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ESP32開發環境，雜談

緣起

  1. 因為想學神經網路，做中學最快；我想紀錄曲柄的加速度和角速度，用神經網路判斷坐著或站著踩。這個應用顯然沒商業價值，感受一下神經網路的威力
  2. Arduino NANO BLE 33是很多EDGE AI都支援的開發版，資料標好丟Edge Impulse訓練神經網路，感受一下
  3. 不過BLE33插著USB記錄數據，可能線會被扯斷，這樣不行
  4. 我需要無線紀錄，ESP32C3我有10片，上頭有WIFI和SD卡，資料採集完存在裡面，再透過WIFI下載不是挺好的？來做吧；怎麼從NANO BLE 33拿到資料，後面再說吧


先前玩過的

ESP32C3我當一般MCU玩了一輪，結果無線傳輸我沒碰（笑）


這次要玩的

用酷酷的AI工具輔助，在ESP32 SDK點亮WIFI，跑起HTTP SERVER很簡單（SDK都有）


開發工具閒聊

好，這次我應該用哪套開發工具？選擇不少

  • Arduino
  • VSCODE + PlatformIO
  • VSCODE + 樂鑫插件
  • 樂鑫 Eclipse ENV
  • Docker build environment


Arduino

我打定主意用SDK，先排除Arduino


VSCODE + PlatformIO

PlatformIO運作正常，用起來很爽；他的Debugger就是該有的樣子

PlatformIO多封裝一層介面，包住SDK，用起來怪怪的反而難除錯，因為得同時看兩層；另外樂鑫並沒有官方支持，我在這個層次有點疑慮

Anyway，因為上次用過，這次就決定不用了（我想試試看別的口味）


VSCODE + 樂鑫插件

PlatformIO用起來真的舒服，樂鑫插件還是差了點，不過邏輯也算容易理解

  • C:\Espressif\SDK (SDK source code)
  • C:\USER\[name]\.espressif\, TOOLCHAIN (compiler, debugger, ...)

在VSCODE常用的命令都列好了，摸一摸倒不難

  • Start new project
    • 開新的專案，會把.gitignore都設定好
  • Run menuconfig
    • 可以設定SDK功能開關
  • Build，建構
  • Flash，燒Flash
  • Monitor，看Serial port
  • Debugger，很爛的debugger，連memory view都不能用，感覺很不爽的我
  • ESP-IF Terminal
    • 可以手敲idf.py，基本上能做所有事
    • 可以用idf.py openocd，再打idf.py gdb，有gdb想做什麼都可以

只要圍繞source code用VSCODE都算順，用起來還是像拼裝車

  • Project管理
  • 編輯source code
  • 編譯，燒錄，看serial port
  • 版本控制


關於JTAG

樂鑫JTAG叫ESPPROG，夜市小霸王尤教授送我一組，消耗4pins，ESP32C3也沒剩幾根腳了；J-Link搭配SEGGER OZONE debugger支援RISCV！我寫了E-Mail申請License，不過他還是得消耗4pins，不好用

ESP32C3讓USB D+/D-直連IC，用內建的JTAG和serial port最對味


ESP32C3的JTAG

ARM的SWD只有2pins，能非侵入式連上處理器，偷偷把記憶體讀出來，全程不干擾處理器，絲滑的體驗是行業頂尖標準。我每次摸到新處理器，都在尋找ARM的體驗。不過RISCV的JTAG我測了半天，也和AI工具反覆問，現在我的認知是

  • RISCV核心，JTAG連上去，core一定會停，沒法做到非侵入式attach
  • ESP32C3能把紀錄寫到某處，再透過JTAG不停機讀，做到類似SEGGER RTT效果

顯然ESP32C3的JTAG體驗沒那麼頂


我什麼時候需要JTAG？

思考本質的問題，我會需要什麼工具

  1. 板子剛點起來，從無到有，用JTAG除錯非常合理

  2. 軟體動起來，用printf()比起設斷點看expression舒服多了，看UART機會多一點

  3. 如果程式當掉（那就重新開機吧）；專業的debug要分析死因。ESP32 SDK有gdb stub，他會在錯誤處理函數，啟動UART等gdb連上去，看記憶體，暫存器，做屍體分析。如果工程師就在現場，或是凹了FAE來，這樣還不錯

  4. 測試團隊人在海外，搞不好還有時差，叫工程師遠端連線不現實；或是樂鑫FAE跑去客人現場分析會累死。把屍體存下來（memdump），發回去分析也是必備功能

只有(1)非得用JTAG不可；(2)是TRACE設計，下次再寫一篇討論；然後(3) & (4)也沒JTAG出場的份。所以我放下找尋ARM絲滑體驗的執念


樂鑫 Eclipse ENV

樂鑫 Eclipse 是官方維護的IDE，我當除錯器用。VSCODE編譯完的ELF檔塞過來，用起來就是debugger該有的樣子！

  • disasm
  • memory view
  • expression
  • symbol
  • breakpoint

把memory dump加上ELF塞給gdb重建當機現場，再用Eclipse就有GUI能分析。樂鑫會維護Eclipse到天荒地老，除非他們有更好的memory restore的方案

我沒刻意測試這一塊，AI工具說有我就相信了。這個基礎設施要有，才容易服務客人。所以投資時間在這裡不會虧


Docker build environment

過了五年，我當時做得垃圾般的專案還打得開嗎？我是不是得鎖定開發環境？還真的可以，VSCODE可以和Docker Image裡的工具互動。要在Windows/MAC跑Docker，會先有虛擬機跑Linux的開銷。我的MAC只有8G記憶體，跑VSCODE已經吃很凶了，別折磨他了

開發環境再多封裝一層，Debug難度會再拉高。樂鑫SDK已經把版本封裝得不錯，紀錄當下用的SDK版本，大概就差不多了，知道這條路存在，現階段這樣就好


結語

嵌入式開發的環境拼拼湊湊，而且不同時間點，感覺還不一樣。上次覺得PlatformIO香到不行，這次堅持用原汁原味SDK（笑）

Eclipse是嵌入式開發商的恩物，叫客人用command line是不行的。我這次深刻意識到memory dump分析很重要，以前都沒特別注意

所以這次我挑

  • VSCODE + 樂鑫插件，平常開發，版本控制，簡單的JTAG debugger
  • Eclipse GUI，比較難處理的問題，再來這裡查


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