[嵌入式]嵌入式在线仿真平台 —— Wokwi 入门指南

[嵌入式]嵌入式在线仿真平台 ------ Wokwi 入门指南

对于想入门嵌入式或者远程办公没在公司的朋友来说，如果没有硬件，极大阻碍了开发，今天给大家分享一个在线网站，可以帮我们模拟硬件，辅助我们开发。

基本介绍

介绍：Wokwi 是一个在线的电子电路仿真平台，由 Uri Shaked 创建。它允许你在浏览器中直接模拟 ESP32、STM32、Arduino 等主流微控制器，并实时运行代码、观察电路行为。

功能类别	具体支持
芯片/开发板	ESP32（DevKit V1、S3、C3）、STM32（F103、NUCLEO系列）、Arduino（Uno、Nano、Mega）、Raspberry Pi Pico
外设与传感器	LED、按键、OLED/LCD 显示屏、DHT22 温湿度、超声波测距、Wi-Fi 仿真、蓝牙（BLE）、GPS 模块等
编程框架	Arduino (C++)、MicroPython / CircuitPython、ESP‑IDF、Rust
调试能力	调试能力串口监视器、虚拟逻辑分析仪、GDB 断点调试

在线使用：网站

1. 简单入门

打开浏览器，访问 https://wokwi.com
点击右上角头像，可直接使用 GitHub 账号登录（推荐，方便保存项目）
点击 "New Project"，选择目标开发板（如 ESP32 或 STM32）

面板介绍：

区域	作用
左侧	代码编辑器
左上方	文件管理器（管理 diagram.json等项目文件）
右侧	电路图可视化区（显示开发板、LED、传感器等元件的布局）
右下方	Serial Monitor（串口监视器，查看 Serial.print 输出）
右上方	▶️ 启动仿真、⏸️ 暂停、🔄 复位

注意：电路连接有两种方式：

通过编辑 diagram.json 文件实现，例如： $"led1:A", "esp:2", "green"\] 表示 LED 正极接 ESP32 的 GPIO 2 引脚。$

2. 项目实战

不给大家讲复杂的操作，只教大家如何使用这个平台，因此这里就选择嵌入式世界中的"Hello World"，即：点亮LED灯。

底层原理：本质就是产生电势差，LED正极接芯片的引脚，并让该芯片引脚输出高电平，LED负极接GND（地），即0，这样就存在一个高低电平，有一个电势差，LED灯就会被点亮。

PS：Wokwi 仿真中 LED 可省略电阻，但实际制作电路时，务必在 LED 正极与 GPIO 之间串联 220Ω 限流电阻。否则电流过大会烧毁 LED 或芯片

实战项目：ESP32 点亮 LED

最后完整项目链接🔗：https://wokwi.com/projects/464431280903798785

新建项目，访问 https://wokwi.com/projects/new/esp32 。创建之后默认会有开发板和初始化代码，点击运行，观察效果
编辑 diagram.json（电路连接）。可以通过直接改文件或者直接通过页面直接修改。下面我们演示页面直接修改

点击加号，添加LED灯
我们添加之后会发现diagram.json会同步修改

选中LED引脚，进行连线。我这里选择GPIO26作为正极，LED另一端直接接GND

官方文档：https://documentation.espressif.com/esp32-wroom-32e_esp32-wroom-32ue_datasheet_en.pdf

diagram.json：

json 复制代码

{
  "version": 1,
  "author": "Ziyi",
  "editor": "wokwi",
  "parts": [
    { "type": "board-esp32-devkit-c-v4", "id": "esp", "top": -163.2, "left": -71.96, "attrs": {} },
    {
      "type": "wokwi-led",
      "id": "led1",
      "top": -195.6,
      "left": -188.2,
      "attrs": { "color": "red" }
    }
  ],
  "connections": [
    [ "esp:TX", "$serialMonitor:RX", "", [] ],
    [ "esp:RX", "$serialMonitor:TX", "", [] ],
    [ "led1:A", "esp:26", "green", [ "v0" ] ],
    [ "led1:C", "esp:GND.1", "green", [ "v0" ] ]
  ],
  "dependencies": {}
}

编写main.cpp

cpp 复制代码

const int ledPin = 26;   // LED 正极连接 GPIO26；负极直接接地

void setup() {
  Serial.begin(115200);
  Serial.println("Hello, ESP32!");
  pinMode(ledPin, OUTPUT);   // 设置 GPIO26 为输出模式
}

void loop() {
  digitalWrite(ledPin, HIGH);   // 高电平，点亮 LED
  Serial.println("LED ON");
  delay(500);                   // 持续 500 毫秒

  digitalWrite(ledPin, LOW);    // 低电平，熄灭 LED
  Serial.println("LED OFF");
  delay(500);                   // 熄灭 500 毫秒
}

启动仿真，点击顶部 ▶️ Start Simulation。可以看到LED灯闪烁

实战项目：STM32 点亮 LED

最后完整项目链接🔗：https://wokwi.com/projects/464439559624093697

新建项目，访问 https://wokwi.com/projects/new/st-nucleo-l031k6 ，新建一个stm32项目
编辑 diagram.json（电路图）

json 复制代码

{
  "version": 1,
  "author": "Ziyi",
  "editor": "wokwi",
  "parts": [
    {
      "type": "board-st-nucleo-l031k6",
      "id": "nucleo",
      "top": -46.79,
      "left": -34.85,
      "attrs": {}
    },
    {
      "type": "wokwi-led",
      "id": "led1",
      "top": -70.8,
      "left": -197.8,
      "attrs": { "color": "red" }
    }
  ],
  "connections": [
    [ "$serialMonitor:TX", "nucleo:VCP_RX", "", [] ],
    [ "$serialMonitor:RX", "nucleo:VCP_TX", "", [] ],
    [ "led1:A", "nucleo:D13", "green", [ "v0" ] ],
    [ "led1:C", "nucleo:GND.2", "green", [ "v0" ] ]
  ],
  "dependencies": {}
}

编写 main.cpp

PB3是 STM32 芯片的 GPIO 引脚，而 D13 是开发板遵循 Arduino 接口定义的丝印标号。两者在硬件上通过 PCB 线路连通，因此控制 PB3 等同于控制D13 接口上的 LED。

官方手册：https://www.st.com.cn/resource/en/user_manual/um1956-stm32-nucleo32-boards-mb1180-stmicroelectronics.pdf

main.cpp：

cpp 复制代码

#include <Arduino.h>

void setup() {
  pinMode(PB3, OUTPUT);  // PB3对应D13引脚
}

void loop() {
  digitalWrite(PB3, HIGH); // 点亮 LED
  delay(1000);
  digitalWrite(PB3, LOW);  // 熄灭 LED
  delay(1000);
}

运行仿真。点击 ▶️ 后，LED 开始闪烁。

本地使用：插件

官方的云编译资源有限，如果没开订阅，可能比较耗时。如果习惯使用 VS Code + PlatformIO 进行嵌入式开发的，Wokwi 提供了官方插件，可以在离线环境下获得与在线版一致的仿真体验，且能直接使用你现有的编译产物（firmware.bin）。

1. 安装配置

插件安装：打开 VS Code

进入扩展商店（快捷键 Cmd+Shift+X）

搜索 "Wokwi Simulator"（发布者：Wokwi）

点击安装

获取许可证：插件需要免费许可证才能使用（只需一次）

在 VS Code 中按 F1，运行命令 Wokwi: Request a new License

浏览器会自动打开 Wokwi 官网，使用 GitHub 账号登录授权

授权成功后，VS Code 中会显示"License installed"

配置仿真项目，假设你已经有一个 PlatformIO 项目（例如 ESP32 或 STM32），编译后会在 .pio/build/xxx/ 目录下生成 firmware.bin 文件。
在项目根目录创建 wokwi.toml

toml 复制代码

[wokwi]
version = 1
# 相对路径指向 PlatformIO 生成的固件
firmware = '.pio/build/esp32dev/firmware.bin'    # 请根据实际开发板修改路径
elf = '.pio/build/esp32dev/firmware.elf'

可选 -- 创建 diagram.json

如果你需要自定义电路（添加 LED、传感器等），可以在项目根目录或 wokwi 文件夹中创建 diagram.json。若不创建，Wokwi 会使用默认的空白电路。

启动仿真

先用 PlatformIO 编译项目（点击底部状态栏的 ✓ Build）

按 F1，运行 Wokwi: Start Simulator

仿真窗口会在 VS Code 内部打开，点击 ▶️ 开始运行

2. 项目实战：中断计数器

通过VSCode + PlatformIO + Wokwi实现一个外部中断计数器的需求，每点击一次按钮，在我们松手时会计数，使计数器加1.

PlatformIO也为插件，直接在VSCode中安装即可，安装后左侧会出现PlatformIO的图标。

通过PlatformIO插件创建项目，填写对应项目名、开发框架、保存位置即可。
配置platform的配置文件，告知我们使用的芯片、框架类型
platform.ini

bash 复制代码

[env:nucleo_l031k6]
platform = ststm32
board = nucleo_l031k6
framework = arduino

配置wokwi文件，告知我们的编译好的程序路径，方便后续模拟
wokwi.toml:

toml 复制代码

[wokwi]
version = 1
firmware = '.pio/build/nucleo_l031k6/firmware.bin'
elf = '.pio/build/nucleo_l031k6/firmware.elf'

编写diagram.json文件，即：画电路结构

真实硬件按键会产生抖动，通常需要在中断服务程序中增加 20-50ms 的延时去抖，或使用状态机滤波。本例为仿真演示，在diagram.json仿真中设置了"bounce": "0"消除了抖动。

bash 复制代码

{
  "version": 1,
  "author": "Ziyi",
  "editor": "wokwi",
  "parts": [
    { "type": "board-st-nucleo-l031k6", "id": "nucleo", "top": 0, "left": 0, "attrs": {} },
    {
      "type": "wokwi-pushbutton",
      "id": "btn1",
      "top": 54.2,
      "left": -96,
      "attrs": { "color": "green", "bounce": "0", "key": "i" }
    }
  ],
  "connections": [
    [ "$serialMonitor:TX", "nucleo:VCP_RX", "", [] ],
    [ "$serialMonitor:RX", "nucleo:VCP_TX", "", [] ],
    [ "nucleo:D2", "btn1:2.r", "green", [ "h-25.25", "v10.81" ] ],
    [ "nucleo:GND.1", "btn1:1.r", "black", [ "h0" ] ]
  ],
  "dependencies": {}
}

编写src/main.cpp，程序的核心逻辑，即：如何实现我们的需求

cpp 复制代码

#include <Arduino.h>  // 必须包含，提供 pinMode, attachInterrupt 等定义
#include <stdint.h>

// 使用 volatile 确保编译器不会优化掉对 count 的访问
volatile uint32_t count = 0;

// 中断服务程序 (ISR)
// 注意：STM32 不需要 IRAM_ATTR，直接定义即可
void incrementCount() {
  count++;
}

// 辅助函数：安全地读取计数值
uint32_t getCount() {
  noInterrupts();       // 关闭中断
  uint32_t c = count;   // 复制数据
  interrupts();         // 开启中断
  return c;
}

void setup() {
  Serial.begin(115200);
  
  // 等待串口就绪（可选，防止启动时丢失首条日志）
  // 注意：某些 STM32 核心可能不支持 while(!Serial)，如果卡住可注释掉此行
  while (!Serial) {
    ; 
  }

  pinMode(2, INPUT_PULLUP);
  
  // 绑定中断
  // digitalPinToInterrupt 将物理引脚映射到中断号
  attachInterrupt(digitalPinToInterrupt(2), incrementCount, RISING);
}

void loop() {
  // 获取安全的计数副本
  uint32_t currentCount = getCount();
  
  // 仅在计数变化时输出，减少串口负载
  static uint32_t lastCount = 0;
  if (currentCount != lastCount) {
    Serial.print("Interrupt count: ");
    Serial.println(currentCount);
    lastCount = currentCount;
  }
  
  delay(100); // 主循环延时
}

执行Command+Shift+P 或 Ctrl+Shift+P或F1，打开VSCode命令行（），输入PlatformIO: Build命令，执行编译动作
编译完成后，会在.pio/build文件下生成目标文件
执行Wokwi: Start Simulator。开启模拟
点击按钮，在我们松手时，计数器对应值加1