前言
最近虚拟机越用越卡，硬盘占用空间越来越大，整理了磁盘碎片也于事无补。那就重新搭建一遍环境，记录一下，以供交流学习。本文基于 Ubuntu 20.04 和 ESP-IDF 5.1，搭建 ESP32 最新代码的编译环境。
1 安装准备
(1) 编译 ESP-IDF 需要以下软件包支持，输入指令进行安装；
sudo apt-get install git wget flex bison gperf python3 python3-venv python3-setuptools cmake ninja-build ccache libffi-dev libssl-dev dfu-util libusb-1.0-0
(2) 输入 Y/y，继续安装，直到所有软件包安装完成。
以上软件包安装成功以后，我们还需要确定两个软件包的版本是否满足 ESP-IDF 的需求。
1.1 Python版本
目前，ESP-IDF 4.3 以上的版本都是基于 python3 进行构建。所以我们需要检查一下 python3 有没有安装成功。输入指令查看：
python3 --version
当输出 Python 3.8.10 时，python3 软件包安装成功。如果输出 Python 2.x.x，那么需要重新输入命令安装 python3，或者去 python 官网下载软件包手动安装。
1.2 Cmake版本
使用 ESP-IDF (5.1) 需要 CMake 3.16 或以上版本，输入指令查看：
cmake --version
当输出 cmake version 3.16.3 （高于 3.16）时，camke 软件包安装成功。
2 获取 ESP-IDF
在围绕 ESP32 构建应用程序之前，需要先获取乐鑫提供的软件库文件 ESP-IDF 仓库。
获取 ESP-IDF 的本地副本：打开终端，切换到要保存 ESP-IDF 的工作目录，使用 git clone 命令克隆远程仓库。
(1) 打开终端，输入以下命令：
mkdir -p ~/esp cd ~/esp git clone --recursive https://github.com/espressif/esp-idf.git
ESP-IDF 将下载至 ~/esp/esp-idf。
(2) clone 完成后，输入命令查看当前分支状态；
git status
当提示：nothing to commit,working tree clean，表示代码 clone 成功。
如果有同学代码 clone 失败，由于占用过多篇幅，这里不做介绍，感兴趣的可以参考：
git submodule update --init --recursive失败的处理办法
3 设置工具
除了 ESP-IDF 本身，还需要为支持 ESP32 的项目安装 ESP-IDF 使用的各种工具，比如编译器、调试器、Python 包等。
(1) ESP32 官方为我们提供了安装脚本 install.sh，输入以下指令安装：
1. cd ~/esp/esp-idf 2. export IDF_GITHUB_ASSETS="dl.espressif.com/github_assets" 3. ./install.sh esp32
(2) 上述命令仅仅为 ESP32 安装所需工具。如果需要为多个目标芯片开发项目，则可以一次性指定多个目标，如下所示
cd ~/esp/esp-idf export IDF_GITHUB_ASSETS="dl.espressif.com/github_assets" ./install.sh esp32,esp32s2
(3) 如果需要一次性为所有支持的目标芯片安装工具，可以运行如下命令：
1. cd ~/esp/esp-idf 2. export IDF_GITHUB_ASSETS="dl.espressif.com/github_assets" 3. ./install.sh all
(4) 当提示：All done! You can now run: . ./export.sh，表示工具安装成功。
（目前，作者开发的硬件平台仅限于 esp32，所以这里指定目标芯片为 esp32）
ESP-IDF 工具安装器会下载 Github 发布版本中附带的一些工具，如果访问 Github 较为缓慢，可以设置一个环境变量，从而优先选择 Espressif 的下载服务器进行 Github 资源下载。
（上述我们已经使用了：export IDF_GITHUB_ASSETS="dl.espressif.com/github_assets"）
(5) 上述所有工具安装在用户根目录下的 .espressif 隐藏文件夹中。在用户根目录下，我们使用快捷键 CTRL+H 显示所有隐藏文件和文件夹，进入文件夹，如下所示：
4 设置环境变量
此时，刚刚安装的工具尚未添加至 PATH 环境变量，无法通过“命令窗口”使用这些工具。因此，必须设置一些环境变量。这可以通过 ESP-IDF 提供的另一个脚本进行设置。
4.1 官方命令
(1) 在需要运行 ESP-IDF 的终端窗口运行以下命令：
. $HOME/esp/esp-idf/export.sh
当提示：Go to the project directory and run: idf.py build，表示环境设置有效。
4.2 别名设置
这样比较麻烦，每次获取 esp-idf 环境，都需要输入一大段命令。我们可以为执行 export.sh 创建一个别名，具体步骤如下：
(1) 使用 gedit 打开 .bashrc 配置文件；
sudo gedit ~/.bashrc
粘贴完成后，使用 CTRL+S 快捷键保存内容，然后点击右上角“x”，关闭 .bashrc 文档。
(3) 输入指令，刷新配置环境并重启；
1. source ~/.bashrc 2. reboot
(4) 重启后，输入指令，查看环境配置；
get_idf
这样我们可以在任何终端窗口中运行 get_idf 来设置或刷新 esp-idf 环境。
5 开始创建工程
我们可以从 ESP-IDF 中 examples 目录下的 get-started/hello_world 工程开始。
输入以下指令，将 get-started/hello_world 工程复制至本地的 ~/esp 目录下：
1. cd ~/esp 2. cp -r $IDF_PATH/examples/get-started/hello_world .
6 连接设备
(1) 输入命令，查看系统默认 USB 设备名；
sudo ls /dev/tty*
(2) 将 ESP32 开发板连接到 PC（虚拟机中），输入指令查看开发板使用的串口；
一般设备名称的最后一个，就是 ESP32 开发板在虚拟机上映射的串口名称（如 ttyUSB0 或者 ttyACM0）。记住该串口名，后续烧录和监控中需要使用。
7 配置工程
进入 hello_world 目录，设置 ESP32 为目标芯片，然后运行工程配置工具 menuconfig。
1. cd ~/esp/hello_world 2. idf.py set-target esp32 3. idf.py menuconfig
当提示：Configuring done...，表示目标芯片设置成功。
可以使用 menuconfig 设置项目的具体变量，包括 Wi-Fi 网络名称、密码和处理器速度等。
hello_world 示例项目会以默认配置运行，因此在这一项目中，可以跳过使用 menuconfig 进行项目配置这一步骤。
8 编译工程
使用以下指令，编译烧录工程：
idf.py build
运行以上指令可以编译应用程序和所有 ESP-IDF 组件，接着生成引导加载程序(bootloader.bin)、分区表(partition-table.bin)和应用程序二进制文件(xxxx.bin)。
如果一切正常，编译完成后将生成 .bin 文件。
9 烧录到设备
(1) 运行以下指令，将刚刚生成的二进制文件烧录至 ESP32 开发板：
idf.py -p /dev/ttyUSB0 flash
(2) 如果一切顺利，烧录完成后，开发板将会复位，应用程序 “hello_world” 开始运行；
10 监视输出
可以使用 idf.py -p PORT monitor 命令，监视 “hello_world” 工程的运行情况。注意，不要忘记将 PORT 替换为第 6 步查看的串口名称。
(1) 输入指令，监控开发板运行状况：
idf.py -p /dev/ttyUSB0 monitor
运行该命令后，IDF 监视器 应用程序将启动：
(2) 在启动日志和诊断日志之后，看到打印的 “Hello world!” 了；
可使用快捷键 Ctrl+]，退出 IDF 监视器。
11 清除工程
当我们需要清除刚刚编译和配置的文件时，ESP-IDF 提供了两种清除指令。
11.1 idf.py clean
可以使用 idf.py clean 命令从生成目录中删除项目生成输出文件。
该项目将在下次构建时被完全重建。使用这个方法并不会删除构建文件夹中的 CMake 配置输出。
11.2 idf.py fullclean
运行此命令将删除整个 "build" 目录的内容。这包括所有的 CMake 配置输出。下次构建项目时，CMake 将从头开始配置它。注意，这个选项会递归地删除构建目录中的所有文件，所以要小心使用。项目配置不会被删除。
总结
完成以上 ESP-IDF 编译环境的搭建和 hello_world 工程的编译—>下载—>运行—>监控。恭喜，您已完成 ESP32 的入门学习！
