在 ESP-IDF 中使用 Arduino 框架和Arduino的第三方库

2个月前更新

在 ESP-IDF 中使用 Arduino 框架和Arduino的第三方库

ESP-IDF 是 Espressif 提供的官方开发框架，适用于其系列芯片（如 ESP32、ESP8266）。它提供了强大的底层功能，但学习曲线较陡。而 Arduino 框架则更加简洁易用，广受开发者欢迎。幸运的是，我们可以将 Arduino 框架 API 与 ESP-IDF 结合使用，既能享受 Arduino 的易用性，也能充分利用 ESP-IDF 的底层功能。

本篇博客将讲解如何在 ESP-IDF 中集成 Arduino 框架 API，并添加 Arduino 的第三方库，这样在开发过程中轻松使用这两者的优势。

也可直接从包含Arduino组件的模板创建新项目
在idf终端粘贴下面命令

idf.py create-project-from-example "espressif/arduino-esp32^3.0.2:hello_world"

一、在 ESP-IDF 中集成 Arduino 框架

1. 创建 ESP-IDF 项目并启用 Arduino 框架

在 ESP-IDF 中使用 Arduino 框架 API 需要进行一些设置。

步骤 1：创建一个 ESP-IDF 项目

我们先创建一个标准的IDf工程这里我起名esp_idf_to_arduino

步骤 2：添加 Arduino 组件

将 Arduino 作为 ESP-IDF 的组件使用，具体操作如下：

在项目目录下创建 components 文件夹，然后将 Arduino 库克隆到该目录中：

cd your_project_name mkdir components cd components git clone https://github.com/espressif/arduino-esp32.git arduino

直接克隆文件大小太大，可能会失败，建议直接去github下载然后解压到components文件夹内，要注意不同版本的 arduino-esp32 SDK 对应的 ESP-IDF SDK 版本不同，版本直接的对应关系在此处查看arduino-esp32

我使用的ESP-IDF版本为4.4.7所以这里我应该下载的arduino组件为2.0.16

步骤 3：修改menuconfig配置

对工程配置选项做修改，以适配arduino

修改 sdkconfig 文件中的 CONFIG_FREERTOS_HZ 配置为 1000，默认是 100，从这里可见arduino 对应的task是1ms

3. 示例代码

arduino组件配置完成就，就开始写代码了

在IDF中使用arduino的api，首先要使用initArduino();进行初始化

#include "Arduino.h" #include "freertos/FreeRTOS.h" #include "freertos/task.h" #include "esp_log.h"  extern "C" void app_main() {     initArduino();     Serial.begin(115200);     while(!Serial){         //等待串口初始化完成     }          for(;;){         Serial.print("Hello ");         printf("Worldn");         ESP_LOGI("TAG", "Hello arduino");          vTaskDelay(1000 / portTICK_PERIOD_MS);     }  }

同样也可以使用 Arduino 风格代码

在终端执行 idf.py menuconfig 指令进入工程配置选项界面，开启 Autostart Arduino setup and loop on boot 配置选项

这下就可以执行 Arduino 风格代码了

#include "Arduino.h"  void setup() {     pinMode(2, OUTPUT);  // 设置 GPIO 2 为输出 }  void loop() {     digitalWrite(2, HIGH);  // 点亮 LED     delay(1000);  // 延时 1 秒     digitalWrite(2, LOW);  // 关闭 LED     delay(1000);  // 延时 1 秒 }

4. 编译和运行项目

配置目标设备（以 ESP32 为例）：
```
idf.py set-target esp32 
```
编译并烧写项目：
```
idf.py build idf.py flash 
```
启动串口监视器查看输出：
```
idf.py monitor 
```

二、在 ESP-IDF 中使用 Arduino 第三方库

Arduino 社区有大量的第三方库，可以大大简化开发工作。通过将这些库集成到 ESP-IDF 项目中，我们可以快速实现复杂功能。

1. 下载 Arduino 第三方库

你可以通过以下几种方式获取 Arduino 库：

从 Arduino Library Manager 搜索并下载。
访问 GitHub 或其他资源网站获取库。

假设我们使用 WS2812 库来点亮WS2812。

2 在 ESP-IDF 中使用 WS2812 库

WS2812 是一种广泛使用的 RGB LED 控制芯片，通过一个单线协议实现对多个 LED 灯的控制。许多 Arduino 开发者使用 FastLED 或 Adafruit NeoPixel 库来控制 WS2812。在 ESP-IDF 项目中，我们可以引入 Arduino 库来实现对 WS2812 灯带的控制。

1️⃣下载 WS2812 库

我们使用 Adafruit NeoPixel 库来控制 WS2812。你可以从 GitHub 下载库。

如果找不到库的地址，我们可以在arduino IDE上搜索，点击更多信息跳转到github仓库进行下载

2️⃣.将 WS2812 库添加到 ESP-IDF 项目中

在项目的 components 目录下拉取Adafruit_NeoPixel库：

cd your_project_name/components git clone https://github.com/adafruit/Adafruit_NeoPixel.git

配置 CMakeLists.txt
我们先来了解下arduino库的主要目录结构，一般会有以下两种

library_name/   ├── src/                 # 源代码文件夹   │   ├── library_name.cpp # 主源文件   │   └── library_name.h   # 主头文件   ├── examples/            # 示例代码文件夹   │   └── example/         # 示例项目   │       └── example.ino  # 示例代码   ├── keywords.txt         # 关键字定义（用于语法高亮）   ├── library.properties   # 库属性文件（包含版本、依赖等信息）   └── README.md            # 说明文档

对于没有src文件夹的Arduino库，源文件通常直接放在库的根目录下。这种情况下，库的结构可能如下

library_name/   ├── library_name.cpp     # 主源文件   ├── library_name.h       # 主头文件   ├── additional_file.cpp  # 其他源文件   ├── examples/            # 示例代码文件夹   ├── keywords.txt         # 关键字定义   ├── library.properties   # 库属性文件   └── README.md            # 说明文档

我们打开下载好的Adafruit_NeoPixel文件夹

可见这个目录结构属于第二种没有src文件夹的我们在Adafruit_NeoPixel目录下创建CMakeLists.txt

idf_component_register(SRC_DIRS "."                        INCLUDE_DIRS "."                        REQUIRES arduino-esp32                       )

如果是第一种目录结构使用下面这种

idf_component_register(SRC_DIRS "src"                        INCLUDE_DIRS "src"                        REQUIRES arduino-esp32                       )

使用这两种cmake模板，基本可以实现大部分的arduino库了

重新编译项目: 使用 idf.py build 重新编译你的项目，确保所有新添加的库都能正确集成

⚠️如果编译失败，请清除构建后，在尝试

3️⃣使用 WS2812 库

在代码中包含 WS2812 库

在主程序文件 main.cpp中引入 Adafruit_NeoPixel 库：

#include "Arduino.h" #include "freertos/FreeRTOS.h" #include "freertos/task.h" #include "esp_log.h" #include <Adafruit_NeoPixel.h>  // 定义灯带引脚和 LED 数量 #define LED_PIN    4 #define LED_COUNT  16   Adafruit_NeoPixel strip(LED_COUNT, LED_PIN, NEO_GRB + NEO_KHZ800);  extern "C" void app_main() {     initArduino();     Serial.begin(115200);     while(!Serial){         //等待串口初始化完成     }      strip.begin();     strip.show();  // 初始化所有像素为"关"       for(;;){         // 设置所有 LED 为红色         for (int i = 0; i < LED_COUNT; i++) {             strip.setPixelColor(i, strip.Color(255, 0, 0));  // 红色         }         strip.show();  // 更新显示         delay(1000);          // 设置所有 LED 为绿色         for (int i = 0; i < LED_COUNT; i++) {             strip.setPixelColor(i, strip.Color(0, 255, 0));  // 绿色         }         strip.show();         delay(1000);     }  }