创客开发入门(三)Arduino IDE 开发环境

**硬件开发环境：**ESP32S3 开发板，电脑（Windows 系统），USB Type-C数据线

一、 Arduino IDE下载安装

1、Arduino IDE 2.x 下载

当前主流版本为 Arduino IDE 2.x ，替代老旧 1.x 版本，支持自动补全、调试、新版界面。 Arduino IDE2.x 版本支持 Win10 及以上系统，是官方主要维护更新的版本。Arduino IDE2.x 软件安装包可以直接从官网下载，地址为：

https://www.arduino.cc/en/software

进入官网软件下载页面后，找到 Arduino IDE2.x 软件安装包下载栏目，下载你电脑操作系统对应的Arduino IDE版本。

2、Arduino IDE 2.x 安装

1. 下载 arduino‑ide_xxx_Windows_64bit.exe**，双击运行**
2. 同意许可协议 → 选择用户（全部用户 / 当前用户）→下一步
3. 可修改安装路径，建议不要放 C 盘系统目录
4. 组件全部默认勾选（ USB 驱动务必勾选 ），点击安装
5. 等待完成，勾选运行 Arduino IDE，点完成。

首次打开 Arduino IDE2.x 软件，会提示安装一些软件库和驱动，例如 Adafruit Industries LLC端口(COM和LPT)、Arduino srl 的 Arduino USB Driver等。

二、 Arduino IDE 界面功能介绍

Arduino IDE2.x具有项目创建、程序代码编辑、调试、编译、上传、软件库管理、开发板管理等功能。整体分为：顶部菜单栏、顶部快捷工具栏、左侧侧边栏、中间代码编辑器、底部输出控制台、右下角状态栏 六大区域。界面如下图所示：

1、 顶部菜单栏

（1） 文件

• 新建：创建新项目（Arduino 项目叫草图 Sketch）
• 打开 / 保存 / 另存为：管理代码文件
• 示例：官方自带大量示例代码（Blink 闪烁、传感器示例等）
• 首选项 ：设置语言、主题、草图保存路径、附加开发板管理器地址（装 ESP32/ESP8266 必用）

⚠️项目路径不能有中文、空格，否则编译报错

（2） 编辑

复制、粘贴、撤销、查找替换、代码缩进、注释 / 取消注释。

（3） 项目

• 验证：编译代码，检查语法错误
• 上传：编译并烧录程序到开发板
• 包含库：快速导入已安装库，也可导入 zip 格式离线库

（4） 工具

• 开发板：选择板子型号（Uno、Nano、ESP32）
• 端口：选择串口 COM 号
• 管理库：打开库管理器
• 开发板管理器：安装 ESP32 等第三方板支持包
• 自动格式化：一键美化排版代码
• 串口监视器、串口绘图仪：调试工具

（5） 视图

控制侧边栏、底部面板显示 / 隐藏，切换深色 / 浅色主题。

（6） 帮助

官方文档、版本信息。

2、顶部快捷工具栏

1. ✅ 验证（对勾） ：仅编译，检查代码有没有语法错误，不下载到板子 。快捷键 Ctrl+R
2. ➡️ 上传（向右箭头） ：编译 + 把程序烧录进开发板。快捷键 Ctrl+U
3. 🐞 调试 ：硬件断点调试；Uno/Nano/ESP32 基本不支持，大部分时候灰色不可点
4. 选择开发板和端口：下拉框，快速切换板子型号、串口 COM 口；插 USB 后会自动识别开发板。

上传前必须确认这里板子型号、端口都选对！

3、左侧侧边栏

1. 📂 项目文件夹（Sketchbook）：浏览本地保存的所有 Arduino 项目草图
2. 📦 开发板管理器：安装 / 更新第三方开发板核心包（ESP32、ESP8266）
3. 📚 库管理器：搜索、安装、更新传感器库（DHT、OLED、Servo 舵机库）；每个库自带示例代码
4. 🔍 搜索：全局搜索代码关键字
5. 🐞 调试器：硬件调试（普通开发板不用）

4、中间代码编辑区

写 Arduino 代码的区域，自带语法高亮、智能自动补全，写错代码会红色波浪线提示错误。

标准 Arduino 程序固定两个函数：

void setup(){   //上电只运行一次
}
void loop(){    //循环反复运行
}

5、底部控制台面板

分为多个标签页：

1. 输出：编译、上传日志；报错信息全部在这里，报错红字用来排查问题。
2. 串口监视器 Serial Monitor【调试最重要】

• • 接收开发板串口打印信息 Serial.print()
  • 可以向开发板发送文字指令
  • 必须设置波特率和代码 Serial.begin (xxxx) 保持一致，常见 9600、115200
  • 换行模式：无换行 / 换行 / 回车 + 换行

1. 串口绘图仪 Serial Plotter

• • 把串口输出数字画成曲线图；适合传感器（电压、温度）看数据变化曲线Arduino。

IDE2 串口不再弹出独立窗口，集成在底部，可以同时打开多个串口标签页。快捷键：Ctrl+Shift+M打开串口监视器。

6、右下角状态栏

直接显示当前：开发板型号 + COM 端口号，一眼确认配置是否正确。

三、安装Arduino-ESP32核心软件库

Arduino-ESP32核心软件库是Arduino平台的一个插件，它为Arduino平台ESP32芯片的软件开发提供了底层支持。因为Arduino IDE默认不支持ESP32，所以必须要安装Arduino-ESP32核心软件库。

1、设置下载地址

打开IDE的文件菜单 > 首选项 ，然后使用以下 url 填写"其他开发板管理器地址" ：

https://jihulab.com/esp-mirror/espressif/arduino-esp32/-/raw/gh-pages/package_esp32_index_cn.json

2、开发板管理器

A、打开Arduino IDE软件，点击工具->开发板->开发板管理器或者直接点击左边工具栏里的开发板管理器图标，在开发板管理器界面搜索栏里输入ESP32，就会出现ESP32搜索结果。

选择"esp32 by Espressif Systems"，然后选择版本号，最后点击安装，如下图所示。

版本选择注意事项

3.0版本是基于ESP32 idf 5.1开发的，2.0版本是基于ESP32 idf 4.4开发的。两个版本在蓝牙、定时器、I2S驱动、LEDC驱动、定时器等软件上API有差异，所以2.0版本的示例中涉及到上述API，如果使用3.0版本编译则会报错，安装时需要留意版本选择。

3、安装文件路径说明

安装时间较长，安装过程可能出现下载失败的情况，需要多尝试几次安装。

下载的安装文件压缩包都保存在C:\Users\Administrator\AppData\Local\Arduino15\staging\packages目录，其中红色部分为电脑的实际用户名，AppData目录为隐藏目录，需要点击文件夹菜单栏的工具->文件夹选项->查看->选择显示隐藏的文件、文件夹和驱动器，然后点击确定保存。

C、安装完成后，关闭开发板管理器，点击工具->开发板，可以看到"esp32"选项，点击该选项，可以看到很多ESP32开发板，如下图所示：

操作小提示

这是Arduino IDE完成ESP32核心库安装后的验证步骤，确认该选项正常显示，就代表核心库已经成功安装到开发环境中了。

四、编译下载并运行ESP32程序

1、 配置开发板

在Arduino IDE中新建或者打开存在的示例程序后，首先得进行开发板配置。步骤如下：

A、将开发板接电脑USB口上电，然后选择目标开发板型号，这里选择ESP32S3，点击"工具"按钮，选择开发板->esp32->ESP32S3 Dev Module，如下图所示：

B、点击"工具"按钮，可以看到ESP32开发板的默认配置，如下图所示：

这里介绍一下各配置参数：

• ‌端口‌：选择ESP32开发板所连接的串口号，一般情况下会自动识别出来。
• ‌USB CDC On Boot ‌：USB虚拟串口（USB-Serial-JTAG 模式）输出启用开关，选择"Enabled"启用串口功能，选择"Disabled"关闭串口功能。如果开发板上没有USB转串口功能，建议启用该功能。注意：win10及以上系统才支持USB虚拟串口

• ‌CPU Frequency ‌：CPU时钟频率，可选参数有：240MHz(WiFi)、160MHz(WiFi)、80MHz(WiFi)、40MHz、20MHz、10MHz。一般来说，频率越高，功耗越大，可以根据需求选择。这里不考虑功耗，直接选择最大240MHz频率，发挥最佳性能。需要注意的地方，240MHz、160MHz、80MHz这三个频率可以保证WiFi和BT的正常运行，其他频率不能保证WiFi和BT正常运行，只能保证CPU运行基本功能。
• ‌Core Debug Level ‌：Arduino内核调试日志等级，通过串口输出，可选参数有：None、Error、Warn、Info、Debug、Verbose。

• • None：不输出任何调试日志；
  • Error：仅输出错误级别的调试日志；
  • Warn：仅输出警告及以上级别的调试日志；
  • Info：仅输出信息及以上级别的调试日志；
  • Debug：仅输出调试及以上级别的调试日志；
  • Verbose：输出内核调试中所有级别的调试日志；
    一般情况下，无需关注内核调试日志，除非开发一些和内核相关的功能。所以这里选择无就可以了。

• ‌USB DFU On Boot‌：配置在设备启动阶段是否通过USB接口来升级设备固件。选择"Enabled"启用（需要设为"USB-OTG"模式），选择"Disabled"关闭。
• ‌Erase ALL Flash Before Sketch Upload ‌：配置上传代码时是否将整个Flash全面擦除，可选参数有：Disabled、Enabled。选择"Disabled"就是不需要全面擦除，选择"Enabled"就是需要全面擦除。选择全面擦除，那么上传代码时，速率会变慢，此外经常全面擦除Flash，会影响Flash的使用寿命，所以这里选择"Disabled"。
• ‌Event Runs On ‌：配置Arduino中断事件所运行的ESP32内核，可选参数有：Core0、Core1。可以根据情况自行选择，这里默认选择Core1。这里配置的内核可以和 Arduino Runs On中配置的一样，也可以不一样，当配置成一样时，可以降低 ESP32 功耗；当配置成不一样时，可以提高程序运行效率。

• ‌Flash Mode ‌：ESP32 上挂载的 Flash 通信模式和频率，可选参数有：QIO 80MHz、QIO 120MHz、DIO 80MHz、OPI 80MHz。其中 QIO 为使用 4 根 SPI 数据线用于 Flash 写入和读取，DIO 为使用 2 根 SPI 数据线用于 Flash 写入和读取，OPI 为使用八根 SPI 数据线用于 Flash 的写入和读取。根据 Flash 的实际连接方式进行选择，这里使用 4 根 SPI 数据线用于 Flash 写入和读取，所以选择 QIO。
• ‌Flash Size ‌：ESP32 上挂载的 Flash 容量，可选参数有：4MB(32Mb)、8MB(64Mb)、16MB(128Mb)、32MB(256Mb)。根据 Flash 的实际容量进行选择，这里使用的 Flash 为 16MB，所以选择 16MB(32Mb)。
• ‌JTAG Adapter ‌：配置 JTAG Adapter，可选参数有：Disabled、integrated USB JTAG、FTDI Adapter、ESP USB Bridge。使用 JTAG 调试代码更加方便，根据需求选择，默认为"Disabled"。
• ‌Arduino Runs On ‌：配置 Arduino Core 任务代码所运行的 ESP32 内核，可选参数有：Core0、Core1。ESP32 有两个内核，分别为 Core0 和 Core1，每个内核可以运行不同的代码任务，可以根据情况自行选择，这里默认选择 Core1。
• ‌USB Firmware MSC On Boot‌：配置另一种通过 USB 升级固件的方法。当启动该选项，电脑上会生成一个移动存储盘，可以将固件直接拖到该存储盘里进行升级。选择"Enabled"启用（需要设为"USB-OTG"模式），选择"Disabled"关闭。
• ‌Partition Scheme‌：ESP32 上挂载的 Flash 空间分区方法。为了更合理的利用 Flash 的空间，Arduino IDE 设计了十几种分区方法，这里就不一一介绍了，有兴趣可以自行去学习。这里使用的 Flash 为 16MB，一般情况选择"16MB flash(2MB APP/12.5MB FATFS)"，如果项目文件多，编译生成的二进制文件比较大，可以选择"16MB flash(3MB APP/9.9MB FATFS)"。
• ‌PSRAM ‌：配置 ESP32 外挂的 PSRAM，可选参数有：Disabled、QSPI PSRAM、OPI PSRAM。有些ESP32除了内置的SRAM外，还外挂了PSRAM进行内存扩容，此种情况需选择PSRAM。有些ESP32只有内部SRAM，此种情况需选择"Disabled"。这里使用的ESP32挂载了8线制PSRAM，所以选择"OPI PSRAM"。

• ‌UploadMode ‌：配置设备代码上传接口。可选参数：UART0/Hardware CDC、USB-OTG CDC(TinyUSB)。UART0/Hardware CDC表示使用板载USB转串口或者USB虚拟串口上传代码。USB-OTG CDC(TinyUSB)表示使用软件模拟出一个USB硬件接口来上传代码。这里使用USB虚拟串口上传代码，所以选择UART0/Hardware CDC。
• ‌Upload Speed‌：代码上传的速率，可选参数有：51200、230400、256000、115200、921600。根据开发板上USB转串口所支持的最大速率选择，例如这里所用的CH340C支持的最大速率为2Mbps，所以选择最大值921600。
• ‌USB Mode ‌：配置USB接口模式。可选参数：Hardware CDC and JTAG、USB-OTG(TinyUSB)。Hardware CDC and JTAG表示使用USB虚拟串口和JTAG调试。USB-OTG(TinyUSB)表示使用软件模拟出USB硬件接口，当使用USB OTG模式时，才需配置该接口。

注意：如果使用USB Mode时，必须连接设备内置的USB接口，而不是连接板载USB转串口。

• ‌Zigbee Mode ‌：配置Zigbee工作模式。可选参数：Disabled、Zigbee ZCZR。Disabled表示关闭Zigbee功能。Zigbee ZCZR表示开启Zigbee功能。这里没用到Zigbee功能，故选择关闭。

2、 设置开发板端口

设置开发板下载与通信串口：

首先在windows系统中查找对应的设备串口号，例如下图中显示的COM14。

注：如果开发板通过type-c数据线接入PC，系统没有显示串口设备，是数据线问题或板子问题；显示异常设备是串口驱动没有安装。

在文件 > 工具，选中对应的开发板及端口。

到这一步软硬件环境就准备好，下面就进行编程开发。

3、 编译下载并运行程序

新建一个项目来编译、下载并运行，还可以打开已经完成的项目来操作。

void setup() {
  Serial.begin(115200);
  delay(500);         // 等 USB 串口稳定
  Serial.println("ESP32-S3 OK, Running!");
}

void loop() {
  Serial.println("Loop alive...");
  delay(1000);
}

新手使用简易流程

1. 新建项目 → 在编辑器写代码
2. 顶部工具栏：选择开发板、选择串口
3. 点✅验证，看底部输出有没有报错
4. 无报错点➡️上传，等待上传完成
5. 打开底部串口监视器，设置对应波特率，看运行输出。