《ESP32S3 Arduino开发指南》 第五章 Arduino开发环境搭建

正点原子官方

第五章 Arduino开发环境搭建

本章，我们将进入实际操作阶段，逐步搭建Arduino的开发环境。

本章分为如下几个小节：

• 5.1 开发方式的选择
• 5.2 开发系统的选择与环境搭建
• 5.3 固件的下载与烧录
  

5.1 开发方式的选择

ESP32的开发方式主要有三种： ESP-IDF、Arduino和MicroPython。

1，ESP-IDF：ESP-IDF是乐鑫官方推出的开发框架，专门为ESP32和其他一些ESP系列芯片设计。它提供了一套完整的开发工具和库，可以帮助开发者快速地开发和调试ESP32应用程序。ESP-IDF支持C/C++语言，并提供了一套完整的API，可以控制ESP32的各种功能和外设。此外，ESP-IDF还提供了一个在线编译器和调试器，可以让开发者在云端进行开发和调试。

2，Arduino：Arduino是一种流行的开源电子原型平台，包括一系列的开发板和开发环境。Arduino提供了一种基于C/C++的语言，使得开发者可以更容易地控制和编程ESP32。Arduino开发环境还提供了大量的库和函数，可以帮助开发者快速地构建和测试他们的代码。Arduino还支持图形化编程，使得初学者和非专业人士也可以轻松地进行开发。本教程选择此开发方式。

3，MicroPython：MicroPython是一种精简的Python 3语言，可以运行在ESP32和其他一些微控制器上。它提供了一种简单的方式来编程和控制ESP32，而且由于Python是一种高级语言，它使得开发过程相对快速和简单。开发者可以使用MicroPython进行快速原型设计和开发，并且由于Python是一种解释型语言，所以可以直接在ESP32上运行代码，无需进行编译。

这三种开发方式各有其优点，开发者可以根据自己的需求和技能水平选择适合自己的开发方式。对于初学者和非专业人士来说，Arduino和MicroPython是一种很好的选择，因为它简单易学，可以快速上手。对于专业人士和对性能有更高要求的开发者来说， ESP-IDF可能是更好的选择，因为它们提供了更高级的开发工具和更强大的控制能力。另外，正点原子ESP32-S3开发板为开发者提供了MicroPython、Arduino和ESP-IDF三种开发方式的相关例程和教程，这使得开发者可以根据自己的需求和技能水平选择适合自己的开发方式。

5.2 环境搭建

5.2.1 Arduino IDE2软件安装包下载

Arudino集成开发环境，即Arduino IDE有两个版本，Arduino IDE1和Arduino IDE2。本教程是采用Arduino IDE2去编写例程源码的，所以在这里需要下载Arduino IDE2软件安装包，可直接到官网地址获取，地址为：https://www.arduino.cc。在这里我们将一步一步带大家把软件安装包下载下来，首先进入官网如下所示：

图5.2.1.1 Arduino官网

点击“SOFTWARE”选项卡，选择“IDE2”，如下图所示：

图5.2.1.2 打开IDE2界面过程

然后就来到Arduino IDE2介绍页面，这个页面除了有下载按钮还有不少文字介绍信息。

图5.2.1.3 Arduino IDE2介绍页面

按下“DOWNLOAD”按钮进行跳转，来到Arduino IDE2下载页面，如下图所示：

图5.2.1.4 Arduino IDE2下载界面

根据自己电脑系统选择对应版本下载，我们使用Windows，因此选择Windows版本（Win 10 and newer,64bits），除此之外还有ZIP压缩包下载以及MSI下载。

点击“Windows（Win 10 and newer,64bits）”，即可准备免费下载。这时候会弹出一个界面表示是否需要资金支持以下该团队，如下图所示，当然你可以忽略，直接点击“JUST DOWNLOAD”。

图5.2.1.5 Arduino IDE2下载界面2

当点击“JUST DOWNLOAD”按钮后，这时候还没有正式到下载，还会弹出一个页面表示是否需要订阅Arduino信息，如下图所示，你可以继续点击“JUST DOWNLOAD”。

图5.2.1.6 Arduino IDE2下载界面3

当点击“JUST DOWNLOAD”按钮后，这时候就会有一个弹窗“新建下载任务”，如下图所示，这时可选择该软件安装包在电脑的存放路径，然后点击“下载”后，开始下载。

图5.2.1.7 新建Arduino IDE2下载任务

如果觉得官方下载麻烦，也可以到我们提供的开发板资料内获取Arduino软件安装包，软件存放路径“光盘à6，软件资料à1，软件à3，Arduino开发工具”。

在该目录下还有一个“Arduino_IDE添加ESP32的软件包”文件夹，顾名思义，这个文件夹是解决的是如何在Arduino IDE上开发ESP32的问题。Arduino IDE只是一个开发环境，默认支持的是AVR-Arduino硬件平台，如果需要在ESP32上使用Arduino，则需要在Arduino IDE上安装ESP32的库。

5.2.2 Arduino IDE2软件安装

从前面选择电脑存放路径下找到“arduino-ide_2.2.1_Windows_64bit.exe”文件（也可以在正点原子提供的软件资料找到安装文件），双击该exe文件，如下图所示。

图5.2.2.1 Arduino IDE安装-许可证协议

点击“我同意”，然后就是Arduino IDE安装选项，具体界面如下图所示：

  

图5.2.2.2 Arduino IDE安装-安装选项-为哪位用户安装应用

通常情况下，选择“为使用这台电脑的任何人安装（所有用户）”，然后点击“下一步”。进入许可协议界面，如下图所示。

图5.2.2.3 Arduino IDE安装-许可证协议界面

在这里需要点击“我同意”，不然无法进行下一步的。然后就是选择安装位置，在这里就需要用户自己去选择安装的目标文件夹，如下图所示。

图5.2.2.4 Arduino IDE安装-选定安装位置

然后点击“安装”即可进入软件安装流程，如下图所示。

图5.2.2.5 Arduino IDE安装-正在安装

当安装完成，即可见到如下安装完成界面，点击“完成”即可，然后就会启动Arduino IDE2软件。

图5.2.2.6 Arduino IDE安装-安装完成界面

初次打开Arduino IDE软件，需要等待一段时间，这期间会安装一些库以及安装一些驱动，比如：Adafruit Industries的LLC端口、Arduino srl的Arduino USB Driver、Arduino SA的Arduino USB Driver以及Arduino LLC的Genuino USB Driver，如下图所示。

图5.2.2.7 首次打开安装的一些库包

图5.2.2.8 驱动安装图

5.2.3 认识Arduino IDE2

Arudino IDE2，Arduino的集成开发环境，具有程序编辑、调试、编译、上传、库管理等功能。Arduino IDE2的主界面如图所示：

图5.2.3.1 Arduino IDE2主界面

首次打开Arduino IDE2软件，语言默认为英文，怎么设置成上图的中文呢？点击“FileàPreferences”，进入到首选项界面，对Language选项设为中文即可，如下图所示：

图5.2.3.2 Arduino IDE2设置为中文界面

在首选项中，我们进行如下设置：

① 项目文件夹地址，即工程存放的位置，当我们新建工程时，默认推荐存放的地方，当然你也可以自行设置存放文件夹。这里有一个选项是是否在IDE中进行显示项目中的文件夹，假如打勾，这时候通过左侧工具栏的第一个按钮即可显示该新项目文件夹的文件情况。

② 设置编辑器字体大小，以及设置界面比例，这些都是默认操作即可。当你觉得字体太小了，自行调整编辑器字体大小参数即可，觉得编辑器界面调小，也可以适当调整界面比列参数。

③ 设置颜色主题，可选为：明亮、暗黑、明亮对比和暗黑对比。

④ 设置编辑器语言，多种语言可以设置，设置后会进行软件重启。

⑤ 显示详细输出，这里我把编译和上传都勾选了，即项目编译和上传时，在信息显示窗口都会打印出相关信息，便于了解整个过程的执行情况。

⑥ 编译器警告，这里设置的是无。

⑦ 上传后验证代码，这里可打勾。

⑧ 自动保存，这里是要打勾的，以防电脑蓝屏等突发情况导致工程代码丢失。

⑨ 编辑快速建议，这里是要打勾的。比如我要用Serial.printf函数，这时候会提示函数的传参是什么，便于我们更好更快的编写对的函数。

⑩ 其他开发板管理器地址，当你要添加其他开发板时，假如是Arduino非官方的开发板，这时候你在IDE上是搜索不到，所以我们就需要把这个开发板的地址添加进来。打个比方，要添加树莓派pico，就需要获取对应的地址呢？点击旁边的编辑按钮，进入到“其他开发板管理器地址页面”，然后点击下图中的①“获取支持的非官方开发板地址列表”，进入到一个网页https://github.com/arduino/Arduino/wiki/Unofficial-list-of-3rd-party-boards-support-urls，在该网页中查询你要添加的芯片的json文件地址：https://github.com/earlephilhower/arduino-pico/releases/download/global/package_rp2040_index.json，然后把它复制到“其他开发板管理器地址页面”的②输入框，软件会自动检测，然后下载对应的json文件到“C:\Users\ALIENTEK\AppData\Local\Arduino15”文件夹下，如下图所示：

图5.2.3.3 Arduino IDE2添加非官方开发板步骤

注意：假如json文件下载不成功，就可以手动下载，把它放置于“C:\Users\ALIENTEK\AppData\Local\Arduino15”文件夹下就可以了。后面就可以在开发板管理器中搜索rp2040进行安装开发板，具体操作过程可以参考后面的“5.2.4 安装arduino-esp32库”小节的说明。

接下来对Arduino IDE2的工具栏（橙色框框）进行说明，如下表所示：

按钮	功能描述
	验证：检查程序是否有错误，如没有错误就将程序编译成二进制文件（每次编译都会自动保存文件）
	上传：编译程序，并将编译后的二进制文件上传到Arduino控制器的MCU中
	开始调试：目前官方仅支持10个板子调试，不支持esp32，所以该功能为用到，并且调试还需要硬件的调试器
	选择开发板：设置开发板
	串口绘图仪：用于跟踪从你的Arduino板接收的不同数据和变量，常用于测试和校准传感器，比较数值等
	串口监视器：打开串口监视器窗口，通过串口监视器，可以查看串口接收和发送的数据
	项目文件夹：显示“图5.2.3.2的项目文件夹地址”的文件情况
	开发板管理器：Arduino IDE可以选择安装的芯片/板子
	库管理：用于安装一些器件驱动库
	调试：调试时，可看到Debug过程
	搜索：用于搜索函数等

表5.2.3.1 Arduino IDE2的工具栏

接下来，看一下Arduino IDE2相对Arduino IDE1新增功能：

① 代码自动填充功能

输入时，编辑器可以根据你的代码和你包含的库建议变量和函数自动完成：

图5.2.3.4 代码补全功能

注意：要对“文件à首选项à编辑快速建议”的功能打钩才会有这个功能。

② 变量或函数跳转功能

图5.2.3.5 代码跳转功能

右键单击变量或函数时，上下文菜单将提供导航快捷方式以跳转到声明它们的行（和文件），当然也可以通过快捷键“Ctrl+F12”达到目的。

基于这个功能，我们可以比较轻松了解函数的调用关系，可以了解到底层。

③ Arduino Cloud云端保存

对于拥有多台工作电脑的人来说，云端保存是一个非常有用的功能。这个功能我们并没有用到，有兴趣的小伙伴可以自行尝试使用以下。

④ 串行绘图仪

IDE2的串行绘图仪，如下图所示，用于跟踪从Arduino板接收的不同数据和变量，可以让我们更直观看到数据。通常用于测试和校准传感器、比较值和其他类似场景。

图5.2.3.6 串行绘图仪

在IDE1，串行绘图仪和串行监控器只能有其一个工作，而IDE2支持两个功能同时工作。

5.2.4 安装arduino-esp32库

前面也提及到Arduino IDE默认支持的是AVR-Arduino硬件平台，如果想在IDE上对ESP32进行开发，就必须安装arduino-esp32库。下面提供两种方式安装esp32到Arduino IDE.

安装方式一：使用Arduino IDE的开发板管理器来安装

安装步骤如下：

① 打开Arduino IDE，选择“工具à开发板à开发板管理器”菜单项或直接点击主界面左侧的开发板管理器LOGO，然后在文本框中输入esp32，选择esp32 by Espressif System，点击安装，具体操作如下图所示。

图5.2.4.1 安装ESP32芯片包

由于这里面的文件存放于github中，而服务器在国外，所以这种方式很大程度会失败，当然网上也有方法教如何可以成功，具体可以自行上网查阅。

② 重新启动Arduino，可到“工具à开发板àesp32”进行查看，这里面就有ESP32众多开发板在，针对正点原子的ESP32-S3开发板，直接选择“ESP32S3 Dev Module”即可，具体操作如下图。

图5.2.4.2 正点原子ESP32-S3开发板选择芯片

安装方式二：离线安装

这种方式，主要解决的是方式一中的第一步，Arduino IDE很大可能从github中下载相关软件包失败，所以我们这里直接准备好了所需要的“Arduino_IDE添加ESP32的软件包”，可以在“光盘à6，软件资料à1，软件à3，Arduino开发工具”找到，其文件夹的文件如下图所示：

图5.2.4.2 ESP32的软件包

① 到C:\Users\ALIENTEK\AppData\Local\Arduino15\staging\packages路径下，把“Arduino_IDE添加ESP32的软件包”文件夹下所有文件拷贝到该文件夹下，packages文件夹拷贝后如下图所示。

图5.2.4.2 packages文件夹

这里有两个注意点：①标红的ALIENTEK为本机的用户名，根据自己本机的用户名进行替换即可 ②假如看到发现没有AppData文件夹，需要在查看的菜单栏中对“隐藏的项目”前面的框框打钩，显示隐藏的项目

② 重复方式一的①操作即可。因为这时候相关软件包已经被我们存放到packages中，这时候Arduino IDE就免去了从github中下载的步骤，直接对这些软件包进行安装，安装过程如下图所示。

图5.2.4.3 Arduino-ESP32安装过程

③ 与方式①的②步骤一致，这里不再赘述。

安装好arduino-esp32库，这时候就算搭建环境完成了。

kpj001

其实吧，arduino 也可以切换为绿色软件，第一次安装需要正常配置，整合avr stm32 esp pico等支持，下载需要的库，然后把目录压缩为zip包，以后重装系统或换新机都是解包即用，不用再安装配置。https://docs.arduino.cc/software/ide-v1/tutorials/PortableIDE/