实验1: Arduino IDE 安装与 ESP32 环境配置

一、实验准备

1.1 硬件准备

• 计算机（Windows/Mac/Linux）
• ESP32 开发板
• Micro-USB 数据线
• 可选：外设组件（LED、电阻、面包板等）

1.2 软件准备

• Arduino IDE 安装包
• 稳定的网络连接（用于下载开发板支持包）

二、Arduino IDE 安装步骤 (Windows)

2.1 下载安装包

• 访问 Arduino 官网（或在提供的文件中找到 Windows_64 安装包）。
• 选择 Windows 安装包。
• 可选：选择 Windows ZIP 非安装版（便携式）。

2.2 安装过程

• 运行下载的 exe 安装文件。
• 同意许可协议。
• 选择安装组件（建议全选）：
  • 安装 Arduino IDE
  • 创建开始菜单快捷方式
  • 创建桌面快捷方式
  • 关联 .ino 文件
• 选择安装路径（默认：C:\Program Files (x86)\Arduino\；也可更改为 D 盘）。
• 等待安装完成。
• 安装 USB 驱动（如提示）。

2.3 首次启动配置

• 启动 Arduino IDE。
• 设置界面语言：File → Preferences → Language。
• 配置编辑器字体和大小：File → Preferences。

三、ESP32 开发环境配置

3.1 添加 ESP32 开发板支持

a. 打开首选项设置

File → Preferences（或 Ctrl+Comma），找到 "Additional Boards Manager URLs"。

b. 添加 ESP32 开发板管理器 URL

添加以下 URL（可同时添加多个，用逗号分隔）：

https://raw.githubusercontent.com/espressif/arduino-esp32/gh-pages/package_esp32_index.json

c. 安装 ESP32 开发板支持包

• 工具 → 开发板 → 开发板管理器。
• 搜索 "esp32"。
• 选择 "esp32 by Espressif Systems"。
• 点击安装（选择最新稳定版本）。
• 等待安装完成（需要较长时间，约 10-30 分钟）。

3.2 安装 USB 驱动 (Windows)

需要下载并安装 CP210x 驱动（可在文件夹中的压缩包找到）。下载后点击安装即可。

3.3 配置 ESP32 开发环境

a. 选择开发板

工具 → 开发板 → ESP32 Arduino → 选择对应型号。

b. 重要配置项

在工具菜单（Tools）中配置：

• Upload Speed: 921600（或 115200）
• Flash Frequency: 80MHz
• Flash Mode: QIO
• Partition Scheme: Default 4MB with spiffs
• Core Debug Level: None
• PSRAM: Disabled（如开发板无 PSRAM）

四、测试环境配置

4.1 基础连接测试

• 连接 ESP32 开发板：使用 Micro-USB 线连接电脑。
• 观察设备管理器/系统信息确认串口识别。
• 选择串口：工具 → 端口 → 选择对应 COM 端口（Windows）。

4.2 上传测试程序

a. 创建测试程序

新建文件，输入以下代码（功能：验证 Arduino IDE + ESP32 环境是否配置成功）：

void setup() {
  // 初始化串口通信
  Serial.begin(115200);
  // 初始化板载LED引脚为输出模式
  pinMode(2, OUTPUT); 
}

void loop() {
  Serial.println("Hello ESP32!");
  digitalWrite(2, HIGH);   // 点亮LED
  delay(1000);              // 等待1秒
  digitalWrite(2, LOW);    // 熄灭LED
  delay(1000);              // 等待1秒
}

b. 上传程序

• 点击 "→" 上传按钮。
• 观察上传过程（可能需要按住 BOOT/EN 按钮）。
• 成功提示："Done uploading"。

c. 观察结果

• 串口监视器： 点击右上角 "Serial Monitor"，设置波特率为 115200，观察输出信息。
• 硬件现象： ESP32 板载 LED 每秒闪烁一次。

五、常见问题解决

5.1 上传失败问题

问题1： A fatal error occurred: Failed to connect to ESP32

解决： 按住 BOOT 按钮，点击上传，当出现 "Connecting..." 时松开。

问题2： Timed out waiting for packet header

解决： 降低上传波特率（921600 → 115200）。

5.2 驱动问题

问题： 端口不显示或显示为未知设备

解决：

1. 检查 USB 线是否支持数据传输。
2. 重新安装 USB 驱动。
3. 尝试不同 USB 端口。

5.3 编译问题

问题： 编译错误，缺少库文件

解决：

1. 清理临时文件（项目 → 清理）。
2. 重启 Arduino IDE。
3. 重新安装 ESP32 开发板支持。