【学习笔记】ESP32-CAM初体验

能力背景

    在ESP32上移植过Modbus模块，能使用ESP32提供的编译工具编译、查错、烧录，但对编译工具链的原理并不了解。会使用Git，但也只基于简单的拉取，上传的使用。Linux系统之前没怎么用过，不大会操作。本文主要记录了第一次使用ESP32-CAM编译下载官方固件并正常使用的整个过程。

学习目标

1. 使用已有固件把摄像头用起来。
2. 下载其他已有代码，编译并下载，以学习相关工具链的知识。

过程

• 首次上电

    先直接用，看官方文档说的是只要接上5V2A的电源即可，出厂板子里已存在固件。目前这手头上只有一个12V1A的电源，外加一个12转5V的电源转换板，不知道电流够不够，先上电试下。
    直接上电，按官方文档来看，应该是可以直接搜到wifi热点的，但手机找了一圈没找到热点（这出师不大利呀）。也有可能之前板子烧过其他固件了，先接个串口看下打印什么信息。问题串口通信的波特率是多少？算了，先用115200试下，上电，有信息打印出来，但貌似跟出厂的固件打印信息不大一样，不知道烧的是什么固件。

    看来没办法，只能跳过第一步了，开始第二步，自己下载一个程序，也是先使用官方出厂自带的固件来，试下硬件整体是否有问题。

• 下载程序

    查了下网上，大部分都是使用ardunio ide下载，但既然是ESP32，那就应该可以使用乐鑫的ESP-IDF集成环境来下载。找了下安信可的官方教程，虽然教程写的是在Linux环境下开发，需要安装虚拟机，但我们可以跳过这些步骤，直接使用教程里的例程。即到github上同步代码。在安装git的基础上，在想要同步代码的地方右键，选择"Git Bash Here"

    在终端窗口输入以下指令

git clone --recurse-submodules https://github.com/Ai-Thinker-Open/Ai-Thinker-Open_ESP32-CAMERA_LAN.git

    在安装esp-idf工具链的基础上，使用ESP-IDF命令窗口，使用指令

cd esp_cam\examples\single_chip\camera_web_server

进入路径esp_cam\examples\single_chip\camera_web_server，然后直接输入idf.py build进行编译，结果报了个错。

    百度下是什么原因，说是要设置一下再编译，看来不能跳过官方的步骤，但官方使用的是make menuconfig，这边使用不了这个指令，还好刚刚说要设置的那篇博客里用的是idf，把make改成idf.py就可以，顺利进入设置界面。即输入如下指令

idf.py menuconfig

跟着官方文档一步步设置，再编译。
以下是官方文档的操作：

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进入Serial flasher config设置如下

进入Camera Web Server —>Camera Pins —> Select Camera Pinout —> 选择ESP32-CAM by AI-Thinker

设置WIFI模式（station/ AP模式二选一即可）
station模式
进入camera_web> Camera Web Server > WiFi Settings，设置WIFI名字和密码

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    官方文档少了一个，进入Component config->Driver configurations->RTCIO configuration，选择Support array ‘rtc_gpio_desc’ for ESP32，不然就会报上面那个错。

    然后又报了个xxx/aead_chacha20poly1305.c.obj:No such file or directory。

    这个查到官方论坛里，有很多人遇到类似的问题，大概就是使用idf.py menuconfig后，编译出错过一次，后面因为cache的原因，会把相关信息保存下来，导致把之前编译错误的信息保留下来。只要把C:\Users\xxxx\AppData\Roaming.ccache里的文件删掉（xxxx是电脑的用户名），再重新编译即可。或者不使用cache进行编译。

idf.py --no-ccache build

    但编译后又出一个错误，说是esp_wpa2.h文件找不到，找了个说要把蓝牙打开（我用个wifi、摄像头关蓝牙什么事），结果开了蓝牙，还是有问题。心理逐渐狂躁。

    回头想想，也有可能sdk版本不匹配导致的，毕竟esp32不同版本的sdk接口等可能不兼容，我这边用的是4.3.1，而官方使用的是4.0，所以找个4.0的试下。还是不行（主要是还不懂得怎么切换不同的SDK版本）。看来还是得先完全按官方文档来，熟悉下操作。

• 虚拟机

    官方使用的是linux环境编译的，于是先下个虚拟机，安装ubuntu系统，进入ubuntu系统后，根据指导文档安装常用软件。打开终端，分别输入下面三行指令

sudo apt-get purge vim-common
sudo apt-get install vim
sudo apt install git

    然后安装一堆依赖环境

sudo apt-get install git wget flex bison gperf python python-pip python-setuptools python-serial python-click python-cryptography python-future python-pyparsing python-pyelftools cmake ninja-build ccache libffi-dev libssl-dev

    安装完后就可以使用官方提供的git克隆代码，但这里很坑，官方把所有东西都打包成一个链接，用过git的小伙伴都知道，克隆的速度那是比那啥还慢，而且时不时还卡住不动，重头再来，没办法，只能网上找国内镜像帮忙加速。

    后面摸索着学会了工程和子模块分开下载的方法，先执行以下指令下载工程代码，注意不要加官方教程里“–recurse-submodules”这两个参数，加了这两个会同时把子模块也更新下来，超级大，会受不了的。用下面这句下载即可。

git clone https://github.com/Ai-Thinker-Open/Ai-Thinker-Open_ESP32-CAMERA_LAN.git

    上面的工程代码也就20M左右，如果通过github连20M都下了很久，那这里可以把上面"github.com"替换成国内一些代理加速网站。
    下载完工程后，进入工程目录，执行以下指令更新子模块。

git submodule update --init --recursive --progress

    当然这里要注意一个点，就是虽然工程使用的是镜像网站下载的，但直接使用上面那个命令更新子模块，还是用的github官网下载，为了加速，这里可以找到工程目录下.gitmodules这个文件。

    打开这个文件，把里面github.com全部替换成镜像网站。

    设置环境，使用

export IDF_PATH=~/Ai-Thinker-Open_ESP32-CAMERA_LAN/esp-idf

    然后在/Ai-Thinker-Open_ESP32-CAMERA_LAN/esp-idf路径下输入命令

./install.sh

    然后再输入，注意这里两个点中间有空格

. ./export.sh

    弄完输入"make menuconfig"再进入设置界面，发现报了个错，少了个curses.h的文件，查了下，在linux下缺少ncurses devel，用下面指令安装下ncurses即可。

sudo apt-get install libncurses5-dev

    安装完后又双叒叕报了个错，意思是显示太小，不支持进入设置界面，屏幕小没人权啦。

    这里把终端拉大就行，报错信息里写了至少是19*80。设置完后make可以正常编译，idf.py还是不行，先不管了，往下一步，make flash继续报错。说是找不到/dev/ttyUSB1。

    这个可能是虚拟机的问题。查了下，是没连接实际的串口，在虚拟机里配置当前使用的串口就可以了。燃鹅还是识别不到串口，查了一圈，说是CH340或CH210驱动需要单独安装，Linux内核并没有自带这个驱动。

• 虚拟机里ubuntu系统的CH340驱动安装

    第一步先确认硬件连接没问题，确认Ubuntu对USB转串口设备的支持。打开终端，输入以下指令，如果有usbserial，说明系统支持USB转串口。

lsmod | grep usbserial

    如果没有，先安装ch340驱动。
CH340LINUX驱动下载地址：http://www.wch.cn/download/CH341SER_LINUX_ZIP.html
    可以直接下载到/home/，然后进行解压，得到ch34x.c,makefile,readme三个文件。

    然后查看自己ubuntu的版本，通过下面指令获得自己的版本号。

uname -r

    然后去https://elixir.bootlin.com/linux/v5.4.42/source/drivers/usb/serial/ch341.c复制和自己版本对应的文件，我的是5.4.0.124，所以选择5.4.124，将右面的内容全部复制下来完全替换ch34x.c中的内容。

    然后开始进行编译，使用以下指令跳转到CH341SER_LINUX这个文件夹下编译。

cd CH341SER_LINUX

    输入sudo make进行编译，会出现一大堆文件，有.ko,.o等，再输入sudo make load到这里就完成了，然后通过输入lsmod指令可以查看有没有ch34x，如果有基本成功了。

    接下来查看有没有ttyusb0，这个需要将自己的开发板连接到电脑上，使用ls /dev | grep tty 查看是否有ttyusb0，这里还是没有显示ttyUSB0，然后试着把串口拔掉再接上，重新使用ls /dev | grep tty查就有了ttyUSB1（下面截图是后面才加的，原本只有ttyUSB1一个）。

    貌似通过将ch34*.ko复制到系统驱动的目录可以下次直接自动驱动，命令如下

sudo cp -v ch34*.ko /lib/modules/5.4.0-42-generic/kernel/drivers/usb/serial/

    最后再运行

sudo depmod -a

    重启一下，应该就好了，如果不行的话就每次使用前sudo make load安装，然后不用就sudo make unload。

• 连接板子，下载程序

    完成以上步骤后，编译还是报那个错，可能是现在用的是ttyUSB0，而make flash查的是ttyUSB1，现在看下怎么切换。先使用lsusb 查看自己的USB串口ID。我的USB串口是1a86:7523

     输入以下指令进入myusb.rule文件进行编辑

vim /etc/udev/rules.d/myusb.rule

    按 i 进入插入模式，输入以下内容。其中"KERNEL"的值改成"ttyUSB0"，"ATTRS{idVendor}“的值改成"1a86”，"ATTRS{idProduct}“的值改成"7523”，"SYMLINK"的值改成ttyUSB0。

KERNEL=="ttyUSB1", ATTRS{idVendor}=="1a86", ATTRS{idProduct}=="7523", MODE:="0777", SYMLINK+="ttyUSB0"

    按Esc退出插入模式，输入:wq!保存退出，然后回到终端执行以下指令。

sudo udevadm trigger

    执行以下指令查看USB的映射关系。

ls -l /dev |grep ttyUSB

    可以通过/dev/myusb打开串口设备

    终于可以了，串口可以正常识别，但软件还是没烧进去，应该是有个IO口要切一下boot模式，官方文档也不说明一下，估计认为都是老手玩的。这里下载程序IO0口要拉低，正常运行需要悬空IO0，拉低IO0后再试，结果还是报错。

    退出虚拟机，用串口连下板子看还正不正常，突然发现串口变成COM10了，而虚拟机还在用COM9，换一下试下终于终于终于成功啦！！！！

结果

    用电脑连上Wifi“ESP-CAM”，登录192.168.4.1，点击“Start Stream”就可以看到摄像头，一开始是花屏的，后来调低了频率和分辨率后就正常了。板子发热有点严重，后面还是得整个2A电流的电源，感觉现在1A的扛不住。

收获&总结

1. 前期玩Keil等IDE环境后，再来搞这种编译工具链，很容易心态爆炸。所以在什么都还不懂的情况下，尽量跟着官方操作步骤走（虽然官方的操作也不全），做好过程记录。
2. Linux编译比window编译快好多！！
3. git克隆代码下来时，有些代码是关联了子模块的，如果使用官方的克隆指令，会把子模块同时更新下来，但这有个问题，整个代码，包括子模块要1G多，然后想想github那个速度，如果不做一些加速处理，很大概率下载不下来，而使用克隆又不支持断点续传，于是每失败一次都得重新开始克隆。但有另一个方法，就是先克隆主体代码，后面再单独更新子模块。然后子模块是会检查缺哪些才下载的，间接实现了断点续传，同时也保证了主体代码的完整性。
4. 直接下载github上的代码速度太慢，可以使用一些镜像网站，把git clone后面的github官网替换成镜像网站的网址即可。
5. 对于子模块下载网站，需要在本地主代码路径下找到.gitmodules，把里面的github.com全替换成镜像网站后保存，再执行下载即可。