通过 USB 升级设备固件

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一般情况下,ESP32-S2 的固件是通过芯片的串口烧录。但是,通过串口烧录 ESP32-S2 需要连接 USB 转串口转换器(如 CP210x 或 FTDI),详细信息可参阅 与 ESP32-S2 创建串口连接。ESP32-S2 包含一个 USB OTG 外设,使其可以通过 USB 将 ESP32-S2 直接连接到主机,即不需要 USB 转串口转换器也可完成烧录。

设备固件升级 (DFU) 是一种通过通用串行总线 (USB) 升级设备固件的机制。但是,启用安全启动 (Secure Boot) 或 flash 加密会禁用 ROM 中的 USB-OTG USB 堆栈,则无法通过该端口上的模拟串口或 DFU 进行更新。

USB 连接

ESP32-S2 的内部 USB PHY(收发器)与 GPIO 的连接如下表所示:

GPIO

USB

20

D+(绿色)

19

D-(白色)

GND

GND(黑色)

+5V

+5V(红色)

警告

一些连接线采用非标准颜色连接,有时调换下 D+ 和 D- 的连接,驱动程序就能正常工作。如果无法检测到你的设备,请尝试下调换 D+ 和 D- 的连接线。

备注

ESP32-S2 芯片需要处于引导加载程序模式才能被检测为 DFU 设备并烧录。可以通过下拉 GPIO0(例如按下 BOOT 按钮)、拉低 RESET 片刻并释放 GPIO0 来实现。

构建 DFU 镜像

可以通过运行以下命令构建 DFU 镜像,该命令会在工程的 build 目录下生成 dfu.bin 文件:

idf.py dfu

备注

在运行 idf.py dfu 命令前,请记得通过 idf.py set-target 命令设置目标芯片。否则,你创建的镜像可能不是针对目标芯片,或者收到类似 unknown target 'dfu' 的错误消息。

烧录 DFU 镜像

运行以下命令将 DFU 镜像下载到 ESP32-S2 中:

idf.py dfu-flash

该命令依赖于 dfu-util。关于如何安装 dfu-util,请参考 软件:。对于 Windows 和 Linux 用户,dfu-util 还需进行额外设置。Windows 用户请参考 USB 驱动(仅限 Windows),Linux 用户请参考 Udev 规则(仅限 Linux)。macOS 用户无需额外设置即可使用 dfu-util

如果连接了不止一个开发板,且这些开发板使用的芯片相同,则可以使用 idf.py dfu-list 列出所有可用设备,例如:

Found Runtime: [303a:0002] ver=0723, devnum=4, cfg=1, intf=2, path="1-10", alt=0, name="UNKNOWN", serial="0"
Found Runtime: [303a:0002] ver=0723, devnum=6, cfg=1, intf=2, path="1-2", alt=0, name="UNKNOWN", serial="0"

然后,可以通过 --path 参数选择所需的设备进行烧录。例如,以上设备可以通过下面的命令分别进行烧录:

idf.py dfu-flash --path 1-10
idf.py dfu-flash --path 1-2

备注

供应商和产品标识符的设置是基于使用 idf.py set-target 命令时所选的目标芯片,在调用 idf.py dfu-flash 时无法选择。

请参考 常见错误及已知问题 及其解决方案。

Udev 规则(仅限 Linux)

Udev 是 Linux 内核的设备管理器,允许用户在没有 sudo 的情况下运行 dfu-util (和 idf.py dfu-flash)从而访问芯片。

创建文件 /etc/udev/rules.d/40-dfuse.rules,并在文件中添加如下内容:

SUBSYSTEMS=="usb", ATTRS{idVendor}=="303a", ATTRS{idProduct}=="00??", GROUP="plugdev", MODE="0666"

备注

请检查 groups 命令的输出。用户必须是上面指定的 GROUP 的成员。你可以为此使用其他现有的组(例如,在某些系统上使用 uucp 而不是 plugdev)或为此创建一个新的组。

你可以选择重启计算机使之前的设置生效,或者手动运行 sudo udevadm trigger,强制 Udev 触发新规则。

USB 驱动(仅限 Windows)

dfu-util 使用 libusb 访问设备。在 Windows 上,必须先安装 WinUSB 驱动程序才能使设备正常工作。详情请参阅 libusb wiki

开发板驱动程序可以从 https://github.com/espressif/esp-win-usb-drivers/releases 下载。文件需要解压并 安装。进行以上操作,可以为正确的设备接口更改或安装 WinUSB 驱动程序。

备注

如果该功能无法正常运作,请手动分配驱动程序;若设备正常工作,请跳过以下章节。

USB 驱动(仅限 Windows)- 手动分配驱动程序

可以使用 Zadig 工具 手动分配驱动程序。在运行工具前,请确保设备处于下载模式,且在安装驱动程序之前已检测到 ESP32-S2 设备。

Zadig 工具可能会检测到 ESP32-S2 的多个 USB 接口。请 仅为 没有安装驱动程序的接口(可能是接口 2)安装 WinUSB 驱动程序,不要重新安装其他接口的驱动程序。

警告

不建议在 Windows 的设备管理器中手动安装驱动程序,可能会造成无法正常烧录。

常见错误及已知问题

  • 出现 dfu-util: command not found 错误可能是因为该工具尚未安装或是无法在终端使用。检查是否已经安装该工具的一种简单方法是运行 dfu-util --version 命令。请参考 软件: 安装 dfu-util

  • 出现 No DFU capable USB device available 错误的原因可能是在 Windows 上没有正确安装 USB 驱动程序(请参考 USB 驱动(仅限 Windows)),或是未在 Linux 上设置 Udev 规则(请参考 Udev 规则(仅限 Linux)),或是设备未处于引导加载程序模式。

  • 在 Windows 上使用 dfu-util 第一次烧录失败,并出现 Lost device after RESET? 错误信息。出现此问题时,请重新烧录一次,再次烧录应该会成功。

安全下载模式

启用安全下载模式后,DFU 不再可用。请参见 flash 加密,了解详细信息。


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