与 ESP32-S3 创建串口连接

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可以使用 USB 至 UART 桥或 ESP32-S3 支持的 USB 外设,与 ESP32-S3 创建串口连接。

部分开发板中已经安装有 USB 至 UART 桥。如未安装,可使用外部桥。

支持的 USB 外设

ESP32-S3 支持 USB 外设。无需 USB 至 UART 桥,便可直接烧录设备。

支持 USB 的 SoC

部分支持 USB 外设的开发板同时也包含 USB 至 UART 桥。

安装有 USB 至 UART 桥的开发板

在安装有 USB 至 UART 桥的开发板中,PC 和桥之间通过 USB 连接,桥和 ESP32-S3 之间通过 UART 连接。

安装有 USB 至 UART 桥的开发板

外部 USB 至 UART 桥

部分开发板使用外部 USB 至 UART 桥。这种情况通常出现在需要控制空间和成本的产品中,例如一些小型开发板或成品。

外部 USB 至 UART 桥

使用 USB 进行烧录

ESP32-S3 支持 USB 外设,无需外部 USB 至 UART 桥,即可烧录二进制文件。

ESP32-S3 上的 USB 使用 GPIO20 作为 D+GPIO19 作为 D-

首次烧录需要手动设置 ESP32-S3 进入下载模式。请按住 BOOT 按钮,同时按一下 RESET 按钮。之后,松开 BOOT 按钮。

使用 UART 进行烧录

本节描述如何使用 USB 至 UART 桥在 ESP32-S3 和 PC 之间建立串行连接。板上桥与外部桥均适用。

连接 ESP32-S3 和 PC

用 USB 线将 ESP32-S3 开发板连接到 PC。如果设备驱动程序没有自动安装,请先确认 ESP32-S3 开发板上的 USB 至 UART 桥(或外部转 UART 适配器)型号,然后在网上搜索驱动程序,并进行手动安装。

以下是乐鑫 ESP32-S3 开发板驱动程序的链接:

以上驱动仅供参考,请查看开发板用户指南,了解开发板具体使用的 USB 至 UART 桥芯片。一般情况下,当 ESP32-S3 开发板与 PC 连接时,对应驱动程序应该已经被打包在操作系统中,并已经自动安装。

对于使用 USB 至 UART 桥下载的设备,可以运行以下命令,包括定义波特率的可选参数。

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

PORT 替换为 ESP32-S3 开发板的串口名称。-b 为可选参数,默认的波特率为 460800。如需改变烧录器的波特率,请用需要的波特率代替 BAUD

要查看串口名称,Windows 用户请参考 check-port-on-windows,Linux 与 macOS 用户请参考 check-port-on-linux-and-macos

例如,Windows 平台上串口名称为 COM3,所需波特率为 115200,可使用如下命令烧录开发板:

idf.py -p COM3 -b 115200 flash

Linux 平台上串口名称为 /dev/ttyUSB0,所需波特率为 115200,可使用如下命令烧录开发板:

idf.py -p /dev/ttyUSB0 -b 115200 flash

macOS 平台上串口名称为 /dev/cu.usbserial-1401,所需波特率为 115200,可使用如下命令烧录开发板:

idf.py -p /dev/cu.usbserial-1401 -b 115200 flash

备注

如果设备不支持自动下载模式,则需要手动进入下载模式。请按住 BOOT 按钮,同时按一下 RESET 按钮。之后,松开 BOOT 按钮。

在 Windows 上查看端口

检查 Windows 设备管理器中的 COM 端口列表。断开 ESP32-S3 与 PC 的连接,然后重新连接,查看哪个端口从列表中消失后又再次出现。

以下为 ESP32 DevKitC 和 ESP32 WROVER KIT 串口:

设备管理器中 ESP32-DevKitC 的 USB 至 UART 桥

设备管理器中 ESP32-DevKitC 的 USB 至 UART 桥

Windows 设备管理器中 ESP-WROVER-KIT 的两个 USB 串行端口

Windows 设备管理器中 ESP-WROVER-KIT 的两个 USB 串行端口

在 Linux 和 macOS 上查看端口

查看 ESP32-S3 开发板(或外部转串口适配器)的串口设备名称,请将以下命令运行两次。首先,断开开发板或适配器,首次运行以下命令;然后,连接开发板或适配器,再次运行以下命令。其中,第二次运行命令后出现的端口即是 ESP32-S3 对应的串口:

Linux:

ls /dev/tty*

macOS:

ls /dev/cu.*

备注

对于 macOS 用户:若没有看到串口,请检查是否安装 USB/串口驱动程序。具体应使用的驱动程序,见章节 连接 ESP32-S3 和 PC。对于 macOS High Sierra (10.13) 的用户,你可能还需要手动允许驱动程序的加载,具体可打开 系统偏好设置 -> 安全和隐私 -> 通用,检查是否有信息显示:“来自开发人员的系统软件...”,其中开发人员的名称为 Silicon Labs 或 FTDI。

在 Linux 中添加用户到 dialoutuucp

当前登录用户应当可以通过 USB 对串口进行读写操作。在多数 Linux 版本中,都可以通过以下命令,将用户添加到 dialout 组,从而获许读写权限:

sudo usermod -a -G dialout $USER

在 Arch Linux 中,需要通过以下命令将用户添加到 uucp 组中:

sudo usermod -a -G uucp $USER

请重新登录,确保串口读写权限生效。

确认串口连接

现在,请使用串口终端程序,查看重置 ESP32-S3 后终端上是否有输出,从而验证串口连接是否可用。

ESP32-S3 的控制台波特率默认为 115200。

Windows 和 Linux 操作系统

在本示例中,我们将使用 PuTTY SSH ClientPuTTY SSH Client 既可用于 Windows 也可用于 Linux。也可以使用其他串口程序并设置如下的通信参数。

运行终端,配置在上述步骤中确认的串口:波特率 = 115200(如有需要,请更改为使用芯片的默认波特率),数据位 = 8,停止位 = 1,奇偶校验 = N。以下截屏分别展示了如何在 Windows 和 Linux 中配置串口和上述通信参数(如 115200-8-1-N)。注意,这里一定要选择在上述步骤中确认的串口进行配置。

在 Windows 操作系统中使用 PuTTY 设置串口通信参数

在 Windows 操作系统中使用 PuTTY 设置串口通信参数

在 Linux 操作系统中使用 PuTTY 设置串口通信参数

在 Linux 操作系统中使用 PuTTY 设置串口通信参数

然后,请检查 ESP32-S3 是否有打印日志。如有,请在终端打开串口进行查看。这里的日志内容取决于加载到 ESP32-S3 的应用程序,请参考 输出示例。如果没有看到输出日志,请尝试重启开发板。

备注

请在验证完串口通信正常后,关闭串口终端。如果终端一直保持打开的状态,之后上传固件时将无法访问串口。

备注

如果没有日志输出,请检查以下原因:

  • ESP32-S3 的供电是否正常

  • 启动终端程序后,是否重置开发板

  • 使用 在 Windows 上查看端口在 Linux 和 macOS 上查看端口 中描述的方法,检查所选串口是否正确

  • 其他程序是否正在使用该串口

  • 对于 Windows 和 Linux 操作系统 中描述的串口终端程序,其选择的端口是否正确

  • 串口终端程序中的串口设置是否适用于该应用程序

  • 开发板上选择的 USB 连接器(UART)是否正确

  • 应用程序是否会输出日志

  • 是否禁用了日志输出(使用 hello world 示例 进行测试)

macOS 操作系统

macOS 提供了 屏幕 命令,因此无需安装串口终端程序。

  • 参考 在 Linux 和 macOS 上查看端口,运行以下命令:

    ls /dev/cu.*
    
  • 会看到类似如下输出:

    /dev/cu.Bluetooth-Incoming-Port /dev/cu.SLAB_USBtoUART      /dev/cu.SLAB_USBtoUART7
    
  • 根据连接到电脑上的开发板类型和数量,输出结果会有所不同。请选择开发板的设备名称,并运行以下命令(如有需要,请将“115200”更改为使用芯片的默认波特率):

    screen /dev/cu.device_name 115200
    

device_name 替换为运行 ls /dev/cu.* 后出现的设备串口号。

  • 屏幕 显示的日志即为所需内容。日志内容取决于加载到 ESP32-S3 的应用程序,请参考 输出示例。请使用 Ctrl-A + K 键退出当前 屏幕 会话。

备注

请在验证完串口通信正常后,关闭 当前屏幕会话。如果直接关闭终端窗口而没有关闭 屏幕,之后上传固件时将无法访问串口。

输出示例

以下是一个日志示例。如果没看到任何输出,请尝试重置开发板。

ets Jun  8 2016 00:22:57

rst:0x5 (DEEPSLEEP_RESET),boot:0x13 (SPI_FAST_FLASH_BOOT)
ets Jun  8 2016 00:22:57

rst:0x7 (TG0WDT_SYS_RESET),boot:0x13 (SPI_FAST_FLASH_BOOT)
configsip: 0, SPIWP:0x00
clk_drv:0x00,q_drv:0x00,d_drv:0x00,cs0_drv:0x00,hd_drv:0x00,wp_drv:0x00
mode:DIO, clock div:2
load:0x3fff0008,len:8
load:0x3fff0010,len:3464
load:0x40078000,len:7828
load:0x40080000,len:252
entry 0x40080034
I (44) boot: ESP-IDF v2.0-rc1-401-gf9fba35 2nd stage bootloader
I (45) boot: compile time 18:48:10
...

如果打印出的日志是可读的(而不是乱码),则表示串口连接正常。此时,可以继续进行安装,并最终将应用程序上载到 ESP32-S3。

备注

在某些串口接线方式下,在 ESP32-S3 启动并开始打印串口日志前,需要在终端程序中禁用串口 RTS & DTR 管脚。该问题仅存在于将 RTS & DTR 管脚直接连接到 EN & GPIO0 管脚上的情况,绝大多数开发板(包括乐鑫所有的开发板)都没有这个问题。更多详细信息,请参考 esptool 文档

如在安装 ESP32-S3 硬件开发的软件环境时,从 第五步:开始使用 ESP-IDF 吧 跳转到了这里,请从 第五步:开始使用 ESP-IDF 吧 继续阅读。