在 Linux 中使用 Mongoose 为 ESP8266 开发网络应用程序

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1. 谁是谁
   1. ESP8266
   2. 猫鼬
   3. Linux
   1. 节点MCU
   2. 连接外部UART-USB转换器
   1. 验证连接
   2. 修复“拒绝访问”错误

   让我们讨论如何在 Linux 中使用 Mongoose Embedded Web Server 开始为 ESP8266 芯片开发网络应用程序。我将使用 Ubuntu，但所有的东西都可以很容易地适应任何 Linux 发行版。

   谁是谁

   既然您开始阅读本文，我假设您了解 Linux、ESP8266 和 Mongoose。所以只有一个简短的介绍。

   ESP8266

   由 Expressif 开发的带有集成 WiFi 的廉价芯片。如果您想深入了解更多细节，请查看官方网站。

   猫鼬

   Mongoose 是 Cesanta 开发的一个核心小于 40kB 的完整的多协议库。在 Cesanta 站点上查找有关它的模式信息。

   Linux

   真的吗？ 🙂

   将 ESP8266 连接到您的计算机

   好的，我们首先需要将 ESP8266 芯片连接到您的计算机。您可以通过多种方式做到这一点。

   节点单片机

   如果你有一个 NodeMCU 模块，带有板载 UART 到 USB 转换器，你所要做的就是通过 USB 将模块连接到计算机。吻！

   与外部 UART-USB 转换器连接

   如果您的 ESP 模块没有内部 UART-USB 转换器，您需要一个外部转换器。有很多 - 只需用谷歌搜索即可。

   选择一个适用于 Linux 的（基本上是大多数）并具有 3.3V 引脚并记住：大多数 UART-USB 转换器都有 3.3V 和 5V 引脚，但您不应将 ESP 连接到 5V 引脚。该设备不耐电压，可能会烧坏您的模块。

   现在连接（ESP -> 转换器）：

   VCC -> 3.3V

   接地 -> 接地

   RX0 -> TX （不是 RX）

   TX0 -> RX

   CH_PD -> 3.3V

   与 Arduino 连接

   如果您没有 UART-USB 转换器，但有带 3.3V 引脚的 Arduino，您可以轻松地使用它来连接 ESP：

   1. 通过 USB 将 Arduino 连接到计算机
   2. 将Arduino的RESET连接到它的GND：需要禁用主机处理器，因为我们只需要UART-USB模块
   3. 连接 ESP（ESP -> Arduino）
      1. VCC -> 3.3V
      2. GND -> GND
      3. RX0 -> RX0 （不是 TX）
      4. TX0 -> TX
      5. CH_PD -> 3.3V

      验证连接

      如果您的连接正常，ESP 应该显示为一个新的 tty 设备。通常，通过 UART-USB 转换器连接的 NodeMCU 和 ESP 显示为 /dev/ttyUSBx（x=0、1、2 等），而 Arduino 的版本显示为 /dev/ttyACMx（x=0、1、2 等）

      您可以使用命令 dmesg | grep usb 找到你的设备。

      例如，在连接 NodeMCU 之后，您会看到类似这样的内容：

      [  1496.765417] usb 2-3.3: new full-speed USB device number 15 using xhci_hcd

      [ 1496.867729] usb 2-3.3: New USB device found, idVendor=10c4, idProduct=ea60

      [ 1496.867736] usb 2-3.3: New USB device strings: Mfr=1, Product=2, SerialNumber=3

      [ 1496.867740] usb 2-3.3: Product: CP2102 USB to UART Bridge Controller

      [ 1496.867743] usb 2-3.3: Manufacturer: Silicon Labs

      [ 1496.867745] usb 2-3.3: SerialNumber: 4202

      [ 1497.900384] usbcore: registered new interface driver usbserial

      [ 1497.900423] usbcore: registered new interface driver usbserial_generic

      [ 1497.900457] usbserial: USB Serial support registered for generic

      [ 1497.903897] usbcore: registered new interface driver cp210x

      [ 1497.903989] usbserial: USB Serial support registered for cp210x

      [ 1497.904382] usb 2-3.3: cp210x converter now attached to ttyUSB0

      如您所见，NodeMCU 现在可以作为 /dev/ttyUSB0 使用。

      作为最后的检查，使用任何终端连接到新设备；我要用 picocom。这是一个轻量级的终端。在 Ubuntu 中，它可以安装：

      sudo apt install picocom

      试：

      picocom /dev/ttyUSB0 -b 115200

      如果一切正常，您应该会在 picocom 输出中看到 \Terminal ready。

      修复“拒绝访问”错误

      如果 picocom 显示“拒绝访问”，这通常意味着当前用户不是 dialout 组的成员：在 Linux 中，为了访问串行端口，用户必须是该组的成员。

      跑步：

      sudo usermod -aG docker $USER

      命令，注销，重新登录并尝试再次连接 ESP。 \访问被拒绝应该消失了。

      建筑猫鼬

      从这里下载最新的 Mongoose 版本。

      Mongoose 附带了 ESP8266 和 RTOS SDK 的示例。它的教程和示例代码位于此处。

      注意：ESP8266 有两个版本的 SDK。第一个是非操作系统，第二个是基于 RTOS 的。在本文中，我将使用后者。要找出它们之间的区别，请谷歌或在官方论坛上阅读此答案。

      要构建示例，您有两个选择：

      1. 使用 docker 和即用型 docker 镜像
      2. 在您的计算机上安装 SDK 和工具链

      使用 Docker

      这更简单，我相信更好的方法。 Cesanta 的 docker 镜像包含为 ESP 构建 Mongoose 所需的一切（不仅仅是 Mongoose——任何 ESP 应用程序）。因此，您不需要在本地安装东西，您可以轻松地与朋友和同事分享您的代码，这样他们就可以构建您的固件并获得完全相同的结果。

      docker 安装指南可在此处获得。试试看，这真的很简单，您只需要将 docker 存储库添加到您的 Linux 中，然后使用 apt 将其安装为普通程序即可。

      安装 docker 后，转到 mongoose/examples/ESP8266_RTOS 文件夹并运行 build.sh

      在第一次构建时，docker 将下载所需的图像。这可能需要一段时间，具体取决于您的互联网渠道。但是，在 ./bin 文件夹中完成 build.sh 后，您会发现两个 .bin 文件。

      那就是固件。你做到了！

      使用本地SDK

      如果 docker 对您来说太简单或者出于任何原因您想使用本地安装的工具，您也可以这样做。

      这有点难和无聊，但没什么太复杂的。特别是，考虑到 Cesanta 为您构建了一些工具，您不需要从源代码构建它们。

      它是这样工作的：

      1. 从这个 repo 克隆 ESP RTOS SDK。示例 makefile 在 /opt/ESP8266_RTOS_SDK 文件夹中查找它，因此，您可以将克隆的 repo 放入此文件夹或在构建示例之前修改它的路径（见下文）。
      2. 从这个公用文件夹下载 xtensa-lx106-elf.tar.bz2。
      3. 解压 xtensa-lx106-elf.tar.bz2 文件。例如，到 /opt 文件夹：
         
         sudo tar -xvf xtensa-lx106-elf.tar.bz2 -C /opt
         
         
      4. 修改您的 PATH 变量，例如，如果您将工具链解压到 /opt 文件夹，请使用以下命令：
         
         export PATH=/opt/xtensa-lx106- elf/bin:路径

      （我还建议将此命令添加到您的 .bashrc 或 .profile 文件夹中，以在系统重启后保留更改）

      现在运行：

      $ export SDK_PATH=/opt/ESP8266_RTOS_SDK  # Put your path to SDK here

      $ export BIN_PATH=./bin; mkdir ./bin

      $ make clean; make BOOT=none APP=0 SPI_SPEED=40 SPI_MODE=dio SPI_SIZE_MAP=0

      现在，如果一切安装正确，您将在 ./bin 文件夹中获得固件

      你又做到了！

      闪烁的 ESP

      刷写 ESP8266 的工具有很多。我们将使用 esptool。要使用它，克隆这个 repo 并在你的 PATH 变量中添加 esptool.py 的路径（这是可选的，而且很方便）。

      现在，断开 picocom，如果仍然连接（提示：按 Ctrl+A；Ctrl+D 退出）并运行：

      esptool.py --port /dev/ttyUSB0 --baud 230400 \
         write_flash --flash_mode=dio --flash_size=4m \
         0x00000 ${BIN_PATH}/eagle.flash.bin \
         0x20000 ${BIN_PATH}/eagle.irom0text.bin \
         0x7e000 ${SDK_PATH}/bin/esp_init_data_default.bin

      重要说明：如果您的模块不是 NodeMCU，则需要在刷写前将 GPIO0 接地（将 GPIO0 接地会将模块切换到闪烁模式）。闪烁后，将 GPIO0 与地断开并重新启动 ESP。

      如果没有发生错误，您将看到如下输出：

      Connecting...
      
      Erasing flash...
      
      Took 0.58s to erase flash block
      
      Wrote 35840 bytes at 0x00000000 in 1.8 seconds (157.5 kbit/s)...
      
      Erasing flash...
      
      Took 2.02s to erase flash block
      
      Wrote 301056 bytes at 0x00020000 in 15.4 seconds (156.7 kbit/s)...
      
      Erasing flash...
      
      Took 0.11s to erase flash block
      
      Wrote 1024 bytes at 0x0007e000 in 0.1 seconds (163.5 kbit/s)...
      
      Leaving…

      准备好！现在设备已刷入您的固件。

      第一个结果

      现在你应该看到一个 \Mongoose WiFi 网络出现。示例设置了一个 AP。使用密码 \Mongoose 连接，然后导航到 http://192.168.4.1/，你会看到一个 \Hello,世界”问候页面。

      恭喜！您只需在 ESP8266 上运行 Web 服务器！

      下一步

      接下来的步骤取决于您。您可以使用所描述的示例作为起点。

      查看它的 user_main.c 文件。它设置一个 WiFi 接入点并启动 Web 服务器。您可以轻松地将 AP 模式更改为站模式（并连接到您的 WiFi 网络）并使用 Mongoose API 来实现您想要的任何东西。这是使用 Mongoose 的常见方式，因此，您可以使用另一个 Mongoose 示例来构建您的程序，并在您的 ESP 设备上拥有 http、tcp、udp、mqtt 和更多功能。

      使用 Espressif 文档（例如用于发现 Mongoose 功能的文档。

      朋克不死！