在主机上运行 ESP-IDF 应用程序

[English]

备注

在主机上运行 ESP-IDF 应用程序的功能仍处于试验阶段，无法保证 API 的稳定性。欢迎用户通过 ESP-IDF GitHub 仓库或 ESP32 论坛提供反馈意见，助力未来 ESP-IDF 基于主机的应用程序设计。

本文档概述了在 Linux 上运行 ESP-IDF 应用程序的方法，并介绍了可以在 Linux 上运行的常见 ESP-IDF 应用程序类型。

介绍

ESP-IDF 应用程序通常在主机上进行构建（交叉编译），然后上传（即烧录）到 ESP 芯片上运行，并由主机通过 UART/USB 端口监控。然而，在 ESP 芯片上运行 ESP-IDF 应用程序在各种开发/使用/测试场景下可能存在限制。

因此，ESP-IDF 支持在同一台 Linux 主机上构建和运行其应用程序。在主机上运行 ESP-IDF 应用程序具有以下几个优点：

无需上传到目标芯片。
应用程序在主机上的运行速度比在 ESP 芯片上快。
除主机本身外，无特定硬件要求。
更易进行软件测试的自动化和设置。
提供大量用于代码和运行分析的工具，如 Valgrind。

许多 ESP-IDF 组件依赖支持特定芯片的硬件，因此在主机上运行应用程序时，必须对这些硬件依赖文件进行模拟或仿真。目前，ESP-IDF 支持以下模拟和仿真方法：

使用 FreeRTOS POSIX/Linux 模拟器可以模拟 FreeRTOS 调度。在此模拟的基础上，在主机上运行应用程序时也会模拟或使用其他 API。
使用 CMock 可以模拟所有依赖文件，并在完全独立的情况下运行代码。

原则上，这两种方法（POSIX/Linux 模拟器和使用 CMock 模拟）可以混用，但此功能在 ESP-IDF 中尚未实现。注意，尽管名称中包含 POSIX/Linux，但目前的 FreeRTOS POSIX/Linux 模拟器也支持在 macOS 系统中运行。在主机上运行 ESP-IDF 应用程序通常用于测试，但模拟环境和模拟依赖文件并不能完全代表目标设备。因此，仍然需要在目标设备上测试，此时测试的侧重点通常在集成和系统测试上。

备注

在主机上运行应用程序的另一方法是使用 QEMU 模拟器，但 ESP-IDF 的 QEMU 模拟器仍在开发中，尚未发布相关文档。

基于 CMock 的模拟

该方法使用 CMock 框架解决缺少硬件和软件依赖文件的问题。在主机上运行基于 CMock 的应用程序具备一大优势：在主机上运行的应用程序通常只编译必要代码，即模拟了最主要代码的依赖文件，而非编译整个系统。有关 Mocks 的总体介绍及其在 ESP-IDF 的配置和使用，请参阅 Mocks。

POSIX/Linux 模拟器的模拟

ESP-IDF 已支持使用 FreeRTOS POSIX/Linux 模拟器预览应用程序在目标芯片上的运行效果。使用该模拟器可以在主机上运行 ESP-IDF 组件，并使这类组件可用于在主机上运行的 ESP-IDF 应用程序。目前，只有一部分组件可以在 Linux 上构建。此外，各组件移植到 Linux 上后，其功能可能也会受到限制，或与在芯片目标上构建该组件的功能有所不同。有关所需组件在 Linux 上是否受支持的更多信息，请参阅组件 Linux/Mock 支持情况概述。

备注

FreeRTOS POSIX/Linux 模拟器支持配置 Amazon SMP FreeRTOS 版本，但模拟仍在单核模式下运行。支持 Amazon SMP FreeRTOS 主要是为给 Amazon SMP FreeRTOS 编写的 ESP-IDF 应用程序提供 API 兼容性。

使用模拟器的前提

已安装 ESP-IDF 及使用 ESP-IDF 的所有依赖项
满足系统软件包需求 (libbsd、libbsd-dev)
Linux 或 macOS 和 GCC 编译器已更新至足够新的版本
应用程序所依赖的所有组件必须受 Linux 目标（Linux/POSIX 模拟器）支持，或可进行模拟

对于在 Linux 目标上运行的应用程序，需要在应用程序根目录的 CMakeLists.txt 文件中，设置 COMPONENTS 变量为 main，具体操作如下：

set(COMPONENTS main)

为方便起见，应用程序会在构建过程中，自动包含 ESP-IDF 的所有组件，执行上述代码则可以防止此类情况。

如果使用了任意模拟器，则应设置变量 Ruby。

构建和运行

要在 Linux 上构建并运行应用程序，需要将目标芯片设置为 linux：

idf.py --preview set-target linux
idf.py build
idf.py monitor

组件 Linux/Mock 支持情况概述

注意，下表中的“是”并不代表完全实现或模拟，它也可以表示功能的部分实现或模拟。实现或模拟通常只进行到可以提供足够功能、可以构建和运行测试应用程序的程度。

组件	模拟	仿真
cmock	否	是
driver	是	否
esp_common	否	是
esp_event	是	是
esp_http_client	否	是
esp_http_server	否	是
esp_https_server	否	是
esp_hw_support	是	是
esp_netif	是	是
esp_netif_stack	否	是
esp_partition	是	否
esp_rom	否	是
esp_system	否	是
esp_timer	是	否
esp_tls	是	否
fatfs	否	是
freertos	是	是
hal	否	是
heap	否	是
http_parser	是	是
json	否	是
linux	否	是
log	否	是
lwip	是	是
mbedtls	否	是
mqtt	否	是
nvs_flash	否	是
partition_table	否	是
protobuf-c	否	是
pthread	否	是
soc	否	是
spiffs	否	是
spi_flash	是	否
tcp_transport	是	否
unity	否	是

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