项目开发入门

[English]

当开发一个 ESP 项目时，通常的流程是先根据项目的内容去了解对应的 ESP 的示例和 SDK，挑选和目标项目最契合的作为模板，然后在其基础上进行修改并创建自己的项目。

本文将总结一些通用嵌入式项目在乐鑫环境下开发所需要的知识点:

• 通用知识

• 了解 ESP 系列芯片和 ESP-IDF 框架

• 项目开发知识点总结

• 学习方式

通用知识

在开发 ESP 项目之前需要一些关键的通用知识和技能，以确保开发能够顺利进行：

• Git：

  Git 是一个开源的分布式版本控制系统，用于跟踪代码的更改和协作开发。在项目中使用 Git 可以帮助你有效地管理代码，进行版本控制，并与团队成员协同工作。学习如何使用 Git 进行代码提交、分支管理、合并等操作是开发 ESP 项目的基本要求。这里推荐开发者需掌握一些 Git 的常用指令

• FreeRTOS：

  FreeRTOS 是一种开源的实时操作系统，广泛应用于嵌入式系统和微控制器项目中。ESP 系列芯片都支持 FreeRTOS，并且常常使用它来实现多任务和实时调度。了解 FreeRTOS 的任务调度、消息队列、信号量等概念是开发 ESP 项目的必备知识。

  • 开发者可以学习 FreeRTOS 的官方入门指南。

  • 在 ESP-IDF 编程指南的 FreeRTOS 章节 中学习如何在 ESP-IDF 环境下使用 FreeRTOS。

• Linux（可选）：

  ESP 项目的开发很多情况下在 Linux 操作系统上进行，因为 Linux 提供了丰富的工具和命令行环境，适合嵌入式开发。开发者应该了解 Linux 的基本命令和使用方式，例如文件操作、目录管理、进程管理等，以便在开发过程中进行调试和配置。推荐开发者需掌握一些 Linux 文件与目录管理常用指令

  - ls：列出当前目录的文件和文件夹。
  - cd <directory>：切换到指定目录。
  - pwd：显示当前工作目录的路径。
  - cp <source> <destination>：复制文件或目录。
  - rm <file_name>：删除文件。
  - mkdir <directory>：创建新目录。
  - rmdir <directory>：删除空目录。
  - cat <file_name>：显示文件内容。
  

了解 ESP 系列芯片和 ESP-IDF 框架

• ESP 芯片的特点和功能，参考：硬件选型

• ESP-IDF 的版本简介和管理

• ESP-IDF 框架的组成和架构

• 开发环境的设置和配置

• ESP-IDF 工具的使用

• ESP-IDF API 的使用 和 ESP-IDF API 用法的指南

• ESP 芯片的安全功能

推荐网站：

• ESP-IDF 快速入门

• ESP-IDF 编程指南

项目开发知识点总结

C 语言

1. 数据类型

   • 基本数据类型

     • 整数、字符、浮点

   • 标准库数据类型

     • 布尔型（bool）、字符串（string）

   • 指针类型

   • 复合数据类型

     • 数组、结构体（struct）、枚举（enum）

   • 自定义数据类型

   • 数据类型限定符

     • 常量限定符（const）、 易变限定符（volatile）

2. 函数、指针和内存管理

3. 工程项目编译、链接和执行过程

4. 算法

   • 数据结构

     • 链表

     • 栈和队列

     • 树和图

   • 排序算法

     • 冒泡排序（Bubble Sort）

     • 选择排序（Selection Sort）

     • 插入排序（Insertion Sort）

     • 快速排序（Quick Sort）

     • 归并排序（Merge Sort）

   • 查找算法

     • 线性查找（Linear Search）

     • 二分查找（Binary Search）

     • 哈希查找（Hashing）

   • 递归算法

     • 分治

     • 回溯

   • 动态规划

   • 编码和解码算法

     • 处理数据的压缩、加密、编码和解码

   • 信号处理算法

     • 音频、图像的处理

   • 算法优化

     • 时间复杂度

     • 空间复杂度

通信协议

1. 掌握各种通信协议，如 UART、SPI、I2C、CAN 等，以便与外部设备进行通信

2. 学习网络协议栈，如 TCP/UDP。以及上层应用协议，如 HTTP、MQTT 等

工程构建和管理

1. 构建系统

2. 分区表

3. 组件管理和使用

应用编程

1. GPIO（General Purpose Input/Output），通用输入/输出

   • GPIO 初始化、模式、读取、写入

   • GPIO 配置选项

     • 根据 技术手册 和 引脚图 来确定每个引脚的功能

   • GPIO 中断

   • Strapping 管脚

2. JTAG（Joint Test Action Group）调试

3. 内存管理

   • 动态内存分配和释放，如 malloc 和 free

   • 内存布局和堆栈管理

4. 中断处理

   • 理解和处理硬件中断

   • 实现中断服务程序（ISR）来响应外部事件

5. 时钟和定时器

   • 使用定时器和时钟源来实现时间控制和定时任务

   • 处理延时和定时操作

6. 异常处理

   • 处理硬件和软件异常

7. 低功耗模式设计

   • 实施功耗优化策略，用来延长电池使用寿命或减少能源消耗

8. 进程

   • 进程的创建和终止

   • 进程的管理和调度

   • 进程的资源分配和使用

   • 进程间的通信方式

     • 管道（Pipe）、命名管道（Named Pipe，FIFO）、消息队列（Message Queue）、信号（Signal）、共享内存（Shared Memory）、信号量（Semaphore）、套接字（Socket）

9. 线程

   • 线程的创建和销毁

   • 线程的调度和同步

   • 多线程编程的并发控制

   • 线程间通信方式

     • 互斥锁（Mutex）、条件变量（Condition Variable）、信号量（Semaphore）、屏障（Barrier）、消息队列（Message Queue）、共享内存（Shared Memory）、自旋锁（Spin Lock）

10. 驱动开发

• 驱动程序可以针对各种硬件设备编写，包括但不限于 传感器、执行器、存储设备（如闪存和SD卡）、通信接口（如UART、SPI、I2C）、显示屏、网络接口卡（NIC） 等

学习方式

• 在线资源和文档：

  • 利用 ESP-IDF 官方文档、教程和示例代码，深入了解框架和 API 的使用方法。

  • 在 ESP IoT Solution 库中找到基于 ESP-IDF 的 解决方案、应用实例、组件和驱动 等内容。多数文档均提供中英文版本。

• 在线课程和视频教程：

  • 通过参加 ESP 芯片和 ESP-IDF 开发的 在线课程和视频教程，学习相关知识和实践技巧。

• 实验和项目：

  • 通过实际使用 ESP 开发板 进行实验和项目开发，加深对硬件和软件的理解。刚入门可以多参考其他已经做出来的项目或者 乐鑫发布的解决方案 来学习。

• 社区和论坛：

  • 加入 ESP32 官方论坛 ， CSDN 论坛， 或者其他开发者社区。与其他开发者交流经验、寻求帮助并分享项目和解决方案。

  • 通过 GitHub 的 Issues 版块提交 bug 或功能请求。在提交新 Issues 之前，请先查看现有的 Issues。

• 参考书籍：

  • 阅读与嵌入式系统、C 语言和 ESP 芯片开发相关的书籍，扩展知识广度和深度。参考： ESP32 书籍列表。

持续实践和项目开发是学习过程中最重要的部分。开发者可以通过不断的练习和实际应用，逐渐掌握 ESP 芯片的嵌入式项目开发技能。