ESP8266之NodeMCU固件编译

esp8266 nodemcu 固件

wybliw

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发布时间: 2020-09-02

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[TOC]

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## Node M C U介绍

NodeMCU是一款开源的固件，使用Lua脚本语言编程，入门简单，让用户能够像Arduino一样操作硬件IO口，比如：通过esp8266读取温湿度传感器数据，通过pwm控制小灯亮度，驱动OLED模块显示信息等。

**官方地址：** https://github.com/nodemcu/nodemcu-firmware
**在线编译地址：** https://nodemcu-build.com/

目前`NodeMCU V3.0.0`版本支持的模块如下图：

![nodemcu支持的模块](https://cf02.ickimg.com/bbsimages/202009/017d2280a15fcb4a69efdff26fedb569.png "nodemcu支持的模块")

在线编译，需要启用哪个模块，就在前面的框中打上勾。
但是在线编译版，我没有试成功。所以这里就介绍如何自己编译NodeMCU固件。

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## 编译环境搭建

### 所需的工具

* 64位的Ubuntu系统或者Ubuntu虚拟机
* NodeMCU固件SDK（上面的官网获取）

我使用的是64位Ubuntu虚拟机，虚拟机的安装，网上有很多教程，这里就不再赘述。
默认读者已经掌握linux基本命令，不熟悉linux命令的小白请先从网络上学习一些基本linux命令。

打开Ubuntu虚拟机，终端输入以下命令，获取NodeMCU固件SDK。

```bash
git clone https://github.com/nodemcu/nodemcu-firmware.git
```

第一次使用git工具，可能需要安装git工具，如下图：

![git](https://cf02.ickimg.com/bbsimages/202009/5ae7317121ed83746e2e91b0156b8a42.png "git")

按照提示输入`sudo apt install git` 命令即可安装。

NodeMCU固件SDK获取到后，进入`nodemcu-firmware`文件夹，大概如下图：

![目录](https://cf02.ickimg.com/bbsimages/202009/8f2fdebeb53b234ed3c5449cb818fcd5.png "目录")

**简单介绍一下目录：**
* `app` nodemcu主要文件夹，里面涉及lua，dht，http，json，u8g2等。
* `bin` 编译最终生成的固件文件在这里。
* `ld`  和链接相关的信息。
* `lua_examples` lua编程示例
* `tools` 交叉编译工具和其他工具等

**配置相关的文件：**
* `app/include` 目录下的 `user_config.h` 和 `user_modules.h` 文件。
* `app/include` 目录下的 `u8g2_fonts.h` 是OLED字体相关的。

### user_config.h文件说明

* 修改固件flash大小
默认是 `#define FLASH_4M`，编译出来的固件是适用于32Mbit Flash的ESP8266模块，比如：ESP-12F。或者启用`#define FLASH_AUTOSIZE`，自动探测Flash大小。
Flash大小对应的配置如下：

| Flash大小 | 宏定义配置 |
| --------- | -------- |
| 32Mbit    | FLASH_4M |
| 16Mbit    | FLASH_2M |
| 8Mbit     | FLASH_1M |

自己的模块Flash多大，就修改对应大小，这样编译的固件才能运行。

* 修改通信波特率

修改 `#define BIT_RATE_DEFAULT BIT_RATE_115200` 来实现不同的通信波特率。默认是115200。

* 固件数据类型：整形或浮点

取消`//#define LUA_NUMBER_INTEGRAL`前面的注释，启用整形固件。默认是浮点固件。

下面还有其他功能就不一一介绍了，有兴趣可自行编译调试。

### user_modules.h文件说明

`user_modules.h` 主要是固件相关模块的启用。
默认启用了 ADC、BIT、DHT、GPIO、I2C、MQTT、NET、SPI、TMR等。自己若要启用某个模块，只需取消模块前面的注释即可。
比如启用oled模块，只需启用u8g2即可，模块如下：

```c
#define LUA_USE_MODULES_U8G2
```

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### 固件的编译

固件配置好后，就开始编译，第一次编译，NodeMCU会自行下载交叉编译工具和其他工具。
**注：** 把自己的ESP8266交叉编译工具屏蔽掉（若果有的话），使用NodeMCU下载的交叉编译工具，否则可能会编译失败。

* 终端切到`nodemcu-firmware`根目录，开始编译
在终端输入`make`命令，第一次会先下载工具，喝一杯的功夫差不多就编译Ok。

* 编译成功如下图：
![编译成功](https://cf02.ickimg.com/bbsimages/202009/9089200edc7e0761a1b156397c5bf08a.png "编译成功")

* 编译成功后，能在`bin`目录下看到2个文件，`0x00000.bin`和`0x00000.bin`。
文件名就是烧录时，要设置的地址`0x00000`和`0x00000`。

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**可能遇到的问题：**
* 启用u8g2后，编译失败，如下：
![u8g2](https://cf02.ickimg.com/bbsimages/202009/801b7f372e9b1d60b73a55cd3a9d344d.png "u8g2")
这是由于固件没有下载u8g2库造成的，此时需要自行下载u8g2库，进入nodemcu的git官网。
进入`nodemcu-firmware/app/u8g2lib/`目录下，点击 `u8g2 @ 2ee84c8` 文件夹，网页会自动跳转到u8g2官网，复制u8g2下载地址。
返回ubuntu虚拟机，终端进入`nodemcu-firmware/app/u8g2lib/u8g2`目录下，输入命令：

```bash
git clone https://github.com/olikraus/U8g2_Arduino.git
```

下载u8g2库，下载完成后，将`U8g2_Arduino`目录下的所有文件剪切到上一级`u8g2`目录下，如下图：
![u8g2目录](https://cf02.ickimg.com/bbsimages/202009/83c6495f220d97273f6ce7c811b012c9.png "u8g2目录")

### 固件的烧写
固件编译成功后，就可以烧写到ESP8266模块中使用了。

**烧写所需要的工具：**
* 乐鑫官方工具：flash_download_tool_3.8.5

官方下载地址：https://www.espressif.com/zh-hans/support/download/other-tools ，找到 `Flash 下载工具` ，点击下载即可获取。

将编译好的固件复制到win系统的桌面，解压并打开Flash下载工具，选择`Developer mode` -> `ESP8266 DownloadTool`。

设置固件路径，烧录地址，SPI Mode，Flash Size，串口和波特率，如下图：

![烧录](https://cf02.ickimg.com/bbsimages/202009/7d445e975c5ed330597544a262351790.png "烧录")

先将ESP8266的GPIO0口下拉，使ESP8266上电能进入下载模式（具体说明请看乐鑫官方手册），然后将ESP8266模块通过串口下载器连接到电脑，点击Flash下载工具的`Start`按钮，即可下载固件。

下载成功如下图：

![下载成功](https://cf02.ickimg.com/bbsimages/202009/54d156a09e6816abbc5e24771727e39d.png "下载成功")

使用ESP8266单独的模块，接线稍微繁杂点；有条件的买个ESP8266开发板（NodeMCU开发板），20RMB左右。

我使用的是ESP8266烧录器，自动下载，兼容ESP-12S、12F和12E，ESP-07和07S等，方便更换ESP8266模块，如下图：

![ESPtest](https://cf02.ickimg.com/bbsimages/202009/d1b523c0d4bd501f91f54f52a9944dd0.jpg "ESPtest")

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### 启动NodeMCU固件

* 需要的工具软件：`ESPlorer`
官方下载地址：https://github.com/4refr0nt/ESPlorer
**注：**（可能要科学上网才能下载）

`ESPlorer`工具是用java写的，，需要安装java运行环境。
jre下载地址：https://www.java.com/zh_CN/download/

双击`ESPlorer.bat`或`ESPlorer.jar`都可以打开`ESPlorer`，设置串口和波特率，然后启动ESP8266，烧录后第一次启动时间长一点，如下图：

![启动图](https://cf02.ickimg.com/bbsimages/202009/1de1c5004b13441563e8b44694932d67.png "启动图")

等待`...`跑完后，就可进入nodemcu系统了，由于没有上传`init.lua`文件，所以提示`cannot open init.lua`。

编写一个init.lua文件上传到nodemcu试试效果。
新建文本文件，输入以下内容，保存为`init.lua`，注意文件后缀。

```lua
print("hello nodemcu!")
```

点击`ESPlorer`工具下面的`Upload`按钮，上传`init.lua`文件。
上传成功后，点击`Reset`按钮，重启nodemcu系统，如下图：
![hello](https://cf02.ickimg.com/bbsimages/202009/6488db43b1942b24ee5bb42d13d91da9.png "hello")

可以看到输出 `hello nodemcu`。

至此，固件编译完成。

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## 附录

### 离线版NodeMCU固件SDK和相关工具

**包含：**

* 已经下载好的nodemcu固件sdk
* ESPlorer工具
* Flash 下载工具

百度云：
链接：https://pan.baidu.com/s/1EJSnZp9SpfLwPjjZ_4tAbA
提取码：6666

== end ==

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wybliw 241天前...

占楼

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wybliw 240天前...

在执行 git clone https://github.com/nodemcu/nodemcu-firmware.git 命令时，clone 后加入 --recursive 选项，可以自动拉取子模块。

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