ESP32-CAM 使用 MicroPython 进行开发 - 使用图形化工具 Thonny (Windows)
ESP32-CAM是安信可发布小尺寸的摄像头模组。该模块可以作为最小系统独立工作，尺寸仅为2740.54.5mm。 ESP32-CAM可广泛应用于各种物联网场合，适用于家庭智能设备、工业无线控制、无线监控、人脸识别以及其它物联网应用，是物联网应用的理想解决方案。 ESP32-CAM采用DIP封装，直接插上底板即可使用，实现产品的快速生产，为客户提供高可靠性的连接方式，方便应用于各种物联网硬件终端场合。
硬件准备
| 硬件 | 数量 | 实物参考图 |
|---|---|---|
| ESP32-CAM 模块开发板 | 1 |  |
| CH340 串口模块（USB-TTL） | 1 |  |
双母头杜邦线 | 4 | 
跳线帽 | 1 个 | 
模块输入电源至少5V 2A，否则图片会有几率出现水纹。
下表与下图是说明ESP32-CAM 模块开发板与 CH340 串口模块进行调适模式时的接线情形。
| ESP32-CAM | CH340 串口模块 | 说明 |
|---|---|---|
| 5V | 5V | 也可以3V3接3V3，需要调整 CH340 串口模块的跳线 |
| U0R | TXD | R是接收，T是传送，需要一边接一边收 |
| U0T | RXD | 3VR是接收，T是传送，需要一边接一边收3 |
| GND | GND | 地线 |
图 01 ESP32-CAM 模块开发板与 CH340 串口模块进行调适模式的接线图
下表与下图是说明 ESP32-CAM 模块开发板与 CH340 串口模块进行下载模式时的接线情形。
| ESP32-CAM | CH340 串口模块 | 说明 |
|---|---|---|
| 3V3 | 3V3 | 也可以5V接5V，需要调整 CH340 串口模块的跳线 |
| U0R | TXD | R是接收，T是传送，需要一边接一边收 |
| U0T | RXD | 3VR是接收，T是传送，需要一边接一边收3 |
| GND | GND | 地线 |
| IO0 短路 GND | ESP32-CAM 进入下载模式 |
图 02 ESP32-CAM 模块开发板与 CH340 串口模块进行下载模式的接线图
实际图示如下图所示，供电 5V 并处于下载模式。
图 03 ESP32-CAM 模块开发板供电 5V 并处于下载模式
软件准备
ESP32-CAM 的官方开发环境为 Arduino Software IDE，它使用的是與 C 語言和 C++ 相仿的程式語言 Arduino C/C++ sketch，对于熟习 Python 的开发者而言，必须得为了使用 ESP32-CAM 又学习一套新程序语言，然而 MicroPython 是 Python 3 编程语言的一个完整软件实现，用 C 语言编写，被优化于运行在微控制器之上。MicroPython 是运行在微控制器硬件之上的 Python 编译器，提供给用户一个交互式提示符（Read-Evaluate-Print-Loop, 以下简称 REPL）来立即执行所支持的命令。除了包括选定的核心 Python 库，MicroPython 还包括了给予编程者访问低层硬件的模块。
MicroPython 是澳大利亚程序员和物理学家 Damien George，在 2013 年一次众筹活动之后创建的。当初的众筹活动将 MicroPython 与基于 STM32 F4 的pyboard 开发板一起发行，因此 MicroPython 支持大量的基于 ARM 的体系结构，随后 MicroPython 已经可以运行于 Arduino、ESP8266、ESP32 与大多数的物联网硬件。在 2016 年，Python 软件基金会创建了 MicroPython 的 BBC Micro Bit 版本，作为其 BBC Micro Bit 合作伙伴贡献的一部分，授權條款 为 MIT 授權條款。
软件列表：
- MicroPython for ESP32 烧录档（百度云盘，提取码ccit），可至 MicroPython 的官网 (https://micropython.org/) 下载。
- esptool.py，一个针对乐鑫科技Espressif所开发出来的晶片提供烧录开机软件的开源软件，以 Python 为基础，可以用于乐鑫 ESP8285, ESP8266, ESP32, ESP32-S 等系列芯片和 ROM Bootloader （即：一级 bootloader ）通讯。
- Thonny for Windows（百度云盘，提取码ccit） ，Python IDE，可进行Python程式设计，也可以直接将程式码烧录到ESP32CAM
- CH340驱动（百度云盘，提取码ccit），有些Windows环境比较旧，操作系统无法直接辨识 CH340 模块，所以需要安装这个CH340驱动，方可在CH340模块透过USB串口连接到电脑时，让电脑辨识到。安装时记得先进行移除再安装，这样比较能确保驱动安装成功。
MicroPython 烧录档
进入 MicroPython 的官网，单击 Download 进入下载页面，选择 Port(移植) 中的 esp32。
图 04 选择 Port(移植) 中的 esp32 型号。
这时画面会根据 esp32 进行筛选，移到画面下方，单击 ESP32 Espressif 这个通用型号
图 05 选择 ESP32 Espressif 这个通用 esp32 型号。
再次确认这个烧录档针对的硬件规格，鼠标移到网页最下方可以找到 Firmware 固件，可以选择最新的版本 v1.19.1 (2022-06-18) ，或是网路上看到任何一个稳定的版本，档案不大，约 1.6MB。
图 06 选择下载最新的 ESP32 烧录档
安装 esptool.py
直接使用 pip 安装即可。
pip3 install esptool
安装 Thonny
到 Thonny 的官网 https://thonny.org/，根据自己的操作系统下载适合的版本
图 07 根据自己的操作系统下载适合的 Thonny 版本
以下为 Windows 的安装流程，下载 Windows 版的安装文件 thonny-4.0.2.exeg ，请注意本身的 Windows 与硬件的版本，下载适合自己软硬件环境的版本，网站会推荐适合的版本 (recommended for you)。
图 8. 下载 Windows 操作系统的 Thonny 版本
最好只安装给自己使用，如下图所示。
图 9. 安装给自己使用
勾选在桌面建立图标，这样避免到时候找不到应用程序。
图 10. 建立桌面图标
第一次启用时会进行简单的配置
语言(Language)： 简体中文
初始配置(Initial settings)： Standard
图 11. 第一次启用时的配置
软硬件集成
完成上面软硬件准备后，先将 CH340 串口模块插到电脑上，1. 是使用 Type C 连到电脑；2. 使用 USB 连接 CH340 串口模块；3. ESP32-CAM 设定在下载模式，如下图所示。
图 12. 将 ESP32-CAM 连接到电脑
使用 Thonny 配置解释器
打开 Thonny IDE，选择运行->配置解释器
图 13. 在 Thonny IDE 中选择运行->配置解释器
在 Windows 作业系统中，端口选项会自动侦测到已经插入的 CH340 串口模块，所以会显示 USB-SERIAL CH340 (COMX)。
- 解释器： MicroPython(ESP32)
- 端口或 WebREPL： USB-SERIAL CH340 (COM3)
最后单击 安装或更新 MicroPython
图 14. 配置解释器到 ESP32-CAM
使用 Thonny 烧录固件
安装并更新 MicroPython，指定端口(Port)跟烧录档固件(Firmware)
- 端口(Port)： USB-SERIAL CH340 (COM3)
- 固件(Firmware)： esp32-20220618-v1.19.1.bin
- 烧录模式(Flash mode): From image file (keep)
- 勾选先删除后安装*(Erase flash before installing)*
接著单击安装
图 15. 安装并更新 MicroPython
单击安装后要注意是否正常运作，正常运作画面如下。
图 16. 安装并更新 MicroPython 运行画面
进入 Thonny 调适画面
烧录完毕后就可以单击关闭，回到主画面，回弹出错误信息。主要是因为目前是下载模式并非调适模式，所以记得将 ESP32-CAM 的跳线帽移除，请参考图 1。
当移除后的跳线帽并按下 reset 键重启 ESP32-CAM后，就会出现 Thonny 成功连接到 ESP32-CAM 中的 MicroPython 调适画面，如下所示。文章来源：https://www.toymoban.com/news/detail-564286.html
图 17. Thonny 连接 ESP32 成功的主画面文章来源地址https://www.toymoban.com/news/detail-564286.html
参考资料
- esptool.py，https://github.com/espressif/esptool
- ESP32 系列模组，https://www.espressif.com/zh-hans/products/modules/esp32
- ESP32-CAM 开发板，https://docs.ai-thinker.com/esp32-cam
- MicroPython downloads, https://micropython.org/download/
- Thonny, https://thonny.org/
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