【esp32开发】vscode+espidf开发环境搭建(实现单步调试)

概述

目前有多种支持esp32开发的ide:

  • vscode
  • visual studio+visual gdb
  • esp ide(eclipse)
  • clang

上面的几种环境我都测试过,对比过后还是比较推荐vscode+espidf的方式,所以本文章主要介绍基于vscode和espidf搭建esp32的开发环境,并实现在线单步调试的功能。另外,esp32-s3系列可以直接通过芯片的usb接口直接进行调试,可以不需要外部的调试器,本文会分别介绍这两种调试方式。

视频版教程

【esp32开发】vscode+espidf开发环境搭建(实现单步调试)

硬件

esp32-s3开发板,购买的是muse lab的nanoESP32-S3开发板:
esp32-s3开发板
仿真器是乐鑫官方ESP-Prog,带串口和jtag接口:
ESP-Prog

硬件连线说明

硬件连接方式如下,注意ESP-Prog的串口TXD和RXD引脚分别对应开发板上面的TXD和RXD引脚,不需要交叉连接:
硬件连线图

环境搭建

esp-idf下载和安装

请前往该链接:https://dl.espressif.com/dl/esp-idf/?idf=4.4,点击下图红框选项下载esp-idf框架离线安装包。
下载安装包
下载后进行安装。

python 3.9.2安装

请前往python官网,下载并安装python。

git安装

请前往git官网,下载并安装python。

vscode安装

请前往visual studio code官网,下载并安装visual studio code。

vscode的乐鑫esp插件安装

  1. 打开vscode,打开扩展商店,搜索Espressif IDF并点击安装;
    在这里插入图片描述

  2. 安装完成后,点击键盘的F1,输入ESP-IDF: Configure ESP-IDF
    extension后回车,等待进行配置,选择第三个选项;
    在这里插入图片描述
    在这里插入图片描述

  3. 等待自动配置完成,关闭窗口,如果中间提示pip有更新,则需要先更新pip。
    在这里插入图片描述

ESP-Prog设置

  1. 首先需要修改ESP-Prog的usb驱动,下载zadig;

  2. ESP-Prog通过usb连接到电脑,打开zadig,点击Option下的List All Devices
    在这里插入图片描述

  3. 注意要选择Dual RS232-HS (Interface 0),不能选择Interface 1,因为Interface 1是串口驱动;
    在这里插入图片描述

  4. 点击Replace Driver;
    在这里插入图片描述

  5. 等待安装成功;
    在这里插入图片描述

  6. 检查一下,确认成功安装,注意如果更换了usb接口,需要重新安装驱动
    在这里插入图片描述

demo测试

创建示例工程

  1. 新建一个blink的示例工程,点击键盘的F1,然后输入example
    在这里插入图片描述
  2. 选择本地idf路径;
    在这里插入图片描述
  3. 选择要创建的示例工程,然后确定要保存的路径。
    在这里插入图片描述
    esp-idf插件底栏按键介绍:
    在这里插入图片描述
    选择串口端口号,如COM10;
    选择芯片型号
    工程idf设置,相当于menuconfig
    清理所有编译文件
    编译
    烧录方式,如uart、jtag和DFU;
    烧录
    log监视窗口(monitor)
    编译+烧录+自动打开log监视窗口
    openocd配置,开启openocd或停止openocd。

编译和烧录

  1. 先配置uart烧录端口,要根据自己实际端口号来选择,然后选择芯片型号,一定要选择目标芯片,不然编译会报错,我选的是ESP32-S3 (ESP-PROG JTAG),即外部jtag;
    在这里插入图片描述
    在这里插入图片描述
  2. 点击底栏的编译图标,等待编译完成;
    在这里插入图片描述
    在这里插入图片描述
  3. 点击底栏的烧录图标,首次烧录还需要选择烧录方式,我选择uart,然后等待烧录完成。
    在这里插入图片描述

log打印

点击底栏的log监视图标,查看log打印。
在这里插入图片描述

menuconfig设置

点击底栏的设置图标,该功能相当于idf.py menuconfig命令。
在这里插入图片描述

调试

esp32-s3在调试前,还需要额外配置调试接口的连接方式,因为esp32-s3默认的调试接口是内部usb-jtag接口,所以需要配置为使用外部jtag接口,执行下面操作:
在这里插入图片描述

  1. 上电按住开发板的boot按键,执行espefuse.py -p COM10 burn_efuse STRAP_JTAG_SEL指令,设置一次即可,指令中的COM10是uart端口号;
  2. 每次上电时将GPIO3浮空或拉低到地(上电时将GPIO3浮空或拉低到地,是选择使用外部jtag接口;上电时将GPIO3拉高到3.3v,则是选择使用内部usb-jtag接口)。

第一种方式:使用外部的ESP-Prog进行调试

  1. 连线方式,ESP-Prog通过usb连接到电脑,开发板通过左边的ESPLink这个type-c接口连接到电脑:
    在这里插入图片描述
  2. 外部jtag调试器必须按照本文中ESP-Prog设置的说明来配置;
  3. .vscode/launch.json文件修改为以下内容,
    本配置参考了其他教程,原文地址:https://blog.csdn.net/qq_24679791/article/details/121441755,
    但下面配置来源于乐鑫官方github的说明文档中,关于Use Microsoft C/C++ extension to debug的内容,地址:https://github.com/espressif/vscode-esp-idf-extension/blob/master/docs/DEBUGGING.md,
    复制过来后,把"name": "GDB"修改为"name": "ESP32-S3 DEBUG"
{
  "version": "0.2.0",
  "configurations": [
    {
      "name": "ESP32-S3 DEBUG",
      "type": "cppdbg",
      "request": "launch",
      "MIMode": "gdb",
      "miDebuggerPath": "${command:espIdf.getXtensaGdb}",
      "program": "${workspaceFolder}/build/${command:espIdf.getProjectName}.elf",
      "windows": {
        "program": "${workspaceFolder}\\build\\${command:espIdf.getProjectName}.elf"
      },
      "cwd": "${workspaceFolder}",
      "environment": [{ "name": "PATH", "value": "${config:idf.customExtraPaths}" }],
      "setupCommands": [
        { "text": "target remote :3333" },
        { "text": "set remote hardware-watchpoint-limit 2"},
        { "text": "mon reset halt" },
        { "text": "thb app_main" },
        { "text": "flushregs" }
      ],
      "externalConsole": false,
      "logging": {
        "engineLogging": true
      }
    }
  ]
}

在这里插入图片描述
4. 执行上文的编译和烧录后,点击底栏的openocd配置图标,并点击顶部Start Openocd,启动调试前必须执行这一步的操作;
在这里插入图片描述
5. 如果成功连接到芯片,会显示下图的信息,其中:
①为usb lib的错误信息,可以忽略;
②为成功连接到芯片的信息,如果连接不到芯片,会显示all zero或者all one的字眼;
在这里插入图片描述
6. 在主函数中任意地方打一个断点;
在这里插入图片描述
7. 点击键盘的F5,启动调试,根据我的经验,前两次启动都是启动失败的,第三次才启动成功,所以要多试几次;
在这里插入图片描述
8. 把变量添加到监视窗口、单步调试和停止调试;
在这里插入图片描述
9. 停止openocd,同样是点击底栏的openocd配置图标,然后点击Stop Openocd Running
在这里插入图片描述

第二种方式:使用模块自带的usb-jtag接口进行调试

因为开发板自带串口转usb,而且板载两个type-c接口,所以开发板仅需通过两条type-c线连接电脑,即可实现烧录和仿真的全部操作,无需飞线到外部的ESP-Prog。

  1. 连线方式,注意上电时,GPIO3必须要拉高到3.3v(我已修改过efuseSTRAP_JTAG_SEL标志位,没有修改efuse的话,默认就是使用内部usb-jtag功能);
    在这里插入图片描述
  2. 查看usb是否正确显示USB JTAG/serial debug unit
    在这里插入图片描述
  3. 点击底栏的选择芯片型号图标,选择ESP32-S3 (Build-in USB JTAG)
    在这里插入图片描述
  4. 点击底栏的烧录方式图标,选择jtag烧录或uart烧录;
    在这里插入图片描述
  5. 编译和重新烧录;
  6. 依次执行上文调试部分第一种方式的步骤3,4,5,6,7,8,9

总结

通过上面的操作,已经成功搭建了esp32的vscode开发和调试环境,接下来就可以进行项目开发。在上文操作的过程中,如果遇到其他问题或者有更好的实现方法,欢迎在评论区留言,留下您宝贵的建议。


原文连接:https://blog.csdn.net/weixin_43842462/article/details/123295842

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