ESP32-CAM 使用 MicroPython 进行开发 - 使用图形化工具 Thonny (Mac)

Posted 2023-03-29 Yehchitsai

ESP32-CAM 开发工具

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  • 软件准备
  • 软硬件集成
  • 参考资料

ESP32-CAM是安信可发布小尺寸的摄像头模组。该模块可以作为最小系统独立工作，尺寸仅为2740.54.5mm。 ESP32-CAM可广泛应用于各种物联网场合，适用于家庭智能设备、工业无线控制、无线监控、人脸识别以及其它物联网应用，是物联网应用的理想解决方案。 ESP32-CAM采用DIP封装，直接插上底板即可使用，实现产品的快速生产，为客户提供高可靠性的连接方式，方便应用于各种物联网硬件终端场合。

硬件准备

硬件	数量	实物参考图
ESP32-CAM 模块开发板	1
CH340 串口模块（USB-TTL）	1

双母头杜邦线 | 4 |

跳线帽 | 1 个 |

模块输入电源至少5V 2A，否则图片会有几率出现水纹。

下表与下图是说明ESP32-CAM 模块开发板与 CH340 串口模块进行调适模式时的接线情形。

ESP32-CAM	CH340 串口模块	说明
5V	5V	也可以3V3接3V3，需要调整 CH340 串口模块的跳线
U0R	TXD	R是接收，T是传送，需要一边接一边收
U0T	RXD	3VR是接收，T是传送，需要一边接一边收3
GND	GND	地线

图 01 ESP32-CAM 模块开发板与 CH340 串口模块进行调适模式的接线图

下表与下图是说明 ESP32-CAM 模块开发板与 CH340 串口模块进行下载模式时的接线情形。

ESP32-CAM	CH340 串口模块	说明
3V3	3V3	也可以5V接5V，需要调整 CH340 串口模块的跳线
U0R	TXD	R是接收，T是传送，需要一边接一边收
U0T	RXD	3VR是接收，T是传送，需要一边接一边收3
GND	GND	地线
IO0 短路 GND		ESP32-CAM 进入下载模式

图 02 ESP32-CAM 模块开发板与 CH340 串口模块进行下载模式的接线图

实际图示如下图所示，供电 5V 并处于下载模式。

图 03 ESP32-CAM 模块开发板供电 5V 并处于下载模式

软件准备

ESP32-CAM 的官方开发环境为 Arduino Software IDE，它使用的是與 C 語言和 C++ 相仿的程式語言 Arduino C/C++ sketch，对于熟习 Python 的开发者而言，必须得为了使用 ESP32-CAM 又学习一套新程序语言，然而 MicroPython 是 Python 3 编程语言的一个完整软件实现，用 C 语言编写，被优化于运行在微控制器之上。MicroPython 是运行在微控制器硬件之上的 Python 编译器，提供给用户一个交互式提示符（Read-Evaluate-Print-Loop, 以下简称 REPL）来立即执行所支持的命令。除了包括选定的核心 Python 库，MicroPython 还包括了给予编程者访问低层硬件的模块。

MicroPython 是澳大利亚程序员和物理学家 Damien George，在 2013 年一次众筹活动之后创建的。当初的众筹活动将 MicroPython 与基于 STM32 F4 的pyboard 开发板一起发行，因此 MicroPython 支持大量的基于 ARM 的体系结构，随后 MicroPython 已经可以运行于 Arduino、ESP8266、ESP32 与大多数的物联网硬件。在 2016 年，Python 软件基金会创建了 MicroPython 的 BBC Micro Bit 版本，作为其 BBC Micro Bit 合作伙伴贡献的一部分，授權條款 为 MIT 授權條款。

软件列表：

1. MicroPython for ESP32 烧录档（百度云盘，提取码ccit），可至 MicroPython 的官网 (https://micropython.org/) 下载。
2. esptool.py，一个针对乐鑫科技Espressif所开发出来的晶片提供烧录开机软件的开源软件，以 Python 为基础，可以用于乐鑫 ESP8285, ESP8266, ESP32, ESP32-S 等系列芯片和 ROM Bootloader （即：一级 bootloader ）通讯。
3. Thonny ，Python IDE，可进行Python程式设计，也可以直接将程式码烧录到ESP32CAM

MicroPython 烧录档

进入 MicroPython 的官网，单击 Download 进入下载页面，选择 Port(移植) 中的 esp32。

图 04 选择 Port(移植) 中的 esp32 型号。

这时画面会根据 esp32 进行筛选，移到画面下方，单击 ESP32 Espressif 这个通用型号

图 05 选择 ESP32 Espressif 这个通用 esp32 型号。

再次确认这个烧录档针对的硬件规格，鼠标移到网页最下方可以找到 Firmware 固件，可以选择最新的版本 v1.19.1 (2022-06-18) ，或是网路上看到任何一个稳定的版本，档案不大，约 1.6MB。

图 06 选择下载最新的 ESP32 烧录档

安装 esptool.py

直接使用 pip 安装即可。

pip3 install esptool

安装 Thonny

到 Thonny 的官网 https://thonny.org/，根据自己的操作系统下载适合的版本

图 07 根据自己的操作系统下载适合的 Thonny 版本

软硬件集成

完成上面软硬件准备后，先将 CH340 串口模块插到电脑上，1. 是使用 Type C 连到电脑；2. 使用 USB 连接 CH340 串口模块；3. ESP32-CAM 设定在下载模式，如下图所示。

图 08 将 ESP32-CAM 连接到电脑

要确认电脑是否能够识别到这个模块，以 Mac 来说，可以在 /dev 中找到，在终端输入以下指令后就可以看到 /dev/cu.usbserial-14110

ls -l /dev/cu*

图 09 电脑识别到 CH340 串口模块

打开 Thonny IDE，选择运行->配置解释器

图 10 在 Thonny IDE 中选择运行->配置解释器

• 解释器： MicroPython(ESP32)
• 端口： /dev/cu.usbserial-14110

最后单击 Install or Update MicroPython

图 11 配置解释器到 ESP32-CAM

安装并更新 MicroPython，指定端口(Port)跟烧录档固件(Firmware)

• 端口(Port)： /dev/cu.usbserial-14110
• 固件(Firmware)： esp32-20220618-v1.19.1.bin
• 烧录模式(Flash mode): From image file (keep)
• 勾选先删除后安装*(Erase flash before installing)*

接著单击安装

图 12 安装并更新 MicroPython

烧录完毕后就可以单击关闭，回到主画面，回弹出错误信息。主要是因为目前是下载模式并非调适模式，所以记得将ESP32-CAM的跳线帽移除，请参考图01。

图 13 Thonny 主画面

下图中 1. 移除后的跳线帽；2. 按下 reset 键重启 ESP32-CAM；3. Thonny 成功连接到 ESP32-CAM 中的 MicroPython

图 14 Thonny 连接 ESP32 成功的主画面

参考资料

• esptool.py，https://github.com/espressif/esptool
• ESP32 系列模组，https://www.espressif.com/zh-hans/products/modules/esp32
• ESP32-CAM 开发板，https://docs.ai-thinker.com/esp32-cam
• MicroPython downloads, https://micropython.org/download/
• Thonny, https://thonny.org/

ESP32 MicroPython 调整分区大小

【中文标题】ESP32 MicroPython 调整分区大小

【英文标题】：ESP32 MicroPython resize partitions

【发布时间】：2021-07-29 16:44:33

【问题描述】：

我正在使用 ESP32 和带有 Mu 的 MicroPython。 我的代码需要更多闪存空间，通常我会在 Arduino 菜单中选择“Huge APP”，这样会删除 OTA 和 spiff。

如何使用 MicroPython 固件做到这一点？我可以想象，可以通过终端，使用 esptool.py 或 Ampy，但无法弄清楚。

谢谢

【参考方案1】：

在 MicroPython 中更改分区没有简单的方法。您将需要修改分区 表并从源代码编译 MicroPython。这是设置 MicroPython 构建的方法 环境使用 Ubuntu 20.04.2。您可以使用适用于 Linux 版本 2 的 Ubuntu 的 Windows 子系统 20.04.2 也是如此。

如果您使用的是新安装的 Ubuntu 或 Windows，请使用 apt-get 更新和升级 Ubuntu Linux 子系统。

sudo apt-get -y update
sudo apt-get -y upgrade

使用 apt-get 安装所需的构建工具。

sudo apt-get -y install build-essential libffi-dev git pkg-config cmake virtualenv python3-pip python3-virtualenv

使用 git 克隆 esp-idf SDK repo 并安装 -- 这需要一段时间。

git clone --recursive https://github.com/espressif/esp-idf.git
cd esp-idf/
./install.sh

获取 esp-idf export.sh 脚本以设置所需的环境变量。重要的是 您获取文件而不是使用 ./export.sh 运行它。您需要先获取此文件 编译 MicroPython。

source export.sh
cd ..

使用 git 克隆 MicroPython 存储库。

git clone https://github.com/micropython/micropython.git

更新 git 子模块并编译 MicroPython 交叉编译器

cd micropython/
git submodule update --init
cd mpy-cross/
make
cd ..
cd ports/esp32

您可以通过编辑 ports/esp32 中的partitions.csv 文件来更改 ESP32 分区大小。那里 在更改 partitions.csv 文件时，您应该注意一些事项。 factory partition 是 MicroPython 应用程序所在的位置。这个分区必须足够大 MicroPython 固件，它必须放置在与 0x10000 (64K) 对齐的偏移处。 vfs 分区 是虚拟文件系统所在的位置。

通用 partitions.csv 文件针对 4MB 闪存设备配置，如下所示：

默认 partitions.csv 文件内容

# Notes: the offset of the partition table itself is set in
# $IDF_PATH/components/partition_table/Kconfig.projbuild.
# Name,   Type, SubType, Offset,  Size, Flags
nvs,      data, nvs,     0x9000,  0x6000,
phy_init, data, phy,     0xf000,  0x1000,
factory,  app,  factory, 0x10000, 0x180000,
vfs,      data, fat,     0x200000, 0x200000,

factory 分区从 0x10000（根据需要对齐到 64K）开始，大小为 0x180000。 这会将factory 分区的末尾放置在 (0x10000 + 0x180000) 或 0x190000 处。下一个 分区是vfs 分区，它从 0x200000 (2MB) 开始，大小为 0x200000 (2MB)。这 在factory 分区结束和vfs 分区开始之间留下 0x200000 - 0x190000 = 0x70000 或 448K 字节未使用的闪存。将未使用的闪存添加到factory 分区 导致新的factory 分区大小为 0x180000 + 0x70000 = 0x1F0000 或 64K 小于 2MB。

修改 partitions.csv 文件内容

# Notes: the offset of the partition table itself is set in
# $IDF_PATH/components/partition_table/Kconfig.projbuild.
# Name,   Type, SubType, Offset,  Size, Flags
nvs,      data, nvs,     0x9000,  0x6000,
phy_init, data, phy,     0xf000,  0x1000,
factory,  app,  factory, 0x10000, 0x1F0000,
vfs,      data, fat,     0x200000, 0x200000,

如果需要更多的“工厂”闪存空间，您可以减小vfs 分区的大小并 将其偏移量增加相同的量，然后将新释放的空间添加到工厂分区。

修改了 3MB 工厂分区和 960K 虚拟文件系统的 partitions.csv 文件内容 分区。

# Notes: the offset of the partition table itself is set in
# $IDF_PATH/components/partition_table/Kconfig.projbuild.
# Name,   Type, SubType, Offset,  Size, Flags
nvs,      data, nvs,     0x9000,  0x6000,
phy_init, data, phy,     0xf000,  0x1000,
factory,  app,  factory, 0x10000, 0x300000,
vfs,      data, fat,     0x310000, 0xF0000,

确定分区大小后，构建 MicroPython 固件。

make all

firmware.bin 文件将位于 build-GENERIC 目录中。如果您一直在运行其他 固件或已修改分区表，您必须在将新固件刷新到之前擦除 你的设备。设置 PORT= 为 ESP32 的 USB 串口。

make PORT=/dev/ttyUSB0 erase
make PORT=/dev/ttyUSB0 deploy

此时，您应该使用新的分区大小在 ESP32 设备上运行 MicroPython。 您可以使用以下方法通过 USB 端口连接到 REPL：

make PORT=/dev/ttyUSB0 monitor

【参考方案2】：

最简单的选择是使用带有 SPIRAM 的 ESP32 并使用支持它的固件之一。 虽然 LoBo 是第一个，但现在大多数 MicroPython 家族都很好地支持它。

https://micropython.org/download/esp32/

通用SPIRAM：esp32spiram-20210418-v1.15.bin

【参考方案3】：

我一直在搞同样的事情，只是还没有真正做到。

我在这里找到了用于不同固件内容的选项： https://github.com/loboris/MicroPython_ESP32_psRAM_LoBo

您可以选择一些预构建的固件选项，我发现它们的大部分内容非常有用。

如果这不是您想要的，我认为您需要使用 esptool 中的选项更改分区布局。

首先确保您使用的 ESP 具有正确的闪存大小分配。 （有些可以有我找到的外部芯片，不知道你用的是什么板）

我以前从未这样做过，所以我没有资格向您提供有关它的信息。

【讨论】：

LoBo 前叉很棒，但目前相当陈旧，不再维护。大多数（但不是全部）功能现已进入维护良好的家庭。