ESP-IDF
概述
ESP-IDF 是乐鑫官方的物联网开发框架,适用于 ESP32、ESP32-S、ESP32-C 和 ESP32-H 系列 SoC。它基于 C/C++ 语言提供了一个自给自足的 SDK,方便用户在这些平台上开发通用应用程序。ESP-IDF 目前已服务支持数以亿计的物联网设备,并已开发构建了多种物联网产品,例如照明、消费电子大小家电、支付终端、工控等各类物联网设备。
ESP32-S Series SoC 芯片支持以下功能:
- 2.4GHz Wi-Fi
- 低功耗蓝牙
- 高性能Xtensa 32位LX7双核处理器
- 运行RISC-V或FSM内核的超低功耗协处理器
- 多种外设
- 内置安全硬件
- USB OTG接口
- USB串口/JTAG控制器
环境配置步骤可参考:快速入门 - ESP32-S3 - — ESP-IDF 编程指南 v5.3.2 文档
软件组件和功能
参考文档:
ESP-IDF编程指南:ESP-IDF 编程指南 - ESP32-S3 - — ESP-IDF 编程指南 v5.3.2 文档
ESP-Matter SDK
概述
Matter 是由 CSA(Connectivity Standards Alliance,连接标准联盟)发起,在行业领导者的参与和承诺下定义的智能家居行业统一标准,旨在为智能家居设备提供安全可靠的无缝连接。Matter 是基于 IP 的连接协议,支持通过 Wi-Fi、以太网和 Thread (IEEE 802.15.4) 进行数据传输,并使用 Bluetooth LE 进行配网。
参考资源:乐鑫 Matter 方案|乐鑫科技
Matter SDK架构
官方开源的Matter SDK
开源的 Matter SDK 是由 CSA 成员公司与社区共同对 Matter 协议进行的开发实现,不仅提供了设备实现,还包含安卓和 iOS 控制器的实现。该 Matter SDK 能够提供对乐鑫 ESP32 全系芯片的支持。
乐鑫Matter SDK
乐鑫 Matter SDK 基于官方开源的 Matter SDK 开发,包含简单易用的 API 和所需的量产工具,支持用户基于乐鑫 SoC 构建与 Matter 兼容的设备。该 SDK 还定义了定期发布与支持策略,以有效维护现场部署的设备。
ACK SDK for Matter
乐鑫为亚马逊的 Alexa Connect Kit (ACK) SDK for Matter 提供技术支持,使其能够在乐鑫 SoC 上稳定运行。ACK SDK for Matter 可用于构建兼容 Matter 的物联网设备,便于用户通过利用亚马逊的软件,来简化设备的开发和管理。该 SDK 目前支持基于乐鑫的 ESP32-C3 和 ESP8685 模组构建 Wi-Fi 终端设备,flash 最少为 4MB。
ESP-Mastter源码:
GitHub - espressif/esp-matter: Espressif's SDK for Matter
ESP-BLE-MESH
概述
ESP-BLE-MESH 是乐鑫开源的蓝牙 mesh 协议栈,已通过蓝牙技术联盟 (SIG) 全功能认证,支持 Bluetooth® Mesh Specification v1.0.1 中规定的所有功能与应用模型。使用 ESP-BLE-MESH 技术,可以和全球不同厂商、不同类型的标准蓝牙 mesh 设备互相通信,协同工作。现有的几十亿 Bluetooth LE 设备,只要芯片资源允许,理论上都有机会通过 OTA 升级支持蓝牙 mesh 功能,这是 ESP-BLE-MESH 发展的优势,也是蓝牙 mesh 得以推广和普及的关键。
快速入门参考手册:ESP-BLE-MESH - ESP32 - — ESP-IDF 编程指南 latest 文档
功能特性
Zephyr® for Espressif
概述
Zephyr RTOS 是一款专为物联网 (IoT) 和嵌入式应用优化设计的实时操作系统。作为领先的 Wi-Fi 和蓝牙解决方案供应商,乐鑫将不断增强和优化 Zephyr,使其在乐鑫硬件平台上实现无缝集成,为多种物联网设备提供广泛支持。
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开源项目
Zephyr RTOS 由 Linux 基金会管理,依托活跃的开发者社区推动发展。通过协作确保其在各类硬件平台上具备良好的可扩展性、模块化设计和卓越性能。
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面向量产
得益于强大的开发支持和社区的持续贡献, Zephyr RTOS 已成功应用于多款产品中。它提供可扩展、安全且可靠的实时性能,适用于各类 IoT 和嵌入式应用。
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上游开发与支持
乐鑫积极采用开源模式,参与 Zephyr RTOS 的开发并提供社区支持。这种方式不仅推动了新功能的开发与集成,保障系统稳定,还为开发者打造了一个知识共享、资源互通的协作环境。
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嵌入式操作系统
乐鑫将 Zephyr RTOS 作为其设备的补充实时操作系统,丰富了软件产品组合。Zephyr RTOS 可广泛应用于从消费电子到工业自动化的各种 IoT 和 AIoT 场景,为开发者提供 了可靠且易于定制的解决方案。
软件组件与功能
Zephyr 是一个多功能、全面的实时操作系统,支持多种硬件供应商。它采用专门开发的硬件抽象层 (HAL) 来支持乐鑫设备。使用 Zephyr 开发乐鑫设备的开发者可以直接使用熟悉的 API 构建应用程序,而无需深入了解底层硬件的细节。
详情参考:
https://www.espressif.com.cn/zh-hans/sdks/esp-zephyr
ESP-Arduino
概述
Arduino 是一个集成了软硬件的开源电子原型平台,以其易用性和灵活性而著称。借助 Arduino,用户可以通过集成传感器、执行器等电子元件来构建交互式项目。Arduino 的简洁性和可扩展性使其成为原型开发、嵌入式系统开发以及创客教育等多个领域的优先选择。
- 开源环境
Arduino 软件,包括其核心库和集成开发环境 (IDE),均遵循 GNU 宽通用公共许可证 2.1 (GNU Lesser General Public License v2.1) 的授权条款。这一许可允许所有用户参与到 Arduino 软件的修改和分发,促进了开源社区的协作与创新。
- 乐鑫Arduino内核
Arduino 内核是一套软件组件,为开发者提供了在 Arduino 开发环境中与硬件交互并进行编程的能力。自 2016 年起,乐鑫便开始研发适用于乐鑫芯片的 Arduino 内核,以确保开发者能够充分利用乐鑫芯片的功能,推动创新项目的发展。
- 原型设计
Arduino 提供了一个用户友好的平台,极大地简化了开发流程。得益于其广泛的开源特性、丰富的库支持及强大的社区资源, Arduino 使得产品、服务和业务的快速定制与迭代成为可能,促进了创新项目的高效实施和持续优化。
- 生态系统
Arduino 拥有一个充满活力的社区,汇集了众多内容创作者、行业专家以及开发者。无论是初学者还是资深开发人员,都能在这个社区中找到丰富的文档、视频、项目、教程和媒体资源,从而获得全方位的开发支持。
- 从原型到量产
乐鑫将 Arduino Core 无缝集成到 ESP-IDF 项目中,支持在 ESP-IDF 的基础上使用 Arduino 生态系统。这种集成能够让用户从原型开发到量产的过程中平稳过渡,逐步迁移项目的部分功能,并继续按需使用 Arduino 库。
软件特性组件与特性
适用于乐鑫设备的 Arduino 包括两款:ESP32 Arduino 内核及 ESP-IDF Arduino 组件。这两款产品均基于 ESP-IDF 构建。
详情参考:
https://www.espressif.com.cn/zh-hans/sdks/esp-arduino
ESP-Mesh-Lite
Wi-Fi Mesh 是一种能够大幅提高 Wi-Fi 信号覆盖范围的无线网络系统。乐鑫基于 Wi-Fi 协议推出了 Wi-Fi Mesh 组网方案 ESP-Mesh-Lite,支持分布在室内、室外大范围内的大量设备均接入同一个网络,能够为用户带来快速、稳定、安全的 Wi-Fi 覆盖。ESP-Mesh-Lite 支持乐鑫 ESP32、ESP32-C、ESP32-S 等系列 Wi-Fi SoC,适用于智能家庭、智能灌溉、植物照明、太阳能发电等需要多设备组网部署和群控的自动化场景。
ESP-Mesh-Lite网络架构
ESP-Mesh-Lite 网络架构基于无线自组网的概念,旨在构建一个灵活、可靠的物联网组网方案。以下是 ESP-Mesh-Lite 网络架构和传统 Wi-Fi 网络的工作原理对比。图中的虚线表示设备可能的连接路径,具体会根据信号强度和设备层级等因素来选择其父节点。
传统Wi-fi网络
传统 Wi-Fi 网络中,所有终端设备入网时,都需要与路由器直接相连。这使得 Wi-Fi 的覆盖区域受到路由器位置的限制,可接入终端设备的数量也受到路由器容量的限制。
乐鑫ESP-Mesh-Lite网路
乐鑫 ESP-Mesh-Lite 网络中,所有终端设备均可以和相邻设备相连,无需受限于路由器的位置和容量。这种网络架构不仅能够使 Wi-Fi 覆盖区域更广,而且支持接入更多设备。
Mesh-Lite 协议介绍:https://github.com/espressif/esp-mesh-lite/blob/master/components/mesh_lite/User_Guide_CN.md
核心优势
- 自组网络和网络自愈
终端设备会自动连接信号强的节点组成 ESP-Mesh-Lite 网络。网络中任意节点断开时,其他节点也会自动重新连接,以实现网络自愈。这一机制保证了 Mesh 网络中某些设备发生故障时,其他设备仍能稳定联网。
- 高吞吐量
终端设备会自动连接信号强的节点组成 ESP-Mesh-Lite 网络。网络中任意节点断开时,其他节点也会自动重新连接,以实现网络自愈。这一机制保证了 Mesh 网络中某些设备发生故障时,其他设备仍能稳定联网。
- 多设备联网
ESP-Mesh-Lite 网络允许不同类型的 Wi-Fi 设备接入,并支持各设备直接访问互联网。
- 易于部署和拓展
ESP-Mesh-Lite 网络无需网关或边界路由器,且网络中的任意设备均可以和相邻设备相连,因此易于不断拓展网络覆盖范围。
- 快速迁移
用户仅需添加 ESP-Mesh-Lite 初始化和修改配网,即可快速将 ESP-Mesh-Lite 迁移至原有 Wi-Fi 应用,降低了开发和维护的成本。
- 通信安全
用户仅需添加 ESP-Mesh-Lite 初始化和修改配网,即可快速将 ESP-Mesh-Lite 迁移至原有 Wi-Fi 应用,降低了开发和维护的成本。
ESP-Mesh-Lite & ESP RainMaker
将 ESP-Mesh-Lite 组网方案与乐鑫 AIoT 私有云平台 ESP RainMaker 相结合,不仅能够对设备进行本地控制,还能通过 APP 实现低延迟的云端远程控制。方案还支持对 Mesh 网络中的设备进行群组管理,并远程群控,以实现场景自动化、氛围设置、定时开关等功能。
ESP RainMaker
ESP RainMaker 是一个轻量级的 AIoT 云计算软件,与 AWS 无服务器架构高度集成,支持客户以极少的代码构建、开发和部署具有高安全性的定制 AIoT 解决方案。
- 易维护性
无服务器架构
- 安全可靠
设备、APP和云之间的通信均有安全保障
- 可扩展性
支持根据客户需求进行多元拓展
- 高性价比
采用随增随付计费模式
- 高通用性
支持多样的定制产品
- 私有部署
客户通过部署私有云,独立掌握数据所有权和管理权
ESP RainMaker说明:
https://rainmaker.espressif.com/zh-hans/
https://rainmaker.espressif.com/zh-hans/docs/intro
总结
本篇主要整理一下官方提供的SDK的用途和使用场景,以前用mircopython做测试,后续计划使用官方SDK进行开发