，查看更多 idf.py 命令和选项。

恭喜，您已完成 ESP32 的入门学习！

现在，您可以尝试一些其他 examples，或者直接开发自己的应用程序。

更新 ESP-IDF

乐鑫会不时推出更新版本的 ESP-IDF，修复 bug 或提出新的特性。因此，您在使用时，也应注意更新您本地的版本。最简单的方法是：直接删除您本地的 esp-idf 文件夹，然后按照 第二步：获取 ESP-IDF 中的指示，重新完成克隆。

此外，您可以仅更新变更部分。具体方式，请前往 更新 章节查看。

注意，更新完成后，请执行 install.sh (Windows 系统中为 install.bat) 脚本，避免新版 ESP-IDF 所需的工具也所更新。具体请参考 第三步：设置工具。

一旦重新安装好工具，请使用 export.sh (Windows 系统中为 export.bat) 脚本更新环境，具体请参考 第四步：设置环境变量。