概觀先決條件 ESP-IDF 3.3 版入門 ESP-IDF 4.2 版入門在 AWS 雲端監控 MQTT 訊息其他資訊

Espressif ESP32-WROOM-32SE 入門

重要

這是 FreeRTOS 使用者指南的封存版本，可與 FreeRTOS 版本 202012.00 搭配使用。如需本文件的最新版本，請參閱 FreeRTOS 使用者指南。

請按照本教學課程進行，以開始使用 Espressif ESP32-WROOM-32SE。若要從合作夥伴裝置目錄中的 AWS 合作夥伴購買，請參閱 ESP32-WROOM-32SE。

注意

目前，ESP32-WROOM-32SE 的 FreeRTOS 連接埠不支援對稱多處理 (SMP) 功能。

概觀

本教學課程將指引您完成下列步驟：

將電路板連接至主機
在主機機器上安裝軟體，以開發和偵錯微型控制器主機板的內嵌應用程式
將 FreeRTOS 示範應用程式跨編譯至二進位映像
將應用程式二進位映像載入您的主機板，然後執行應用程式
使用序列連線監控和偵錯執行中的應用程式

先決條件

在 Espressif 電路板上開始使用 FreeRTOS 之前，您必須設定 AWS 您的帳戶和許可。

如果您沒有 AWS 帳戶，請完成下列步驟來建立一個。

註冊 AWS 帳戶

開啟 https://portal.aws.amazon.com/billing/signup。
請遵循線上指示進行。

註冊程序的一部分包括接聽電話或文字訊息，並在電話鍵盤上輸入驗證碼。

當您註冊時 AWS 帳戶，AWS 帳戶根使用者會建立。根使用者有權存取該帳戶中的所有 AWS 服務和資源。作為安全最佳實務，請將管理存取權指派給使用者，並且僅使用根使用者來執行需要根使用者存取權的任務。

AWS 會在註冊程序完成後傳送確認電子郵件給您。您可以隨時登錄 https://aws.amazon.com/ 並選擇我的帳戶，以檢視您目前的帳戶活動並管理帳戶。

建立具有管理存取權的使用者

註冊後 AWS 帳戶，請保護 AWS 帳戶根使用者、啟用 AWS IAM Identity Center和建立管理使用者，以免將根使用者用於日常任務。

保護您的 AWS 帳戶根使用者

選擇根使用者並輸入 AWS 帳戶您的電子郵件地址，以帳戶擁有者AWS Management Console身分登入。在下一頁中，輸入您的密碼。

如需使用根使用者登入的說明，請參閱 AWS 登入使用者指南中的以根使用者身分登入。
若要在您的根使用者帳戶上啟用多重要素驗證 (MFA)。

如需說明，請參閱《IAM 使用者指南》中的為您的 AWS 帳戶根使用者（主控台）啟用虛擬 MFA 裝置。

建立具有管理存取權的使用者

啟用 IAM Identity Center。

如需指示，請參閱《AWS IAM Identity Center 使用者指南》中的啟用 AWS IAM Identity Center。
在 IAM Identity Center 中，將管理存取權授予使用者。

如需使用 IAM Identity Center 目錄做為身分來源的教學課程，請參閱AWS IAM Identity Center 《使用者指南》中的使用預設值設定使用者存取 IAM Identity Center 目錄。

以具有管理存取權的使用者身分登入

若要使用您的 IAM Identity Center 使用者簽署，請使用建立 IAM Identity Center 使用者時傳送至您電子郵件地址的簽署 URL。

如需使用 IAM Identity Center 使用者登入的說明，請參閱AWS 登入《使用者指南》中的登入 AWS 存取入口網站。

指派存取權給其他使用者

在 IAM Identity Center 中，建立一個許可集來遵循套用最低權限的最佳實務。

如需指示，請參閱《AWS IAM Identity Center 使用者指南》中的建立許可集。
將使用者指派至群組，然後對該群組指派單一登入存取權。

如需指示，請參閱《AWS IAM Identity Center 使用者指南》中的新增群組。

若要提供存取權，請新增權限至您的使用者、群組或角色：

中的使用者和群組 AWS IAM Identity Center：

建立權限合集。請按照 AWS IAM Identity Center 使用者指南 中的建立權限合集說明進行操作。
透過身分提供者在 IAM 中管理的使用者：

建立聯合身分的角色。遵循「IAM 使用者指南」的為第三方身分提供者 (聯合) 建立角色中的指示。
IAM 使用者：
- 建立您的使用者可擔任的角色。請按照「IAM 使用者指南」的為 IAM 使用者建立角色中的指示。
- (不建議) 將政策直接附加至使用者，或將使用者新增至使用者群組。請遵循 IAM 使用者指南的新增許可到使用者 (主控台) 中的指示。

注意

FreeRTOS 202012.00 版本支援 ESP-IDF v3.3。如果您使用的是較新版本的 FreeRTOS，請遵循中 IDFv4.2 的特定說明ESP-IDF 4.2 版入門。

ESP-IDF 3.3 版入門

本節說明如何在 Espressif 硬體上使用 ESP-IDF v3.3。若要使用 ESP-IDF 4.2 版，請參閱 ESP-IDF 4.2 版入門。

設定 Espressif 硬體

如需設定 ESP32-WROOM-32SE 開發板硬體的相關資訊，請參閱 ESP32-DevKitC 入門指南。 ESP32-WROOM-32SE

重要

當您到達 Espressif 指南的入門區段時，請停止，然後遵循以下步驟。

設定開發環境

若要與您的主機板通訊，您必須下載並安裝工具鏈。

設定工具鏈

注意

ESP-IDF v3.3 (FreeRTOS 使用的版本）不支援最新版本的 ESP32 編譯器。您必須使用與 ESP-IDF 3.3 版本相容的編譯器。請參閱上述連結。若要檢查編譯器的版本，請執行下列命令。


xtensa-esp32-elf-gcc --version

若要設定工具鏈，請依照您主機作業系統的指示進行：

重要

當您到達 Next Steps (後續步驟) 下的「取得 ESP-IDF」指示，請停止和返回此頁面上的指示。

如果您遵循後續步驟下的「取得 ESP-IDF」指示，現在或先前，您應該從系統清除IDF_PATH環境變數，然後再繼續。如果您遵循「取得 ESP-IDF」指示，則會自動設定此環境變數。

安裝 CMake

需要 CMake 建置系統才能建置此裝置的 FreeRTOS 示範和測試應用程式。FreeRTOS 支援 3.13 版和更新版本。

您可以從 CMake.org 下載最新版的 CMake。提供來源和二進位發佈。

如需搭配 FreeRTOS 使用 CMake 的詳細資訊，請參閱搭配 FreeRTOS 使用 CMake 。

建立序列連線

若要在您的主機與 ESP32-WROOM-32SE 之間建立序列連線，請安裝 CP210x USB to UART Bridge VCP 驅動程式。您可以從 Silicon Labs 下載這些驅動程式。
請依照步驟來建立與 ESP32 的序列連線。
在您建立序連接之後，請記下開發板連接的序列連接埠。您在建立示範時會需要它。

下載並設定 FreeRTOS

設定環境後，您可以從 GitHub 下載 FreeRTOS。如需說明，請參閱 GitHub 網站上的 README.md 檔案。

重要

ATECC608A 裝置具有一次性初始化，會在專案第一次執行時（呼叫期間）鎖定在裝置上C_InitToken。不過，FreeRTOS 示範專案和測試專案有不同的組態。如果裝置在示範專案組態期間鎖定，並非測試專案中的所有測試都會成功。

依照中的步驟設定 FreeRTOS 示範專案設定 FreeRTOS 示範。略過最後一個步驟 改為格式化您的 AWS IoT 登入資料，並遵循以下步驟。
微晶片提供了多種指令碼工具，協助您設定 ATECC608A 組件。導覽至 freertos/vendors/microchip/secure_elements/app/example_trust_chain_tool目錄，然後開啟 README.md 檔案。
遵循 README.md 檔案中的指示，佈建您的裝置。這些步驟如下：
1. 使用建立並註冊憑證授權機構 AWS
2. 在 ATECC608A 上產生您的金鑰，並匯出公有金鑰和裝置序號
3. 產生裝置的憑證，並向註冊該憑證 AWS
按照開發人員模式金鑰佈建的指示，將憑證授權機構憑證和裝置憑證載入至裝置。

建置、刷新和執行 FreeRTOS 示範專案

您可以使用 CMake 來產生建置檔案、使用 Make 建置應用程式二進位，以及 Espressif 的 IDF 公用程式以刷新您的主機板。

在 Linux 或 MacOS 上建置 FreeRTOS (ESP-IDF 3.3 版）

如果您使用的是 Windows，您可以跳到在 Windows 上建置 FreeRTOS (ESP-IDF 3.3 版）。

使用 CMake 來產生建置檔案，然後使用 Make 來建置應用程式。

使用 CMake 來產生示範應用程式的建置檔案

導覽至 FreeRTOS 下載目錄的根目錄。
在命令列視窗中，輸入下列命令以產生建置檔案。
```
cmake -DVENDOR=espressif -DBOARD=esp32_plus_ecc608a_devkitc -DCOMPILER=xtensa-esp32 -S . -B your-build-directory
```
備註
若要建置應用程式以進行偵錯，請新增 -DCMAKE_BUILD_TYPE=Debug 旗標。
若要產生測試應用程式建置檔案，請新增 -DAFR_ENABLE_TESTS=1 旗標。
Espressif 提供的程式碼會使用輕量型 IP (LWIP) 堆疊做為預設網路堆疊。若要改用 FreeRTOS+TCP 網路堆疊，請將 –DAFR_ESP_FREERTOS_TCP旗標新增至 CMake 命令。
若要為非供應商提供的程式碼新增 lwIP 相依性，請將以下幾行新增至自訂 Wi-Fi 元件CMakeLists.txt的 CMake 相依性檔案。
```
# Add a dependency on the bluetooth espressif component to the common component
set(COMPONENT_REQUIRES lwip)
```

使用 Make 建置應用程式

導覽至 build 目錄。
在命令列視窗中，輸入下列命令以使用 Make 建置應用程式。
```
make all -j4
```
注意
每次在 aws_demos 專案與 aws_tests 專案之間切換時，您都必須使用 cmake 命令產生建置檔案。

在 Windows 上建置 FreeRTOS (ESP-IDF 3.3 版）

在 Windows 上，您必須指定用於 CMake 的建置產生器。若未指定，CMake 則會依預設使用 Visual Studio。Espressif 官方建議使用 Ninja 建置系統，因為它適用於 Windows、Linux 和 MacOS。您必須在原生 Windows 環境 (例如 cmd 或 PowerShell) 中執行 CMake 命令。不支援在虛擬 Linux 環境 (例如 MSYS2 或 WSL) 中執行 CMake 命令。

使用 CMake 來產生建置檔案，然後使用 Make 來建置應用程式。

使用 CMake 來產生示範應用程式的建置檔案

導覽至 FreeRTOS 下載目錄的根目錄。
在命令列視窗中，輸入下列命令以產生建置檔案。
```
cmake -DVENDOR=espressif -DBOARD=esp32_plus_ecc608a_devkitc -DCOMPILER=xtensa-esp32 -GNinja -S . -B your-build-directory
```
注意
若要建置應用程式以進行偵錯，請新增 -DCMAKE_BUILD_TYPE=Debug 旗標。
若要產生測試應用程式建置檔案，請新增 -DAFR_ENABLE_TESTS=1 旗標。
Espressif 提供的程式碼會使用輕量型 IP (LWIP) 堆疊做為預設網路堆疊。若要改用 FreeRTOS+TCP 網路堆疊，請將 –DAFR_ESP_FREERTOS_TCP旗標新增至 CMake 命令。
若要為非供應商提供的程式碼新增 lwIP 相依性，請將以下幾行新增至自訂 Wi-Fi 元件CMakeLists.txt的 CMake 相依性檔案。
```
# Add a dependency on the bluetooth espressif component to the common component
set(COMPONENT_REQUIRES lwip)
```

建置應用程式

導覽至 build 目錄。
在命令列視窗中，輸入下列命令以叫用 Ninja 來建置應用程式。
```
ninja
```
或者，使用一般 CMake 界面來建置應用程式。
```
cmake --build your-build-directory
```
注意
每次在 aws_demos 專案與 aws_tests 專案之間切換時，您都必須使用 cmake 命令產生建置檔案。

快閃並執行 FreeRTOS (ESP-IDF v3.3)

使用 Espressif 的 IDF 公用程式 (freertos/vendors/espressif/esp-idf/tools/idf.py) 刷新您的電路板、執行應用程式並查看日誌。

若要清除電路板的快閃記憶體，請導覽至 freertos 目錄並輸入下列命令。


./vendors/espressif/esp-idf/tools/idf.py erase_flash -B build-directory

若要將應用程式二進位刷新到您的電路板，請使用 make。


make flash

您也可以使用 IDF 指令碼來刷新您的電路板。


./vendors/espressif/esp-idf/tools/idf.py flash -B build-directory

使用下列命令來檢視日誌：


./vendors/espressif/esp-idf/tools/idf.py monitor -p /dev/ttyUSB1 -B build-directory

提示

您也可以結合這些命令。


./vendors/espressif/esp-idf/tools/idf.py erase_flash flash monitor -p /dev/ttyUSB1 -B build-directory

ESP-IDF 4.2 版入門

本節說明如何在 Espressif 硬體上使用 ESP-IDF 4.2 版。若要使用 ESP-IDF 3.3 版，請參閱 ESP-IDF 3.3 版入門。

注意

本教學課程中的 Linux 命令要求您使用 Bash shell。

設定 Espressif 硬體

如需有關設定 ESP32-WROOM-32SE 開發板硬體的資訊，請參閱 ESP32-DevKitC V4 入門指南。

重要

當您到達 Espressif 指南的入門區段時，請停止，然後遵循以下步驟。

設定開發環境

若要與主機板通訊，您必須下載並安裝工具鏈。

設定工具鏈

若要設定工具鏈，請依照您主機作業系統的指示進行：

重要

當您達到後續步驟下的「取得 ESP-IDF」指示時，請停止，然後返回此頁面的指示。

完成安裝 (Linux/Mac)

ESP-IDF Windows 安裝程式會安裝所有必要的工具。Linux 和 MAC OSX 平台需要額外的步驟才能完成安裝。

開啟命令列視窗，導覽至 FreeRTOS 下載目錄，然後執行下列指令碼，為您的平台下載並安裝 espressif 工具鏈。


vendors/espressif/esp-idf/install.sh

接著，使用下列命令將 ESP-IDF 工具鏈工具新增至終端機的路徑。


source vendors/espressif/esp-idf/export.sh

建立序列連線

若要在您的主機與 ESP32-WROOM-32SE 之間建立序列連線，請安裝 CP210x USB to UART Bridge VCP 驅動程式。您可以從 Silicon Labs 下載這些驅動程式。
請依照步驟來建立與 ESP32 的序列連線。
在您建立序連接之後，請記下開發板連接的序列連接埠。您在建立示範時會需要它。

下載並設定 FreeRTOS

設定環境後，您可以從 GitHub 下載 FreeRTOS。如需說明，請參閱 GitHub 網站上的 README.md 檔案。

重要

依照中的步驟設定 FreeRTOS 示範專案設定 FreeRTOS 示範。當您進入最後一個步驟時，若要格式化您的 AWS IoT 登入資料 STOP，請改為遵循下列步驟。
微晶片提供了多種指令碼工具，協助您設定 ATECC608A 組件。導覽至 freertos/vendors/microchip/secure_elements/app/example_trust_chain_tool 目錄並開啟 README.md 檔案。
遵循 README.md 檔案中的指示，佈建您的裝置。這些步驟如下：
1. 使用建立並註冊憑證授權機構 AWS
2. 在 ATECC608A 上產生您的金鑰，並匯出公有金鑰和裝置序號
3. 產生裝置的憑證，並向註冊該憑證 AWS
按照開發人員模式金鑰佈建的指示，將憑證授權機構憑證和裝置憑證載入至裝置。

使用 idf.py 指令碼建置、刷新和執行 FreeRTOS 示範專案

您可以使用 Espressif 的 IDF 公用程式來產生建置檔案、建置應用程式二進位檔，以及刷新您的主機板。

在 Windows、Linux 和 MacOS (ESP-IDF v4.2) 上建置和刷新 FreeRTOS MacOS

使用 idf.py指令碼建置專案，並將二進位檔刷入您的裝置。

注意

有些設定可能需要搭配使用連接埠選項"-p port-name"idf.py來指定正確的連接埠，如下列範例所示。


idf.py -p /dev/cu.usbserial-00101301B flash

建置和刷新專案

導覽至 FreeRTOS 下載目錄的根目錄。
在命令列視窗中，輸入下列命令，將 ESP-IDF 工具新增至終端機的 PATH：

Windows
```
vendors\espressif\esp-idf\export.bat
```
Linux/MacOS
```
source vendors/espressif/esp-idf/export.sh
```

在 build目錄中設定 cmake，並使用下列命令建置韌體映像。


idf.py -DVENDOR=espressif -DBOARD=esp32_ecc608a_devkitc -DCOMPILER=xtensa-esp32 build

您應該會看到如下範例的輸出。


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'

如果沒有錯誤，組建將產生韌體二進位 .bin 檔案。

使用下列命令清除開發板的快閃記憶體。
```
idf.py erase_flash 
```
使用idf.py指令碼將應用程式二進位檔刷新到您的主機板。
```
idf.py flash
```
使用下列命令監控主機板序列連接埠的輸出。
```
idf.py monitor
```

注意

您可以合併這些命令，如下列範例所示。


idf.py erase_flash flash monitor

注意

對於某些主機機器設定，您必須在刷新電路板時指定連接埠，如下列範例所示。


idf.py erase_flash flash monitor -p /dev/ttyUSB1

使用 CMake 建置和 Flash FreeRTOS

除了使用 IDF 開發套件提供的 idf.py 指令碼來建置和執行程式碼，您也可以使用 CMake 建置專案。目前支援 Unix Makefile 和 Ninja 組建系統。

建置和刷新專案

在命令列視窗中，導覽至 FreeRTOS 下載目錄的根目錄。
執行下列指令碼，將 ESP-IDF 工具新增至 shell 的 PATH。

Windows
```
vendors\espressif\esp-idf\export.bat
```
Linux/MacOS
```
source vendors/espressif/esp-idf/export.sh
```

輸入下列命令以產生建置檔案。

使用 Unix Makefiles


cmake -DVENDOR=espressif -DBOARD=esp32_plus_ecc608a_devkitc -DCOMPILER=xtensa-esp32 -S . -B ./YOUR_BUILD_DIRECTORY -DAFR_ENABLE_ALL_MODULES=1 -DAFR_ENABLE_TESTS=0

使用 Ninja


cmake -DVENDOR=espressif -DBOARD=esp32_plus_ecc608a_devkitc -DCOMPILER=xtensa-esp32 -S . -B ./YOUR_BUILD_DIRECTORY -DAFR_ENABLE_ALL_MODULES=1 -DAFR_ENABLE_TESTS=0 -GNinja

清除快閃記憶體，然後刷新電路板。

使用 Unix Makefiles


make -C ./YOUR_BUILD_DIRECTORY erase_flash


make -C ./YOUR_BUILD_DIRECTORY flash

使用 Ninja


ninja -C ./YOUR_BUILD_DIRECTORY erase_flash


ninja -C ./YOUR_BUILD_DIRECTORY flash

在 AWS 雲端監控 MQTT 訊息

您可以在 AWS IoT 主控台中使用 MQTT 用戶端來監控裝置傳送至 AWS 雲端的訊息。

使用 MQTT 用戶端訂閱 AWS IoT MQTT 主題

登入 AWS IoT 主控台。
在導覽窗格中，選擇 Test (測試) 以開啟 MQTT 用戶端。
在訂閱主題中輸入 your-thing-name/example/topic，然後選擇訂閱主題。

其他資訊

如需使用和故障診斷 Espressif ESP32 電路板的詳細資訊，請參閱下列主題：

您的瀏覽器已停用或無法使用 Javascript。

您必須啟用 Javascript，才能使用 AWS 文件。請參閱您的瀏覽器說明頁以取得說明。

文件慣用形式

Espressif ESP32-DevKitC 和 ESP-WROVER-KIT

Infineon XMC4800 IoT 連線套件

Espressif ESP32-WROOM-32SE 入門

重要

注意

概觀

先決條件

註冊 AWS 帳戶

註冊 AWS 帳戶

建立具有管理存取權的使用者

保護您的 AWS 帳戶根使用者

建立具有管理存取權的使用者

以具有管理存取權的使用者身分登入

指派存取權給其他使用者

注意

ESP-IDF 3.3 版入門

設定 Espressif 硬體

重要

設定開發環境

設定工具鏈

注意

重要

安裝 CMake

建立序列連線

下載並設定 FreeRTOS

重要

建置、刷新和執行 FreeRTOS 示範專案

在 Linux 或 MacOS 上建置 FreeRTOS (ESP-IDF 3.3 版）

使用 CMake 來產生示範應用程式的建置檔案

備註

使用 Make 建置應用程式

注意

在 Windows 上建置 FreeRTOS (ESP-IDF 3.3 版）

使用 CMake 來產生示範應用程式的建置檔案

注意

建置應用程式

注意

快閃並執行 FreeRTOS (ESP-IDF v3.3)

提示

ESP-IDF 4.2 版入門

注意

設定 Espressif 硬體

重要

設定開發環境

設定工具鏈

重要

完成安裝 (Linux/Mac)

建立序列連線

下載並設定 FreeRTOS

重要

使用 idf.py 指令碼建置、刷新和執行 FreeRTOS 示範專案

在 Windows、Linux 和 MacOS (ESP-IDF v4.2) 上建置和刷新 FreeRTOS MacOS

注意

建置和刷新專案

注意

注意

使用 CMake 建置和 Flash FreeRTOS

建置和刷新專案

在 AWS 雲端監控 MQTT 訊息

使用 MQTT 用戶端訂閱 AWS IoT MQTT 主題

其他資訊