編譯ESP32 MicroPython韌體

編譯ESP32 MicroPython韌體需要安裝下列工具軟體：

• 編譯與建立ESP32韌體的ESP-IDF（物聯網開發框架）
• Python 3和virtualenv套件
• 建置編譯環境的CMake

安裝必要的工具軟體

ESP-IDF是上海樂鑫科技官方提供的ESP32開發工具軟體，從專案原始碼網站的所有分支（branch）看來，目前最新版是4.3。ESP32 MicroPython專案說明頁面指出，目前的MicroPython韌體版本支援採用ESP-IDF v4.0.2, v4.1.1或v4.2編譯。

底下使用Windows 10 Linux子系統示範編譯ESP32 MicroPython。安裝ESP-IDF的過程會用到Python，首先確認Linux系統安裝的Python版本。筆者的Linux系統是Ubuntu 20.04 LTS，系統預先安裝了Python 3.8.5版：

如上圖所示，在這個Linux系統啟動Python直譯器的命令是“python3”。然而，ESP-IDF的安裝腳本將執行“python”命令而非“python3”，所以我們需要替python3命令設定一個名叫“python”的軟連結（相當於Windows的「捷徑」），避免發生「找不到python命令」之類的錯誤。

首先透過whereis命令確認python3的所在路徑，在筆者的電腦系統上，此路徑是“/usr/bin/python3”：

whereis python3

終端機操作畫面：

接著執行ln命令（代表“link”，連結）和-s參數，在“/usr/bin/”路徑建立一個名叫“python”的軟連結（symbolic link）：

sudo ln -s /usr/bin/python3 /usr/bin/python

如此一來，無論執行python或python3命令，都能啟動Python 3直譯器。

筆者使用的Ubuntu 20.04 LTS系統，預設並沒有安裝pip套件管理工具和virtualenv模組，需要執行底下的命令進行安裝：

sudo apt install python3-pip
pip3 install virtualenv

終端機操作畫面：

最後執行底下的命令安裝CMake工具，前置作業就準備好了：

sudo apt install cmake

編譯與安裝ESP-IDF工具

首先把ESP-IDF工具的原始碼複製到使用者家目錄，筆者複製的是v4.2分支：

cd ~
git clone -b v4.2 --recursive https://github.com/espressif/esp-idf.git

複製完成後，執行底下的命令編譯與安裝它：

cd esp-idf
./install.sh
source export.sh

./install.sh安裝腳本只需執行一次，但日後再次編譯ESP32韌體時，都要在esp-idf目錄底下執行一次source export.sh，因為這個腳本包含系統變數的設定敘述，例如，把ESP-IDF工具的所在路徑設定給IDF_PATH環境變數，將來編譯MicroPython韌體時，會透過這個變數執行ESP-IDF。

下載與編譯ESP32 MicroPython原始碼

執行底下命令，在使用者家目錄中新增一個esp32目錄，然後在其中複製、儲存MicroPython主分支（master）的原始碼：

cd ~
mkdir esp32
cd esp32
git clone -b master https://github.com/micropython/micropython.git

切換到micropython路徑，編譯交叉編譯器（cross compiler）：

cd micropython
make -C mpy-cross

最後，執行底下的命令複製並編譯“esp32”版本的子模組（submodules），然後建立ESP32 MicroPython韌體：

cd ports/esp32
make submodules
make

編譯完成的firmware.bin韌體檔將存放在~/esp32/micropython/ports/esp32/build-GENERIC/路徑裡面。執行底下的命令將它複製到Windows的D磁碟根目錄：

cp ~/esp32/micropython/ports/esp32/build-GENERIC/firmware.bin  /mnt/d/

使用Thonny Python IDE燒錄ESP32 MicroPython韌體

燒錄ESP32韌體可以使用樂鑫科技的Flash下載工具（Flash Download Tool，參閱：使用ESP32控制板（二）：燒錄MicroPython韌體），本文使用Thonny Python IDE示範。

選擇Thonny主功能表的「工具→選項」，切換到「直譯器」標籤頁，從中選擇 “ESP32 (MicroPython)” 直譯器以及連接埠，然後點擊右下角的「安裝或更新韌體」：

在底下的面板中，選擇開發板的序列埠（Port）、韌體檔（firmware.bin）的路徑和檔名，“Flash mode（快閃記憶體模式）”選擇Dual I/O，並且勾選“Erase flash before installing”（安裝前先清除快閃記憶體）選項：

韌體燒錄完畢後，關閉上面的面板，EP32開發板將會重置（reset），接著在互動環境（Shell）顯示MicroPython韌體的基本訊息。