在PC平台上使用Arduino C++库

Question

Arduino 有一些很好的 C++ 库，我想在 PC 平台上使用它们。另一个优点是可以在 PC 上测试和调试 Arduino 代码。在PC上进行调试要容易得多。

我特别喜欢的一个库是 String 库。https://www.arduino.cc/en/Reference/String

鉴于 Arduino 库是开源的，是否可以以某种方式将 Arduino String 库导入到 Visual Studio 等 C++ IDE 中？如何才能做到这一点？

Answer 1

在过去的三个月里，我一直在断断续续地解决这个问题，我花了几百个小时盯着我的电脑屏幕，尝试一些东西，记录结果，尝试其他东西（重复）。我在互联网上进行了大量的挖掘，但发现很少有关于这个主题的权威资源。话虽如此，这就是我发现的有效方法。需要注意的是，这些指令基于 ESP32 硬件。请注意，这仍然是一个正在进行的工作，因为还有一些清理工作要做。另请注意，这避免了必须执行手动/命令行任务，例如“makefile”。如果您以前使用过 Arduino IDE 环境，您可能会喜欢这一点。

首先介绍一下开发环境的一些细节：

• 安装 MS Visual Studio 社区版（免费）。我安装了“使用 C++ 选项进行桌面开发” （Visual Studio 链接）
• 请注意，我正在为 ESP32 模块开发代码。有许多不同的模块可供选择，它们成本低廉（分线板上约 7 美元），功能非常强大（与 Arduino 硬件相比），并且嵌入了蓝牙和 WiFi。如果您使用其他一些硬件，那么其余的一些步骤可能不适用/需要更改。
• 安装驱动程序（使用这些驱动程序是为了让 ESP32 自动分配一个 COM 端口）（Silabs 链接）
• 按照此链接中所述为 MSVS安装 VisualGDB （下载链接） ：（ VisualGDB 教程） 请注意，按照链接中所述下载 ESP32 工具链需要很长时间（一个小时？），请耐心等待。
• 请注意文件夹 \SysGCC\esp32 位于计算机上的位置（很可能位于 C 驱动器的根目录中）。这是您在上一步中安装的 ESP32 工具链。
• 作为 VisualGDB 教程中描述的 VisualGDB 安装步骤的一部分，您必须更改“路径映射”。此时安装提示我从 VisualGDB 下载 CMake.exe。在“绝对路径（以 / 开头）”字段中，您需要输入我上面描述的 SysGCC 的路径（我的是 C:\SysGCC\esp32）
• 此时，您应该能够将 ESP32 模块连接到计算机，并使用 VisualGDB 中的“新建嵌入式项目”向导来创建一个简单的项目。我一般选择“LEDBlink”。请注意，我使用的大多数 ESP32 板在 GPIO 2 上都有内置 LED，而不是 GPIO 5（这是向导中的默认设置）。

到目前为止，一切都很好。确认 LED 可以闪烁。拍手、高兴地大喊、喝杯啤酒，或者做任何你想庆祝的事情。此时，我们还没有真正做太多事情来帮助导入 Arduino 代码，所以这里才是真正的乐趣开始的地方。

• 记下 LEDBlink 项目文件夹在硬盘上的位置。
• 从Github 上的 Espressif下载适用于 ESP32 的 Arduino 内核。
• 将下载的 Arduino Core 中的所有 *.h、*.c 和 *.cpp 文件复制到 Blink 项目文件夹中，“variants”文件夹中的文件除外。我最终复制了 77 个文件。事实上，我所做的是首先创建一个名为“批量库”的新文件夹，将所有源文件和头文件复制到其中，以便更轻松地为每个项目执行此步骤。
• “variants”文件夹包含一系列子文件夹，每个子文件夹都包含一个名为“pins_arduino.h”的文件。您必须找到特定 ESP32 模块的文件夹，并将该特定的“pins_arduino.h”文件放入项目文件夹中。

• 在您的项目源代码中，添加以下行：

  #include "Arduino.h"
  

构建项目，您应该不会出现任何错误。请注意，在项目的 MSVS 解决方案资源管理器窗口中的“外部依赖项”下，您将看到复制到项目文件夹中的所有 *.h 文件的列表。这不会立即发生，但在 MSVS 应用程序的左下角，您会看到后台发生的一堆事情，解析文件等，然后会出现外部依赖项。

现在在 app_main() 中添加以下行：

    initArduino();
    Serial.begin(115200);

如果您重建项目，您将在链接过程中遇到一些错误，因为对 *.cpp 文件的所有文件引用尚未包含在您的项目中。

• 在解决方案资源管理器中，右键单击“源文件”和“添加现有项”，然后将所有 *.c 和 *.cpp 文件添加到您的项目中（不是 *.h 文件）

• 重建您的项目。您很可能会收到一些错误“(something).h：没有这样的文件或目录”。这是因为在撰写本文时，乐鑫提供的 Arduino 核心还不完整。在错误列表中，记下错误的文件位置，然后从解决方案资源管理器的项目中删除该文件。例如，我遇到以下错误：“vfs_api.h：没有这样的文件或目录”，并且错误位于文件SD.cpp中。所以我从项目中删除了SD.cpp。继续迭代此步骤，每次一个文件，直到获得没有错误的构建。删除文件时记下笔记（不要删除它们），以便在出现错误时可以将它们添加回来。您可能需要在此处进行一些额外的调试，具体取决于您添加到项目中的源文件。当您查看重建期间生成的错误列表时，请保持耐心并期待一些尝试和错误。当您的项目编译没有错误时，再喝一杯（或两杯）啤酒庆祝一下。

• 在您的项目源代码中，添加以下行：

  Serial.println("Hello World!");
  

我将其放入眨眼任务函数的 while(1) 循环中。LED 每次闪烁时，这行代码都会写入串行端口一次。由于 Serial.println 是一个 Arduino 函数，因此您可以放心，至少这个Arduino 库已启动并运行。我相信您应该能够向您的项目添加更多#includes（例如Wire.h）并以相同的方式继续（但现在请等待）。

• 重建并上传到 ESP32。打开串行端口监视器（MSVS 窗口顶部附近的按钮，COM 端口下拉菜单的右侧）并验证您是否收到“Hello World！” LED 闪烁时显示消息。

现在，在您对将所有库、头文件和源文件“转储”到我的项目文件夹中感到悲伤之前，我意识到这不是最佳实践。如果您按照我的建议创建了“批量库”文件夹，您应该能够更好地组织您的项目。这为读者留下了一个简单的步骤。

由于该解决方案依赖于 ESP32 硬件和 VisualGDB，因此并不适合所有人。然而，它可以让您摆脱 Arduino IDE 幕后发生的“神秘”，并让您为更好的源代码控制和项目开发奠定基础。有关相关讨论，请参阅sysprogs.com 上的此链接。