第01篇 ESP32 Arduino開發環境架設

ESP32 內建藍牙及WiFi 具雙核心、深度睡眠、遠端更新OTA 等功能
可以補足傳統 Arduino 缺乏的網路串連服務

我的ESP32實做書籍：我出書了 ESP32 物聯網專題
博客來網址：https://www.books.com.tw/products/0010901195

開發環境操作也可以參考本人的ESP32 Youtube教學頻道

ESP32介紹

ESP32腳位：腳位36根，扣除系統使用約10根，還有約26根可用，腳位說明如下圖

這裡特別說明，如果你用過ESP8266系列產品，你會發現8266最大的問題是他的類比只有1個，而ESP32則有18個ADC，也就是說有18個腳位是不分數位類比，直接使用analogRead或digitalRead就可以分別做類別或數位讀取，光這點優勢你就可以換掉ESP8266了。

18 x Analog-to-Digital：可接類比或數位感測(粉紅色標示)
3 x SPI interfaces(MOSI,MISO,SCK,SS)：高速資料傳輸 SD card, TFT, RFID(藍色標示)
3 x UART interfaces：藍芽、相機(不限腳位編號)
2 x I2C interfaces(SDA,SCL) and I2S interfaces：LCD、氣壓、陀螺儀(GPIO 21,22)
16 x PWM output channels：數位輸出也可類比輸出(不限定腳位編號，但需要宣告channel)
2 x Digital-to-Analog Converters (DAC)：不太需要用
10 x Capacitive sensing GPIOs：提供觸控電容(棕色標示)
GPIO 34,35,36,39：Input only（不能作為輸出腳位）
GPIO 0,6,7,8,9,10,11：系統用，勿使用(淺灰色標示)
GPIO 18：重開機
還有一些個人遇到的問題（不清楚原因，但會搞死你）

1. DHT11不可以用GPIO 5、26
2. GPIO 12, 2燒錄時不可接任何裝置，請空接，燒錄完成後，再接回，否則會上傳失敗。
   3.WiFi啟動後，2,4,12,13,14,15,25,26,27僅能數位讀取，不可類比

Arduino IDE 編輯工具安裝

IDE工具下載： 請至https://www.arduino.cc/en/Main/Software網站下載，筆者比較建議直接下載免安裝檔（如下圖：Windows ZIP for non admin install），解壓縮後直接可用，因為這樣的程式可以帶著走，不需要安裝，未來電腦更新或升級也可以直接開啟，甚至放在USB都可以使用。

下載完成後，找到下載的壓縮檔，選擇解「壓縮所有檔案」，直接將壓縮檔解壓縮到C:\或D:\跟目錄下，例如筆者常放在C:\之下。

等候3~5分鐘解壓縮完畢之後，我們可以在C:\Arduino1.8.x下找到主程式Arduino.exe，這樣主程式就算安裝完畢，接下來準備安裝ESP32開發核心。

安裝ESP32核心程式

由於ESP32是Arduino相容並非Arduino原廠產品，因此必須在Arduino IDE中安裝ESP32核心程式，這樣才可使用Arduino IDE寫ESP32。

開啟Arduino IDE後，選擇功能表的檔案/偏好設定，開啟偏好設定視窗，在addition boards manager URL輸入以下文字後，按OK。

https://dl.espressif.com/dl/package_esp32_index.json

接著點選工具/開發板/開發板管理員，即會出現開發板管理員視窗，在開發板管理員視窗中，輸入關鍵字ESP32後，即可篩選出ESP32核心套件，目前（2020/02月）最新版本為1.0.4，直接點選右側的安裝按鈕，並等候5~10分鐘讓系統下載核心套件並完成安裝，最後再關閉開發板管理員視窗。

完成以上步驟，再次選擇工具/開發板，並往下拉即可在下方找到最新的ESP32系列主板，接下來就看您買的是哪一種ESP32主板來選擇。

若您購買的是NodeMCU-32s，選擇正確的版本後會出現以下畫面，除了序列埠稍後要更改之外，其餘都請保留預設值不要更動。

安裝ESP32驅動程式

完成環境設定後，我們將購買的ESP32插入USB，會發現需要安裝USB驅動程式，目前ESP32大部分採用CH340或者CP2102與電腦溝通並上傳程式，傳統UNO則是CH340，目前windows或MAC系統都沒有內建驅動，因此當您接上ESP32的USB後，還需要安裝驅動。

開啟檔案總管，並在本機上按右鍵/管理，可以進入裝置管理員。由於尚未安裝驅動程式，因此會列在其他裝置，使用者應該能找到這個前方有驚嘆號「!」的USB to UART裝置，就是Arduino ESP32的USB裝置。

若是CH340請至這裡下載：http://www.wch.cn/download/CH341SER_ZIP.html

若是CP2102請至這裡下載：https://www.silabs.com/developers/usb-to-uart-bridge-vcp-drivers

由於兩者安裝方式大致相同，因此這裡以CH340為例，依照您的作業系統在網站點選下載

接著查看連接埠的埠號，在我的電腦（本機）上按右鍵，並點選管理，開啟電腦管理視窗

點選裝置管理員，若安裝正確的話，前方的驚嘆號會消失，並會將裝置放在連接埠下，此時要記得紀錄一下最後方的COM編號喔。

完成驅動程式安裝，再回到Arduino IDE中，此時在工具/開發板的序列埠選擇取得正確的COM編號（本例為COM3）。

完成以上步驟即算完成開發環境設定，接下來我們寫第一個HelloWorld測試一下。

程式上傳測試 Hello World !

完成環境設定後，就可以來寫程式測試看看，由於ESP32的語法幾乎與Arduino UNO相同 ，因此這裡就先用HelloWorld先做個簡單練習。

首先在Setup()中輸入Serial.begin(115200); 此為宣告序列傳輸鮑率是115200（Baud），接著在Loop()中輸入Serial.println(“Hello World!”); 及delay(1000);，代表每1000ms（=1 second）就會在序列視窗印出Hello World!。完整程式如下圖。

void setup() {
  // put your setup code here, to run once:
  Serial.begin(115200);     //啟動序列通訊鮑率115200
  }

void loop() {
  // put your main code here, to run repeatedly:
  Serial.println("Hello World!");    //印出Hello World!
  delay(1000);                       //休息一秒(1/1000)s
  }

接著我們將程式上傳到ESP32，點選左上的→符號，先會跳出一個存檔視窗，我們先按取消略過存檔，然後等候下方訊息列出現連線訊息時：
Connecting……_…………
長按ESP32主板上右下的IO0按鈕（有些會標示為BOOT），直到出現上傳開始再放開IO0，此按鈕為工作模式切換鈕，上傳程式時都需要按這個按鈕將ESP32的「工作模式」轉換成「下載模式」，此為保護措施，避免無意間覆蓋掉原有的程式內容，不過有些ESP32已經取消這個機制，稱為一鍵下載（或一鍵燒錄）。

程式更新中，會出現程式上傳的%數，提示使用者程式上傳進度。

上傳完畢則會出現Hard resetting via RTS pin…，意思是利用左側的RST按鈕重開機，讓ESP32重新開機來執行程式，不過一般按RST這個步驟是可以省略。

完成HelloWorld程式上傳後，點選右上角的放大鏡圖示開啟序列視窗，即可看到一秒一次的「HelloWorld!」出現。這裡要注意的是序列視窗的baud率必須與Serial.begin的數字相同，才有辦法顯示，否則可能會空白，或是亂碼。

經由上述的說明，ESP32確實可以由Arduino IDE進行開發，而且語法、感測器都相同，非常建議立即無痛移轉到ESP32陣營，大量的WiFi及藍牙專案等著您慢慢開發，由於篇幅有限，後續的WiFi及藍牙應用，將於下一期再詳述，敬啟期待。

延伸閱讀

📌 第二篇 ESP32的Hello World