【ESP32】開発環境構築（Mac / VSCode / PlatformIO IDE）Lチカ

ESP32-WROOM-32D のマイコン・モジュール
- モジュールは、ESP32のSoCを内蔵し、他の基板上に簡単に実装できるように、アンテナやメモリ、水晶振動子などのサポートコンポーネントが搭載されている。
- モジュールで技適も取得されている：工事設計認証番号211-171102
PCと接続するシリアル↔USB変換モジュール
電源供給のための3端子レギュレータIC
- USBの5Vを3.3Vに変換する
書き込み時のオート・リセット回路
2.5mmピッチのピンヘッダ

また、PCと接続するためには、microUSB-B が必要だったので、Macと接続するために USB TypeC のケーブルを購入した。

Amazonベーシック USBケーブル 0.9m (タイプC - マイクロ2.0タイプB) ブラック

Amazonベーシック(Amazon Basics)

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開発環境に関して

開発環境に関しては、言語やプラットフォーム、フレームワーク、ライブラリなど含め、総合的に判断する必要があるが、現在では様々な選択肢がある。

ESP-IDF (Espressif IoT Development Framework)
- Repository
- ESP32 の公式開発フレームワーク（すべての機能へアクセスできる）
- C++
Arduino
- Arduino core for the ESP32
- C++
- Arduino IDEで開発がしやすく、初心者でも取り組みやすい（最近メジャーかな？）
MicroPython
JavaScript
- Moddable
  - JavaScript for IoT
  - ESP-IDFに依存している
- Mongoose OS
  - IoT開発ボード用のOS
  - Webブラウザ内でコーディングから書き込みまで完結する

今回は、ライブラリや文献の多さを考慮して、Arduinoで開発することとした。ただ、Arduino IDEはシンプルでわかりやすいメリットがありつつも、コード補完などがなかったりと開発環境としては微妙だった。そんな中、VSCode + PlatformIO IDE の開発環境が最高だったので、紹介する。

VSCode(Visual Studio Code)のインストール

Download Visual Studio Code - Mac, Linux, Windows
公式からダウンロード後、インストールすることができる。

PlatformIO IDEのインストール

VSCodeを起動し、拡張機能より「PlatformIO IDE」と検索して、インストールする。

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プロジェクトの作成

PlatformIO: HOME から、「New Project」を選択し、以下の項目を設定する。

項目	内容
Name	プロジェクトの任意の名前を指定
Board	ターゲットのボードを指定今回は、「Espressif ESP32 Dev Modeule」
Location	プロジェクトの保存場所デフォルトは、書類>PlatfromIO>Projectsの中になっている。チェックマークを外すことで、直接パスを指定することができる。

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これだけで、プロジェクトの雛形が作成される。

|- .pico 
|- .vscode 
|--include
|  |- header.h
|--lib
|  |--Bar
|     |--docs
|     |--examples
|     |--src
|        |- Bar.cpp
|        |- Bar.h
|     |- library.json
|--src
   |- main.cpp
|--test
|  |--Foo
|     |- test.cpp
|- .gitignore 
|- platformio.ini

項目	内容
.pio	buildしたファイルやProjectごとにインストールしたライブラリ等が配置される。
.vscode	vscodeの各種設定ファイルが配置される。
include	`src`フォルダにあるプロジェクトソースファイルのヘッダーファイル。`#include "header.h"`を使用して呼び出す。
lib	プロジェクトの（プライベート）ライブラリ。PlatformIOがlib配下のライブラリを静的ライブラリにコンパイルし、実行可能ファイルにリンクしてくれる。`lib / your_library_name / src /`にソースコードとヘッダーファイルを入れる。また、マニフェストファイル library.json にライブラリの情報を定義しておくことができる。main.cppからは、#include <Bar.h>で呼び出す。
src	プロジェクトソースファイル。main.cppがソースコードである。
test	ユニットテスト。詳細は、こちら
.gitignore	.git管理の対象外にする項目を定義する
platformio.ini	プロジェクトの設定ファイル

個人的に、PlatformIOが気に入った理由としては、lib配下でプライベートライブラリを作成できるので、main.cppのコードが煩雑にならずに書くことができる点が挙げられる。ただし、オブジェクトの生成などをすることでメモリ管理が必要になる場合もあるので、プロジェクトの大きさとマイコンなどの性能に依存すると思われる。

シリアル通信のボーレート変更

シリアル通信のボーレートがデフォルトでは、9600になっているので、プロジェクトの設定ファイルに、monitor_speed = 115200を追加して変更しておく。

[env:esp32dev]
platform = espressif32
board = esp32dev
framework = arduino
monitor_speed = 115200

追加の設定が必要であれば、公式ドキュメントを参照して欲しい。

PlatformIOのツールバー

VSCodenの下部に、PlatformIOのツールバーが表示される。

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左から、以下の機能にアクセスができるようになっている。

Home：PlatformIOのHOME画面を開く
Build：src/main.cppをビルドする
Upload：ビルドしたファイルをターゲットデバイスにアップロードする
Clean：ビルドファイルを削除する
Serial Monitor：シリアル通信モニターを開く
New Terminal：PlatformIO Core (CLI)を開く。全てコマンドでPlatformIOの操作ができる。（pio, platformio）
Project environment switcher：複数のプロジェクトファイルを切り替えることができる

Lチカ試験

マイコンにおけるHelloWorld的なLチカ試験をやってみた。
回路は以下のようにした。接続するピンが異なる場合、#define LED_PIN 15の部分を該当するピン番号に変更して欲しい。

f:id:serip39:20220203003128p:plain

#include <Arduino.h>

#define LED_PIN 15

void setup()
{
  // put your setup code here, to run once:
  Serial.begin(115200);
  delay(100);
  Serial.printf("Program Start\n");
  pinMode(LED_PIN, OUTPUT);
}

void loop()
{
  // put your main code here, to run repeatedly:
  digitalWrite(LED_PIN, HIGH);
  Serial.printf("LED_PIN - HIGH\n");
  delay(1000);
  digitalWrite(LED_PIN, LOW);
  Serial.printf("LED_PIN - LOW\n");
  delay(1000);
}