控制台终端

ESP-IDF 提供了 console 组件，它包含了开发基于串口的交互式控制终端所需要的所有模块，主要支持以下功能：

行编辑，由 linenoise 库具体实现，它支持处理退格键和方向键，支持回看命令的历史记录，支持命令的自动补全和参数提示。
将命令行拆分为参数列表。
参数解析，由 argtable3 库具体实现，该库提供解析 GNU 样式的命令行参数的 API。
用于注册和调度命令的函数。
帮助创建 REPL (Read-Evaluate-Print-Loop) 环境的函数。

备注

这些功能模块可以一起使用也可以独立使用，例如仅使用行编辑和命令注册的功能，然后使用 getopt 函数或者自定义的函数来实现参数解析，而不是直接使用 argtable3 库。同样地，还可以使用更简单的命令输入方法（比如 fgets 函数）和其他用于命令分割和参数解析的方法。

行编辑

行编辑功能允许用户通过按键输入来编辑命令，使用退格键删除符号，使用左/右键在命令中移动光标，使用上/下键导航到之前输入的命令，使用制表键（“Tab”）来自动补全命令。

备注

此功能依赖于终端应用程序对 ANSI 转义符的支持。因此，显示原始 UART 数据的串口监视器不能与行编辑库一同使用。如果运行 system/console 示例程序的时候看到的输出结果是 [6n 或者类似的转义字符而不是命令行提示符 esp> `` 时，就表明当前的串口监视器不支持 ANSI 转义字符。已知可用的串口监视程序有 GNU screen、minicom 和 idf_monitor.py（可以通过在项目目录下执行 ``idf.py monitor 来调用）。

前往这里可以查看 linenoise 库提供的所有函数的描述。

配置

Linenoise 库不需要显式地初始化，但是在调用行编辑函数之前，可能需要对某些配置的默认值稍作修改。

linenoiseClearScreen()

使用转义字符清除终端屏幕，并将光标定位在左上角。

linenoiseSetMultiLine()

在单行和多行编辑模式之间进行切换。单行模式下，如果命令的长度超过终端的宽度，会在行内滚动命令文本以显示文本的结尾，在这种情况下，文本的开头部分会被隐藏。单行模式在每次按下按键时发送给屏幕刷新的数据比较少，与多行模式相比更不容易发生故障。另一方面，在单行模式下编辑命令和复制命令将变得更加困难。默认情况下开启的是单行模式。

linenoiseAllowEmpty()

设置 linenoise 库收到空行的解析行为，设置为 true 时返回长度为零的字符串 ("") ，设置为 false 时返回 NULL。默认情况下，将返回长度为零的字符串。

linenoiseSetMaxLineLen()

设置 linenoise 库中每行的最大长度。默认长度为 4096。如果需要优化 RAM 内存的使用，则可以通过这个函数设置一个小于默认 4 KB 的值来实现。

主循环

linenoise()

在大多数情况下，控制台应用程序都会具有相同的工作形式——在某个循环中不断读取输入的内容，然后解析再处理。 linenoise() 是专门用来获取用户按键输入的函数，当回车键被按下后会便返回完整的一行内容。因此可以用它来完成前面循环中的“读取”任务。

linenoiseFree()

必须调用此函数才能释放从 linenoise() 函数获取的命令行缓冲区。

提示和补全

linenoiseSetCompletionCallback()

当用户按下制表键时， linenoise 会调用 补全回调函数 ，该回调函数会检查当前已经输入的内容，然后调用 linenoiseAddCompletion() 函数来提供所有可能的补全后的命令列表。启用补全功能，需要事先调用 linenoiseSetCompletionCallback() 函数来注册补全回调函数。

console 组件提供了一个现成的函数来为注册的命令提供补全功能 esp_console_get_completion() （见下文）。

linenoiseAddCompletion()

补全回调函数会通过调用此函数来通知 linenoise 库当前键入命令所有可能的补全结果。

linenoiseSetHintsCallback()

每当用户的输入改变时， linenoise 就会调用此回调函数，检查到目前为止输入的命令行内容，然后提供带有提示信息的字符串（例如命令参数列表），然后会在同一行上用不同的颜色显示出该文本。

linenoiseSetFreeHintsCallback()

如果 提示回调函数 返回的提示字符串是动态分配的或者需要以其它方式回收，就需要使用 linenoiseSetFreeHintsCallback() 注册具体的清理函数。

历史记录

linenoiseHistorySetMaxLen()

该函数设置要保留在内存中的最近输入的命令的数量。用户通过使用向上/向下箭头来导航历史记录。

linenoiseHistoryAdd()

Linenoise 不会自动向历史记录中添加命令，应用程序需要调用此函数来将命令字符串添加到历史记录中。

linenoiseHistorySave()

该函数将命令的历史记录从 RAM 中保存为文本文件，例如保存到 SD 卡或者 Flash 的文件系统中。

linenoiseHistoryLoad()

与 linenoiseHistorySave 相对应，从文件中加载历史记录。

linenoiseHistoryFree()

释放用于存储命令历史记录的内存。当使用完 linenoise 库后需要调用此函数。

将命令行拆分成参数列表

console 组件提供 esp_console_split_argv() 函数来将命令行字符串拆分为参数列表。该函数会返回参数的数量（argc）和一个指针数组，该指针数组可以作为 argv 参数传递给任何接受 argc，argv 格式参数的函数。

根据以下规则来将命令行拆分成参数列表：

参数由空格分隔
如果参数本身需要使用空格，可以使用 \ （反斜杠）对它们进行转义
其它能被识别的转义字符有 \\ （显示反斜杠本身）和 \" （显示双引号）
可以使用双引号来引用参数，引号只可能出现在参数的开头和结尾。参数中的引号必须如上所述进行转义。参数周围的引号会被 esp_console_split_argv() 函数删除

示例：

abc def 1 20 .3 ⟶ [ abc, def, 1, 20, .3 ]
abc "123 456" def ⟶ [ abc, 123 456, def ]
`a\ b\\c\" ⟶ [ a b\c" ]

参数解析

对于参数解析，console 组件使用 argtable3 库。有关 argtable3 的介绍请查看教程或者 Github 仓库中的示例代码。

命令的注册与调度

console 组件包含了一些工具函数，用来注册命令，将用户输入的命令和已经注册的命令进行匹配，使用命令行输入的参数调用命令。

应用程序首先调用 esp_console_init() 来初始化命令注册模块，然后调用 esp_console_cmd_register() 函数注册命令处理程序。

对于每个命令，应用程序需要提供以下信息（需要以 esp_console_cmd_t 结构体的形式给出）：

命令名字（不含空格的字符串）
帮助文档，解释该命令的用途
可选的提示文本，列出命令的参数。如果应用程序使用 Argtable3 库来解析参数，则可以通过提供指向 argtable 参数定义结构体的指针来自动生成提示文本
命令处理函数

命令注册模块还提供了其它函数：

esp_console_run()

该函数接受命令行字符串，使用 esp_console_split_argv() 函数将其拆分为 argc/argv 形式的参数列表，在已经注册的组件列表中查找命令，如果找到，则执行其对应的处理程序。

esp_console_register_help_command()

将 help 命令添加到已注册命令列表中，此命令将会以列表的方式打印所有注册的命令及其参数和帮助文本。

esp_console_get_completion()

与 linenoise 库中的 linenoiseSetCompletionCallback() 一同使用的回调函数，根据已经注册的命令列表为 linenoise 提供补全功能。

esp_console_get_hint()

与 linenoise 库中 linenoiseSetHintsCallback() 一同使用的回调函数，为 linenoise 提供已经注册的命令的参数提示功能。

初始化 REPL 环境

除了上述的各种函数，console 组件还提供了一些 API 来帮助创建一个基本的 REPL 环境。

在一个典型的 console 应用中，你只需要调用 esp_console_new_repl_uart()，它会为你初始化好构建在 UART 基础上的 REPL 环境，其中包括安装 UART 驱动，基本的 console 配置，创建一个新的线程来执行 REPL 任务，注册一些基本的命令（比如 help 命令）。

之后你可以使用 esp_console_cmd_register() 来注册其它命令。REPL 环境在初始化后需要再调用 esp_console_start_repl() 函数才能开始运行。

同样，如果 REPL 环境是构建在 USB_SERIAL_JTAG 设备基础上，你只需要先调用 esp_console_new_repl_usb_serial_jtag() 函数进行初始化，然后再照常调用其它函数。

应用程序示例

system/console 目录下提供了 console 组件的示例应用程序，展示了具体的使用方法。该示例介绍了如何初始化 UART 和 VFS 的功能，设置 linenoise 库，从 UART 中读取命令并加以处理，然后将历史命令存储到 Flash 中。更多信息，请参阅示例代码目录中的 README.md 文件。

此外，ESP-IDF 还提供了众多基于 console 组件的示例程序，它们可以辅助应用程序的开发。例如，peripherals/i2c/i2c_tools，wifi/iperf 等等。

API 参考

Header File

components/console/esp_console.h

Functions

esp_err_t esp_console_init(const esp_console_config_t *config)

initialize console module

备注

Call this once before using other console module features

参数

config – console configuration

返回

ESP_OK on success
ESP_ERR_NO_MEM if out of memory
ESP_ERR_INVALID_STATE if already initialized
ESP_ERR_INVALID_ARG if the configuration is invalid

esp_err_t esp_console_deinit(void)

de-initialize console module

备注

Call this once when done using console module functions

返回

ESP_OK on success
ESP_ERR_INVALID_STATE if not initialized yet

esp_err_t esp_console_cmd_register(const esp_console_cmd_t *cmd)

Register console command.

参数

cmd – pointer to the command description; can point to a temporary value

返回

ESP_OK on success
ESP_ERR_NO_MEM if out of memory
ESP_ERR_INVALID_ARG if command description includes invalid arguments

esp_err_t esp_console_run(const char *cmdline, int *cmd_ret)

Run command line.

参数

cmdline – command line (command name followed by a number of arguments)
cmd_ret – [out] return code from the command (set if command was run)

返回

ESP_OK, if command was run
ESP_ERR_INVALID_ARG, if the command line is empty, or only contained whitespace
ESP_ERR_NOT_FOUND, if command with given name wasn’t registered
ESP_ERR_INVALID_STATE, if esp_console_init wasn’t called

size_t esp_console_split_argv(char *line, char **argv, size_t argv_size)

Split command line into arguments in place.

* - This function finds whitespace-separated arguments in the given input line.
*
*     'abc def 1 20 .3' -> [ 'abc', 'def', '1', '20', '.3' ]
*
* - Argument which include spaces may be surrounded with quotes. In this case
*   spaces are preserved and quotes are stripped.
*
*     'abc "123 456" def' -> [ 'abc', '123 456', 'def' ]
*
* - Escape sequences may be used to produce backslash, double quote, and space:
*
*     'a\ b\\c\"' -> [ 'a b\c"' ]
*

备注

Pointers to at most argv_size - 1 arguments are returned in argv array. The pointer after the last one (i.e. argv[argc]) is set to NULL.

参数

line – pointer to buffer to parse; it is modified in place
argv – array where the pointers to arguments are written
argv_size – number of elements in argv_array (max. number of arguments)

返回

number of arguments found (argc)

void esp_console_get_completion(const char *buf, linenoiseCompletions *lc)

Callback which provides command completion for linenoise library.

When using linenoise for line editing, command completion support can be enabled like this:

linenoiseSetCompletionCallback(&esp_console_get_completion);

参数

buf – the string typed by the user
lc – linenoiseCompletions to be filled in

const char *esp_console_get_hint(const char *buf, int *color, int *bold)

Callback which provides command hints for linenoise library.

When using linenoise for line editing, hints support can be enabled as follows:

linenoiseSetHintsCallback((linenoiseHintsCallback*) &esp_console_get_hint);

The extra cast is needed because linenoiseHintsCallback is defined as returning a char* instead of const char*.

参数

buf – line typed by the user
color – [out] ANSI color code to be used when displaying the hint
bold – [out] set to 1 if hint has to be displayed in bold

返回

string containing the hint text. This string is persistent and should not be freed (i.e. linenoiseSetFreeHintsCallback should not be used).

esp_err_t esp_console_register_help_command(void)

Register a ‘help’ command.

Default ‘help’ command prints the list of registered commands along with hints and help strings.

返回

ESP_OK on success
ESP_ERR_INVALID_STATE, if esp_console_init wasn’t called

esp_err_t esp_console_new_repl_uart(const esp_console_dev_uart_config_t *dev_config, const esp_console_repl_config_t *repl_config, esp_console_repl_t **ret_repl)

Establish a console REPL environment over UART driver.

Attention: This function is meant to be used in the examples to make the code more compact. Applications which use console functionality should be based on the underlying linenoise and esp_console functions.

备注

This is an all-in-one function to establish the environment needed for REPL, includes:

Install the UART driver on the console UART (8n1, 115200, REF_TICK clock source)
Configures the stdin/stdout to go through the UART driver
Initializes linenoise
Spawn new thread to run REPL in the background

参数

dev_config – [in] UART device configuration
repl_config – [in] REPL configuration
ret_repl – [out] return REPL handle after initialization succeed, return NULL otherwise

返回

ESP_OK on success
ESP_FAIL Parameter error

esp_err_t esp_console_new_repl_usb_cdc(const esp_console_dev_usb_cdc_config_t *dev_config, const esp_console_repl_config_t *repl_config, esp_console_repl_t **ret_repl)

Establish a console REPL environment over USB CDC.

Attention: This function is meant to be used in the examples to make the code more compact. Applications which use console functionality should be based on the underlying linenoise and esp_console functions.

备注

This is a all-in-one function to establish the environment needed for REPL, includes:

Initializes linenoise
Spawn new thread to run REPL in the background

参数

dev_config – [in] USB CDC configuration
repl_config – [in] REPL configuration
ret_repl – [out] return REPL handle after initialization succeed, return NULL otherwise

返回

ESP_OK on success
ESP_FAIL Parameter error

esp_err_t esp_console_start_repl(esp_console_repl_t *repl)

Start REPL environment.

备注

Once the REPL gets started, it won’t be stopped until the user calls repl->del(repl) to destroy the REPL environment.

参数

repl – [in] REPL handle returned from esp_console_new_repl_xxx

返回

ESP_OK on success
ESP_ERR_INVALID_STATE, if repl has started already

Structures

struct esp_console_config_t

Parameters for console initialization.

Public Members

size_t max_cmdline_length: length of command line buffer, in bytes

size_t max_cmdline_args: maximum number of command line arguments to parse

int hint_color: ASCII color code of hint text.

int hint_bold: Set to 1 to print hint text in bold.

struct esp_console_repl_config_t

Parameters for console REPL (Read Eval Print Loop)

Public Members

uint32_t max_history_len: maximum length for the history

const char *history_save_path: file path used to save history commands, set to NULL won’t save to file system

uint32_t task_stack_size: repl task stack size

uint32_t task_priority: repl task priority

const char *prompt: prompt (NULL represents default: “esp> “)

size_t max_cmdline_length: maximum length of a command line. If 0, default value will be used

struct esp_console_dev_uart_config_t

Parameters for console device: UART.

Public Members

int channel: UART channel number (count from zero)

int baud_rate: Comunication baud rate.

int tx_gpio_num: GPIO number for TX path, -1 means using default one.

int rx_gpio_num: GPIO number for RX path, -1 means using default one.

struct esp_console_dev_usb_cdc_config_t: Parameters for console device: USB CDC.

备注

It’s an empty structure for now, reserved for future

struct esp_console_cmd_t

Console command description.

Public Members

const char *command: Command name. Must not be NULL, must not contain spaces. The pointer must be valid until the call to esp_console_deinit.

const char *help: Help text for the command, shown by help command. If set, the pointer must be valid until the call to esp_console_deinit. If not set, the command will not be listed in ‘help’ output.

const char *hint: Hint text, usually lists possible arguments. If set to NULL, and ‘argtable’ field is non-NULL, hint will be generated automatically

esp_console_cmd_func_t func: Pointer to a function which implements the command.

void *argtable: Array or structure of pointers to arg_xxx structures, may be NULL. Used to generate hint text if ‘hint’ is set to NULL. Array/structure which this field points to must end with an arg_end. Only used for the duration of esp_console_cmd_register call.

struct esp_console_repl_s

Console REPL base structure.

Public Members

esp_err_t (*del)(esp_console_repl_t *repl)

Delete console REPL environment.

Param repl

[in] REPL handle returned from esp_console_new_repl_xxx

Return

ESP_OK on success
ESP_FAIL on errors

Macros

ESP_CONSOLE_CONFIG_DEFAULT(): Default console configuration value.

ESP_CONSOLE_REPL_CONFIG_DEFAULT(): Default console repl configuration value.

ESP_CONSOLE_DEV_UART_CONFIG_DEFAULT()

ESP_CONSOLE_DEV_CDC_CONFIG_DEFAULT()

Type Definitions

typedef struct linenoiseCompletions linenoiseCompletions

typedef int (*esp_console_cmd_func_t)(int argc, char **argv)

Console command main function.

Param argc: number of arguments
Param argv: array with argc entries, each pointing to a zero-terminated string argument
Return: console command return code, 0 indicates “success”

typedef struct esp_console_repl_s esp_console_repl_t: Type defined for console REPL.

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