快速入门¶
本文档旨在指导用户搭建 ESP32-S2 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-S2 开发板等步骤。
注解
这是ESP-IDF 稳定版本 v4.2.2 的文档，还有其他版本的文档 ESP-IDF 版本简介 供参考。
概述¶
ESP32-S2 SoC 芯片支持以下功能：
2.4 GHz Wi-Fi
高性能单核
运行 RISC-V 或 FSM 内核的超低功耗协处理器
多种外设
内置安全硬件
USB OTG 接口
ESP32-S2 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-S2 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-S2 开发板
USB 数据线 （A 转 Micro-B）
电脑（Windows、Linux 或 mac OS）
软件：
您可以选择下载并手动安装以下软件：
设置 工具链，用于编译 ESP32-S2 代码；
编译构建工具 —— CMake 和 Ninja 编译构建工具，用于编译 ESP32-S2 应用程序；
获取 ESP-IDF 软件开发框架。该框架已经基本包含 ESP32-S2 使用的 API（软件库和源代码）和运行 工具链 的脚本；
或者，您也可以通过以下集成开发环境 (IDE) 中的官方插件完成安装流程：
Eclipse 插件 (安装)
VS Code 插件 (安装)
ESP32-S2 应用程序开发¶
第二步：获取 ESP-IDF¶
在围绕 ESP32-S2 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
在本文档中，Linux 和 macOS 操作系统中 ESP-IDF 的默认安装路径为 ~/esp；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。
Linux 和 macOS 操作系统¶
打开终端后运行以下命令：
cd ~/esp
git clone -b v4.2.2 --recursive https://github.com/espressif/esp-idf.git
ESP-IDF 将下载至 ~/esp/esp-idf。
请前往 ESP-IDF 版本简介，查看 ESP-IDF 不同版本的具体适用场景。
Windows 操作系统¶
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。
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¶
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
或使用 Windows PowerShell
cd ~/esp/esp-idf
./install.ps1
Linux 和 macOS 操作系统¶
cd ~/esp/esp-idf
./install.sh
下载工具备选方案¶
ESP-IDF 工具安装器会下载 Github 发布版本中附带的一些工具，如果访问 Github 较为缓慢，则可以设置一个环境变量，实现优先选择 Espressif 的下载服务器进行 Github 资源下载。
注解
该设置只影响从 Github 发布版本中下载的单个工具，它并不会改变访问任何 Git 仓库的 URL。
Windows 操作系统¶
如果希望在运行 ESP-IDF 工具安装器或在使用命令行安装工具时优先选择 Espressif 下载服务器，可通过以下方式设置：打开系统控制面板，然后点击高级设置，添加一个新的环境变量（类型为用户或系统都可以，名称为 IDF_GITHUB_ASSETS，值为 dl.espressif.com/github_assets），最后点击确定。
如果在添加新的环境变量前命令行窗口或 ESP-IDF 工具安装器窗口已经打开，请关闭这些窗口后重新打开。
当设置好这个新的环境变量后，ESP-IDF 工具安装器以及命令行安装程序将会优先选择 Espressif 下载服务器。
Linux 和 macOS 操作系统¶
要在安装工具时优先选择 Espressif 下载服务器，请在运行 install.sh 时使用以下命令：
cd ~/esp/esp-idf
export IDF_GITHUB_ASSETS="dl.espressif.com/github_assets"
./install.sh
自定义工具安装路径¶
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，即 Linux 和 macOS 系统中的 $HOME/.espressif 和 Windows 系统的 %USERPROFILE%\.espressif。您也可以选择将工具安装到其他目录中，但请在运行安装脚本前，重新设置环境变量 IDF_TOOLS_PATH。注意，请确保您的用户已经具备了读写该路径的权限。
如果修改了 IDF_TOOLS_PATH 变量，请确保该变量在每次执行“安装脚本” （install.bat、install.ps1 或 install.sh）和导出脚本 （export.bat、export.ps1 或 export.sh）时均保持一致。
第四步：设置环境变量¶
此时，您刚刚安装的工具尚未添加至 PATH 环境变量，无法通过“命令窗口”使用这些工具。因此，必须设置一些环境变量，这可以通过 ESP-IDF 提供的另一个脚本完成。
Windows 操作系统¶
Windows 安装器（ESP-IDF 工具安装器 ）可在“开始”菜单创建一个 “ESP-IDF Command Prompt” 快捷方式。该快捷方式可以打开命令提示符窗口，并设置所有环境变量。您可以点击该快捷方式，然后继续下一步。
此外，如果您希望在当下命令提示符窗口使用 ESP-IDF，请使用下方代码：
%userprofile%\esp\esp-idf\export.bat
或使用 Windows PowerShell
.$HOME/esp/esp-idf/export.ps1
Linux 和 macOS 操作系统¶
请在您需要运行 ESP-IDF 的“命令提示符”窗口运行以下命令：
. $HOME/esp/esp-idf/export.sh
注意，命令开始的 “.” 与路径之间应有一个空格！
如果您需要经常运行 ESP-IDF，您可以为执行 export.sh 创建一个别名，具体步骤如下：
复制并粘贴以下命令到 shell 配置文件中（
.profile，.bashrc，.zprofile等）alias get_idf='. $HOME/esp/esp-idf/export.sh'
通过重启终端窗口或运行
source [path to profile]，如source ~/.bashrc来刷新配置文件。
现在您可以在任何终端窗口中运行 get_idf 来设置或刷新 esp-idf 环境。
这里不建议您直接将 export.sh 添加到 shell 的配置文件。因为这会导致在每个终端会话中都激活 IDF 虚拟环境（包括无需使用 IDF 的情况），从而破坏使用虚拟环境的目的，并可能影响其他软件的使用。
第五步：开始创建工程¶
现在，您可以开始准备开发 ESP32-S2 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：
Linux 和 macOS 操作系统¶
cd ~/esp
cp -r $IDF_PATH/examples/get-started/hello_world .
第六步：连接设备¶
现在，请将您的 ESP32-S2 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
有关如何查看串口名称的详细信息，请见 与 ESP32-S2 创建串口连接。
注解
请记住串口名，您会在下面的步骤中用到。
第七步：配置¶
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。
Linux 和 macOS 操作系统¶
cd ~/esp/hello_world
idf.py set-target esp32s2
idf.py menuconfig
Windows 操作系统¶
cd %userprofile%\esp\hello_world
idf.py set-target esp32s2
idf.py menuconfig
打开一个新项目后，应首先设置“目标”芯片 idf.py set-target esp32s2。注意，此操作将清除并初始化项目之前的编译和配置（如有）。 您也可以直接将“目标”配置为环境变量（则可跳过该步骤）。更多信息，请见 选择目标芯片。
如果之前的步骤都正确，则会显示下面的菜单：
工程配置 — 主窗口
您可以通过此菜单设置项目的具体变量，包括 Wi-Fi 网络名称、密码和处理器速度等. hello_world 示例项目会以默认配置运行，因此可以跳过使用 menuconfig 进行项目配置这一步骤。
注解
您终端窗口中显示出的菜单颜色可能会与上图不同。您可以通过选项 --style 来改变外观。更多信息，请运行 idf.py menuconfig --help 命令。
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（bootloader.bin, partition-table.bin 和 hello-world.bin）至您的 ESP32-S2 开发板：
idf.py -p PORT [-b BAUD] flash
请将 PORT 替换为 ESP32-S2 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。
注解
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。
烧录过程中可能遇到的问题¶
如果在运行给定命令时出现如“连接失败”这样的错误，原因之一则可能是运行 esptool.py 出现错误。esptool.py 是编译系统调用的程序，用于重置芯片、与 ROM 引导加载器交互以及烧录固件的工具。解决该问题的一个简单的方法就是按照以下步骤进行手动复位。如果问题仍未解决，请参考 Troubleshooting 获取更多信息。
esptool.py 通过使 USB 转串口转接器芯片（如 FTDI 或 CP210x）的 DTR 和 RTS 控制线生效来自动复位 ESP32-S2（请参考 与 ESP32-S2 创建串口连接 获取更多详细信息)。DTR 和 RTS 控制线又连接到 ESP32-S2 的 GPIO0 和 CHIP_PU (EN) 管脚上，因此 DTR 和 RTS 的电压水平变化会使 ESP32-S2 进入固件下载模式。相关示例可查看 ESP32 DevKitC 开发板的 原理图。
一般来说，使用官方的 esp-idf 开发板不会出现问题。但是，esptool.py 在以下情况下不能自动重置硬件。
您的硬件没有连接到
GPIO0和CIHP_PU的 DTR 和 RTS 控制线。DTR 和 RTS 控制线的配置方式不同
根本没有这样的串行控制线路
根据您硬件的种类，也可以将您 ESP32-S2 开发板手动设置成固件下载模式（复位）。
- 对于 Espressif 的开发板，您可以参考对应开发板的入门指南或用户指南。例如，可以通过按住 Boot 按钮 (GPIO0) 再按住 EN 按钮(CHIP_PU) 来手动复位 esp-idf 开发板。
- 对于其他类型的硬件，可以尝试将 GPIO0 拉低。
常规操作¶
在烧录过程中，您会看到类似如下的输出日志：
...
esptool.py --chip esp32s2 -p /dev/ttyUSB0 -b 460800 --before=default_reset --after=hard_reset write_flash --flash_mode dio --flash_freq 40m --flash_size 2MB 0x8000 partition_table/partition-table.bin 0x1000 bootloader/bootloader.bin 0x10000 hello-world.bin
esptool.py v3.0-dev
Serial port /dev/ttyUSB0
Connecting....
Chip is ESP32-S2
Features: WiFi
Crystal is 40MHz
MAC: 18:fe:34:72:50:e3
Uploading stub...
Running stub...
Stub running...
Changing baud rate to 460800
Changed.
Configuring flash size...
Compressed 3072 bytes to 103...
Writing at 0x00008000... (100 %)
Wrote 3072 bytes (103 compressed) at 0x00008000 in 0.0 seconds (effective 3851.6 kbit/s)...
Hash of data verified.
Compressed 22592 bytes to 13483...
Writing at 0x00001000... (100 %)
Wrote 22592 bytes (13483 compressed) at 0x00001000 in 0.3 seconds (effective 595.1 kbit/s)...
Hash of data verified.
Compressed 140048 bytes to 70298...
Writing at 0x00010000... (20 %)
Writing at 0x00014000... (40 %)
Writing at 0x00018000... (60 %)
Writing at 0x0001c000... (80 %)
Writing at 0x00020000... (100 %)
Wrote 140048 bytes (70298 compressed) at 0x00010000 in 1.7 seconds (effective 662.5 kbit/s)...
Hash of data verified.
Leaving...
Hard resetting via RTS pin...
Done
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。
如果您希望使用 Eclipse 或是 VS Code IDE，而非 idf.py，请参考 Eclipse 指南，以及 VS Code 指南。
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。
...
Hello world!
Restarting in 10 seconds...
This is esp32 chip with 2 CPU cores, WiFi/BT/BLE, silicon revision 1, 2MB external flash
Restarting in 9 seconds...
Restarting in 8 seconds...
Restarting in 7 seconds...
您可使用快捷键 Ctrl+]，退出 IDF 监视器。
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，
恭喜，您已完成 ESP32-S2 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。
重要
一些示例程序不支持 ESP32-S2，因为 ESP32-S2 中不包含所需的硬件。
在编译示例程序前请查看 README 文件中 Supported Targets 表格。如果表格中包含 ESP32-S2， 或者不存在这个表格，那么即表示 ESP32-S2 支持这个示例程序。
更新 ESP-IDF¶
乐鑫会不定期推出更新版本的 ESP-IDF，修复 bug 或提供新的功能。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，请再次运行安装脚本，以防新版 ESP-IDF 所需的工具也有所更新。具体请参考 第三步：设置工具。
一旦重新安装好工具，请使用导出脚本更新环境，具体请参考 第四步：设置环境变量。