1. https://medium.com/home-wireless/use-visual-studio-code-for-arduino-2d0cf4c1760b
2. https://tttapa.github.io/ESP8266/Chap01%20-%20ESP8266.html
Arduino 用的是 c/c++ 語言來開發韌體(firmware), Arduino 的主程式碼通稱為 sketch (例如副檔名是 .ino 的 app.ino), 至於 c 語言的主程式進入點是 main( ), Arduino 的 sketch 實際將它分成 setup( ) 及 loop( ) 兩部份, setup( ) 只會執行一次, loop( ) 則會不斷重複執行, 也就是說 sketch 可以看成是在 c 語言 main( ) 裡會呼叫執行的兩道副程式:
void main( ) {
setup( );
while( true ) loop( );
}
在 linux 底下要開發 Arduino, 須下載 arduino SDK, 目前最新版本是 1.8.12:
https://www.arduino.cc/download_handler.php?f=/arduino-1.8.12-linux64.tar.xz
將它解壓縮到指定目錄 (ex. /home/mint/Downloads/arduino-1.8.12), 例如
cd /home/mint/Downloads
tar -xvf arduino-1.8.12-linux64.tar.xz
若要用 vscode 開發 Arduino, 首先要安裝 Arduino 插件(Extensions), 接著在 vscode 開啟 Settings 設定環境變數, 搜尋 Arduino:Path, 將上述目錄例如 /home/mint/Downloads/arduino-1.8.12 填入, 如果要開發 ESP8266 需要到 Settings 再搜尋 arduino.additionalUrls, 點進去編輯 settings.json , 在 arduino.additionalUrls 欄位填入 "https://arduino.esp8266.com/stable/package_esp8266com_index.json", 像是這樣:
{
"arduino.enableUSBDetection": false,
"arduino.path": "/home/mint/Downloads/arduino-1.8.12",
"workbench.startupEditor": "newUntitledFile",
"arduino.additionalUrls": "https://arduino.esp8266.com/stable/package_esp8266com_index.json"
}
之後在命令列 View -> Command Palette (或快捷鍵 F1) 搜尋 Arduino 就能看到一堆如同在 Arduino IDE 上可以使用的 cli 命令. 不過剛開始時要先開啟一個專案夾, 並在 View -> Command Palette 選擇 Arduino:Initialize 跑一遍, 初始化一個 Arduino 開發環境, 接著像是 Board Manager, Board Config, Select Serial Port , Library Manager 才能開始使用, 在 Board Manager 可以安裝開發板的 SDK, 例如搜尋 ESP8266 接著安裝, 程式就會安裝到 ~/.arduino15/packages 目錄裡面, 在 Board Config 可以直接去更改開發板用的 SOC, 在 Select Serial Port 可以改變作業系統序列裝置的虛擬位置, 根據選擇也會相對應改變 arduino.json 裡面 board, port 及 configuration 的內容, 至於 Library Manager 可以安裝社群上已經寫好的程式庫, 下載的程式庫, 將會放在目錄 ~/Arduino/libraries 裡面.
以下是修改 .vscode/arduino.json 及 .vscode/c_cpp_properties.json 的檔案內容, 例如:
# arduino.json
{
"sketch": "app.ino",
"output": "./build",
"port": "/dev/ttyUSB0",
"board": "esp8266:esp8266:d1",
"configuration": "xtal=80,vt=flash,exception=legacy,ssl=all,eesz=4M2M,ip=lm2f,dbg=Disabled,lvl=None____,wipe=none,baud=921600"
}
上面輸出目錄 output 可以加速後續的 compiler 時間, 可以自行指定到快速區, sketch 就是主程式
# c_cpp_properties.json
{
"configurations": [
{
"name": "Linux",
"includePath": [
"${workspaceRoot}",
"/home/mint/.arduino15/packages/esp8266/tools/**",
"/home/mint/.arduino15/packages/esp8266/hardware/esp8266/2.7.1/**",
"/home/mint/Arduino/libraries"
],
"forcedInclude":[ ],
"defines": ["USBCON"],
"compilerPath": "/usr/bin/gcc",
"cStandard": "c11",
"cppStandard": "c++17",
"intelliSenseMode": "clang-x64"
}
],
"version": 4
}
上面 defines 的 USBCON 是支援讓作業系統可以打開序列終端機(Serial port console), 到此設定完成後, vscode 版的 Arduino IDE 應該就能正常運作了. 一個超簡單運行在 ESP8266 上的 http 伺服器範例:
// app.ino
#include "ESP8266WiFi.h"
#include <ESP8266WebServer.h>
char str[2000];
char placeHolder[] = {"<html><head><meta charset='utf-8'></head><body>it works: %ld</body></html>"};
ESP8266WebServer http(80);
void setup( ) {
const bool softAP = false;
const char* ssid = "myAP";
const char* password = "myPW";
Serial.begin(115200);
if (softAP) {
WiFi.softAP(ssid, password);
Serial.println(WiFi.softAPIP( ));
} else {
Serial.println("Link to wifi ap to get ip address");
WiFi.begin(ssid, password);
while (WiFi.status() != WL_CONNECTED) {
delay(1000);
Serial.print(".");
}
Serial.println(WiFi.localIP( ));
}
http.on("/", [ ]( ) {
sprintf(str, placeHolder, millis( ));
http.send(200, "text/html", str);
});
http.onNotFound( [ ]( ){
http.send(404, "text/plain", "404: Not found");
});
http.begin( );
}
void loop( ) {
http.handleClient( );
}
在 vscode 下方狀態列有個插頭的符號可以開/關序列終端機, 為了透過序列阜與開發板作溝通, 在 linux 上可以針對撥接群組 dialout 添加使用者 mint 來賦予使用權限:
sudo usermod -a -G dialout mint
重新開機讓它生效, 最後在 vscode 右上方中間的磚牆符號可以驗證並編譯 sketch 程式碼的完整性, 其左邊注滿容器的符號則是編譯 sketch 主程式後就直接上傳到開發板運行.
後記 ESP8266 GPIO:
1. 總共17個3.3V的GPIO, 最高承受到3.6V, 電流驅動能力最高12mA, D0~D15內有提升(pull up)電阻, 透過呼叫 pinMode(gpio#,
INPUT_PULLUP) 就能減少外掛提升電阻, 但要注意 GPIO0, GPIO2, GPIO15 帶有 bootstrapping 功能, 很有可能外加的電阻使得內建的高提升電阻值而失效,甚至造成輸入邏輯的準位判斷異常, 至於 GPIO16 則是內建下拉(pull down)電阻.GPIO 0(D3): Boot SPI, 開發板通常會外加提升電阻, 見下表
GPIO 1(TX): UART TX0
GPIO 2(D4): Boot SDIO, 開發板通常會外加提升電阻, 見下表
GPIO 3(RX): UART RX0
GPIO 4(D2): I²C_SDA, I²C data
GPIO 5(D1): I²C_SCK, I²C clock
GPIO 6~11: 外掛 Flash ROM
GOIO 12(D6): MISO, 高速 SPI 主輸入僕輸出
GPIO 13(D7): MOSI, 高速 SPI 主輸出僕輸入
GPIO 14(D5): SCK, 高速 SPI clock
GPIO 15(D8): SS, 高速 SPI select, 開發板通常會外拉下地電阻,見下表
GPIO 16(D0): Wakeup, 喚醒
設定 GPIO15, GPIO0, GPIO2 的開機模式 bootstrapping:
low , low, high : 從 UART 載入程式
low , high, high : 從 SPI 載入程式
high, x, x : 從 SDIO 載入程式
2. 另外還有一個類比通道(10 bits adc), 最高承受到 3V, 測量範圍是 0 ~ 1 V
