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ESP32从初见到入门（ESP32-Guide） ​

许可协议： ​

本仓库中的文本、代码、图片和视频均采用知识共享署名-非商业性使用-相同方式共享 4.0 国际许可协议— CC BY-NC-SA 4.0。

前言： ​

本教程基于ESP-IDF-V5.3.2，旨在记录并分享个人学习ESP32过程中的经验和心得，以帮助其他初学者快速上手ESP32开发。这是一份从初学者视角出发，整理了学习ESP32的一条较为合理的路径和方法的笔记汇编。

文档内容基于对大量优质ESP32教程、官方文档以及实际项目实践的总结和理解，力求做到内容清晰、条理分明，既注重基础知识的巩固，也兼顾实战技能的提升。希望通过本教程，读者能少走弯路，从初学到实战开发，逐步掌握ESP32的开发技能。

文档内容从基础到进阶，适合循序渐进地学习。如果您是初学者，可以按照章节顺序逐步学习；如果您已有一定的开发经验，可以直接跳转到感兴趣的部分阅读。同时，鼓励读者在学习过程中动手实践，以便更好地理解相关知识点。

此外，文档配有对应的视频教程，可前往B站（点击跳转）浏览。

初衷： ​

  1. 一方面，本人在从零开始学习ESP32的过程中曾经走过很多弯路，踩过很多坑，现在回过头来觉得有更适合初学者学习的路径，故推荐给大家，希望后来人不要走了弯路。
  2. 另一方面，我始终认为，学习嵌入式，学习ESP32的秘诀是以实践促学习，也就是我们常说的费曼学习法—以输出倒逼输入。不要想着等我学会ESP32我就可以做什么，不妨换个思路，想想我现在需要做什么，做的这个东西需要用到ESP32的什么功能，然后点对点的去学习某个部分，这样学习完后可以立马投入使用，加深记忆。这份教程本身也算是我个人践行费曼学习法的实践过程。

目录： ​

本教程共八个章节，三个阶段：基础（1-3），实践（4），进阶（5-10）

其中基础章节一定要确保自己掌握，实践和进阶部分推荐按照个人需求进行选学。

修订历史： ​

文档名称版本作者时间备注
ESP32学习计划v1.0.0DuRuofu2023-08-28首次建立
ESP32学习计划v1.0.1DuRuofu2023-09-2补充
ESP32学习计划v1.1.0DuRuofu2023-09-13补充
ESP32学习计划v1.2.0DuRuofu2024-01补充环境搭建
ESP32学习计划v1.3.0DuRuofu2024-02补充IDF基础
ESP32学习计划v1.4.0DuRuofu2024-03补充外设学习
ESP32学习计划v1.4.0DuRuofu2024-04补充WIFI部分
ESP32从初见到入门（一稿）v1.5.0DuRuofu2024-12-26整理汇总，重新编排

当前进度： ​

章节小节内容📄文字教程📺视频教程💾配套代码完成日期
一、认识ESP321.1 ESP32介绍✔✔无2025/1/3
一、认识ESP321.2 ESP32开发环境搭建✔✔✔✔无2025/1/4-6
一、认识ESP321.3 idf.py的基本使用✔✔无2025/1/7
二、IDF基础与工具使用2.1 ESP32工程结构及构建✔✔✔2025/1/9
二、IDF基础与工具使用2.2 ESP-IDF项目配置✔✔✔2025/1/21
二、IDF基础与工具使用2.3 ESP-IDF自定义组件✔✔✔2025/1/22
二、IDF基础与工具使用2.4 ESP-IDF组件管理器✔✔✔2025/1/24
三、FreeRTOS基础3.1 FreeRTOS概述⏳⏳无
三、FreeRTOS基础3.2 FreeRTOS多任务与任务管理⏳
三、FreeRTOS基础3.3 FreeRTOS任务看门狗⏳
四、外设学习4.1.1 GPIO入门✔
四、外设学习4.1.2 UART串口通信✔
四、外设学习4.1.3 硬件定时器✔
四、外设学习4.1.4 ADC模数转换✔
四、外设学习4.1.5 DAC数模转换✔
四、外设学习4.1.6 LED PWM控制✔
四、外设学习4.1.7 I2C通信✔（新版I2C暂未更新）
四、外设学习4.1.8 SPI通信⏳
四、外设学习4.2.1 分区表设计✔
四、外设学习4.2.2 非易失性存储✔
四、外设学习4.2.3 FAT文件系统✔
四、外设学习4.2.4 SPIFFS文件系统✔
五、FreeRTOS进阶5.1 FreeRTOS队列使用教程✔
五、FreeRTOS进阶5.2 FreeRTOS信号量教程✔
五、FreeRTOS进阶5.3 FreeRTOS互斥量教程✔
五、FreeRTOS进阶5.4 FreeRTOS事件组教程✔
五、FreeRTOS进阶5.5 FreeRTOS任务通知教程✔
五、FreeRTOS进阶5.6 FreeRTOS软件定时器教程✔

相关硬件及开发板： ​

学习ESP32离不开一块趁手的开发板，笔者认为初学者学习ESP32的重点不在于一块全能的开发板，重点在于立刻开始学习，很多复杂的外设在初学时是用不到的。所以上手阶段推荐使用市面上常见的ESP32最小系统板，价格一般在20元左右，足够学习本教程除LVGL，特殊外设，实战演练以外的部分。

此外，由于WiFi，蓝牙章节涉及到板间通信，需要使用两块开发板，所以推荐读者准备两块ESP32最小系统板。

遵循以上原则，本教程大部分章节均使用下图所示的开发板，主控型号为ESP32-WROOM-32

如果想进一步节省学习成本，还可以使用这种9.9元的ESP32-C3开发板（淘宝搜下面的图）：

至于LVGL，特殊外设，实战演练部分，会在教程章节单独推荐开发板或外设模块。

〇、常见问题及解决方案： ​

本部分记录搭建环境和开发过程中常见的问题和解决方案，都是本人在开发过程中遇到的，作为经验积累，分享给大家。

常见问题及解决方案：常见问题及解决方案.md

一、认识ESP32 【完结】 ​

目标：学会安装ESP-IDF开发环境，并使用其烧录代码，掌握ESP32的基本特点及工具使用。

1.1 什么是ESP32 ​

本节主要介绍ESP32的基本概念，包括其硬件特点、应用场景及功能优势。通过本节内容，初学者可以快速了解ESP32的核心能力以及在物联网开发中的广泛应用。

1.2 ESP32开发环境搭建 ​

本节将详细讲解如何在不同操作系统（Windows/Linux/Mac）上搭建ESP-IDF开发环境，涵盖工具链安装、环境变量配置及调试工具的准备等内容。通过本节，读者可以完成开发环境的搭建，为后续开发做好准备。

1.3 初试ESP32-IDF.py的基本使用 ​

本节通过“Hello World”示例代码，指导读者创建第一个ESP32工程，并完成编译、烧录及运行调试流程。通过本节内容，初学者可以初步体验ESP-IDF的开发流程，快速进入ESP32开发的世界。

二、IDF基础与工具使用 【完结】 ​

目标：熟悉ESP-IDF的架构与开发流程，掌握常用开发工具及调试方法，建立高效开发基础。

2.1 ESP32工程结构 ​

本节详细介绍ESP-IDF项目的基本目录结构，包括CMake工具的基础知识，帮助读者掌握ESP32工程的整体组织方式，为日后开发复杂项目奠定基础。

2.2 ESP-IDF项目配置 ​

本节将重点讲解如何使用menuconfig工具配置项目，包含常见的配置选项及其实际用途。通过本节学习，读者可以根据项目需求快速定制和优化ESP32项目配置。

2.3 ESP-IDF自定义组件 ​

本节讲解如何创建和管理ESP-IDF的自定义组件，包括组件的目录结构、声明与调用方法，以及组件的复用和共享技巧，帮助读者构建模块化项目。

2.4 ESP-IDF组件管理器 ​

本节重点介绍ESP-IDF组件管理器的功能与使用方法，涵盖如何通过组件管理器导入外部库、配置组件依赖，使用官方提供的外部组件。

三、FreeRTOS基础（更新中） ​

目标：学习FreeRTOS的核心概念与基本功能，掌握任务管理与调度机制，为实时系统开发打下基础。

3.1 FreeRTOS介绍与引入 ​

本节将介绍FreeRTOS的核心概念，包括实时操作系统的特点、FreeRTOS的基本架构和设计思想，以及其在嵌入式开发中的应用场景，帮助读者快速了解FreeRTOS的基础知识。

3.2 FreeRTOS多任务与任务管理 ​

本节讲解FreeRTOS中的多任务机制及任务管理方法，包括任务创建、任务删除、任务优先级和任务状态的管理。通过本节学习，读者可以初步掌握在FreeRTOS中实现并发任务的基本技巧。

3.3 FreeRTOS任务看门狗 ​

本节讲解 FreeRTOS 中任务看门狗机制的原理包括如何监控任务执行状态、检测任务卡死以及触发系统恢复等功能。通过学习任务看门狗，读者可以掌握提高系统可靠性的重要技巧，确保任务能够在异常情况下得到及时处理。

3.4 FreeRTOS软件定时器 (Software Timer) ​

通过软件定时器实现定时触发任务逻辑，学习其管理及高级用法。

四、外设学习 （更新中） ​

目标：掌握ESP32常用外设的基本操作方法，学会与硬件交互并控制外设设备。

4.1 基础外设 ​

4.1.1 GPIO ​

本节介绍GPIO（通用输入输出）的基本功能，包括输入、输出及中断操作。通过实际案例，学习如何控制外部设备并响应硬件信号。

4.1.2 UART ​

本节讲解UART串口通信的原理及在ESP32中的实现，内容涵盖UART初始化、数据收发及常见调试方法。

4.1.3 定时器 ​

本节内容包括ESP32硬件定时器的初始化、配置及应用，通过案例学习如何实现精确的时间控制与定时任务。

4.1.4 ADC（模数转换） ​

本节讲解ESP32的ADC模块，包括采样的基本配置与信号转换，并通过示例学习如何读取模拟信号。

4.1.5 DAC（数模转换） ​

本节讲解DAC模块的基本操作，学习如何将数字信号转换为模拟信号输出。

4.1.6 LED PWM ​

本节介绍LED PWM（脉宽调制）的原理及操作方法，通过实际案例学习如何控制LED亮度。

4.1.7 I2C ​

本节讲解I2C通信协议及在ESP32中的实现，内容涵盖设备寻址、数据收发及实际应用。

4.1.8 SPI ​

本节介绍SPI通信协议及其在ESP32中的使用，学习如何通过SPI与外部设备通信。

4.1.9 I2S ​

本节介绍I2S通信协议及其在ESP32中的使用，学习如何通过I2S与外部设备通信。

4.2 存储外设 ​

4.2.1 分区表设计 ​

本节讲解ESP32的分区表结构及设计方法，学习如何规划存储空间以满足不同开发需求。

4.2.2 非易失性存储（NVS） ​

本节介绍NVS的使用方法，学习如何在ESP32中存储和读取持久化数据。

4.2.3 FAT文件系统 ​

本节讲解FAT文件系统的基本操作，学习如何在ESP32中管理文件及目录。

4.2.4 SPIFFS文件系统 ​

本节介绍SPIFFS文件系统的基本操作，学习如何在ESP32中使用轻量级文件系统进行数据存储与读取。

4.2.5 ESP32存储-SD、SDIO、MMC 驱动 ​

本节介绍ESP32存储-SD、SDIO、MMC 驱动的基本操作.

4.3 其他外设 ​

五、FreeRTOS进阶 （更新中） ​

目标：学习FreeRTOS任务间通信与系统优化技术，为后续高级外设的使用打下基础。

5.1 队列 (Queue) ​

学习FreeRTOS中队列的基本概念及用法，掌握如何在任务之间传递数据，并理解阻塞与优先级特性。

5.2 信号量 (Semaphore) 和互斥量 (Mutex) ​

理解信号量的分类（计数信号量与二值信号量），学习如何通过信号量实现任务同步及资源管理。

5.3 互斥量 (Mutex) ​

掌握互斥量的作用及优先级反转问题，学习如何保护共享资源以避免竞争条件。

5.4 事件组 (Event Group) ​

学习如何通过事件组实现复杂的任务同步逻辑及事件管理。

5.5 任务通知 (Task Notifications) ​

了解任务通知的特点，掌握其在任务间高效通信中的实际应用。

六、Wi-Fi功能与相关协议 （更新中） ​

目标：学会使用ESP32的Wi-Fi功能，实现无线网络连接及常见通信协议的应用开发。

6.1 Wi-Fi功能基础 ​

6.1.1 Wi-Fi模式与介绍 ​

本节介绍ESP32的Wi-Fi模式，包括STA模式和AP模式，以及如何进行基本的Wi-Fi操作，如连接网络和设置路由器等。

6.1.2 Wi-Fi STA与AP配置 ​

本节介绍如何在ESP32中配置Wi-Fi STA（Station）和AP（Access Point）模式，帮助用户快速实现设备与路由器或其他设备的连接。

6.2 网络协议应用 ​

6.2.1 TCP协议 ​

本节讲解TCP协议的原理及在ESP32中的实现，包含连接、数据传输及断开连接的操作步骤。

6.2.2 UDP协议 ​

本节介绍UDP协议的工作原理及在ESP32上的应用，包含数据发送与接收的实现方法。

6.2.3 HTTP协议 ​

本节介绍ESP32如何实现HTTP协议，包括创建HTTP客户端和服务器的步骤，以及常见的应用场景。

6.2.4 WebSocket协议 ​

本节讲解WebSocket协议在ESP32中的应用，如何通过WebSocket实现实时双向通信。

6.2.5 MQTT协议 ​

本节介绍ESP32如何实现MQTT协议，包括客户端连接、订阅和发布消息的基本操作。

6.2.6 ESP-NOW协议 ​

本节介绍ESP32的ESP-NOW协议，讲解其在无需Wi-Fi路由器的情况下实现设备间直接通信的应用场景。

6.2.7 SNTP校时 ​

本节介绍使用SNTP从网络获取准确时间。

七、蓝牙功能与相关协议 （更新中） ​

目标：掌握ESP32蓝牙功能的配置与使用，实现蓝牙低功耗和经典蓝牙的通信功能。

7.1 蓝牙功能基础 ​

  • BLE与经典蓝牙的区别
  • 蓝牙开发环境配置

7.2 BLE开发 ​

  • BLE广播与扫描
  • BLE连接与数据传输

7.3 经典蓝牙开发 ​

  • SPP协议基础
  • 经典蓝牙数据传输

八、图形界面开发 （更新中） ​

目标：学习LVGL图形库的基础知识，掌握图形界面开发的核心方法，设计简单的GUI界面。

8.1 LVGL基础 ​

  • LVGL环境搭建
  • LVGL的基本架构

8.2 常用组件与布局 ​

  • 常用控件的使用（按钮、标签等）
  • 布局系统与屏幕适配

8.3 图形界面项目开发 ​

  • 动态界面更新
  • 图形界面优化技巧

九、其他实用内容 ​

补充一些综合性性案例，与实用功能，为前八章做补充。

9.1 Wi-Fi配网技术 ​

9.1.1 Blufi配网 ​

9.1.2 Smartconfig配网 ​

9.1.3 SoftAP配网 ​

  • 📄在线文字教程：SoftAP配网.md
  • 📺在线视频教程：🚧 开发中
  • 💾教程配套代码：🚧 开发中

9.2 Web服务程序(Vue3+element-plus) ​

9.3 OTA功能 ​

  • 📄在线文字教程：ESP32-OTA初探.md
  • 📺在线视频教程：🚧 开发中
  • 💾教程配套代码：🚧 开发中

十、项目实战 ​

目标：通过综合项目实践，整合所学知识，独立开发基于ESP32的完整应用，提升实战能力。

参考链接 ​