Seeed Studio XIAO ESP32C3 与 NuttX(RTOS)
介绍
NuttX 是一个成熟的实时操作系统（RTOS），因其标准合规性和小占用空间而广受认可。NuttX 的主要特性之一是其可扩展性，这使得它可以在从 8 位微控制器到 64 位系统的各种环境中使用。这种灵活性是通过遵循 POSIX 和 ANSI 标准实现的，使您能够在来自不同架构、系列和半导体供应商的各种芯片上体验类似的 NuttX 功能。
此外，NuttX 提供了许多先进且有用的功能，如 USB、以太网、音频和图形子系统。这些特性使 NuttX 成为寻求多功能、强大的 RTOS 且能够在各种类型硬件上运行的开发者的有吸引力的选择。
NuttX 支持大量且不断扩展的开发板。官方文档 提供了支持的开发板的完整列表，按架构和片上系统（SoC）系列组织。
例如，NuttX 文档中的 Seeed Studio XIAO ESP32C3 页面提供了每个支持功能的详细描述和如何使用它们的说明。此外，在 NuttX 文档中还有一个专门针对 Espressif ESP32C3 系列芯片的页面，您可以在那里找到支持的 MCU 和外设列表。
安装
Nuttx 文档为不同平台提供了指南。对于 Seeed Studio XIAO ESP32C3，请按照以下步骤操作：
-
下载 Espressif esptool(https://docs.espressif.com/projects/esptool/en/latest/esp32/)：
~/nuttxspace/nuttx$ esptool.py version
esptool.py v4.8.1
4.8.1 -
创建工作空间
mkdir nuttxspace -
克隆仓库
cd nuttxspace
git clone https://github.com/apache/nuttx.git nuttx
git clone https://github.com/apache/nuttx-apps apps
Apache Nuttx 分为两个项目：
- Nuttx：包含已实现的内核、驱动程序和子系统。
- Apps：包含工具、shell、网络实用程序、库和解释器的集合。
应用程序
要启动应用程序，需要在 NuttX 上加载配置，调用命令：
./tools/configurate.sh board_name:your_application
Also it's possible to check the list of board-supported a running the command:
./tools/configurate.sh -L
-
构建 NuttX（构建过程将生成固件二进制文件，包括 nuttx.bin）：
cd nuttx
make distclean
./tools/configure.sh xiao-esp32c3:usbnsh
make V=1 -
可以使用 RESET 和 BOOT 按钮进入"Bootloader"模式，方法是在上电时按住 BOOT 键，然后按一次 RESET 键。
-
使用 esptool.py 加载固件：
make flash ESPTOOL_PORT=/dev/ttyACM0 ESPTOOL_BINDIR=./
实践操作
现在是实际探索 NuttX 的时候了。在本节中，提供了四个应用程序：USBNSH、COMBO、WIFI 和 BLE。
USBNSH
NuttShell(NSH) 是在 NuttX 中使用的 shell 系统，类似于 bash 和其他类似选项。它支持丰富的内置命令集、脚本编写以及将您自己的应用程序作为"内置"（同一个 NuttX 二进制文件的一部分）运行的能力。NSH 配置使用 115200 bps 在 USB 上启用控制台。
我们可以通过清除之前的配置来开始构建过程
cd ~/nuttxspace/nuttx
make distclean
Now we select the NSH configuration to the xiao-esp32c3 board:
./tools/configurate.sh xiao-esp32c3:usbnsh
Compile the source code.
make -j
将固件加载到您的开发板中，重启开发板并通过 USB 使用 CDC/ACM 串行接口连接 NuttShell (NSH) 控制台：
picocom -b 115200 /dev/ttyACM0
访问 NuttShell 控制台：
NuttShell (NSH) NuttX-12.9.0
nsh> uname -a
NuttX 12.9.0 6b4bc72626-dirty Apr 26 2025 17:40:37 risc-v esp32c3-xiao
nsh>
Typing ?, you will access the available options for commands and built-in applications.
nsh> ?
help usage: [-v] [<cmd>]
. cp exec ls reboot truncate
[ cmp exit mkdir rm uname
? dirname expr mkrd rmdir umount
alias date false mount set unset
unalias dd fdinfo mv sleep uptime
basename df free pidof source usleep
break dmesg help printf test xd
cat echo hexdump ps time
cd env kill pwd true
Builtin Apps:
getprime hello nsh ostest sh
让我们向 NuttX 问好，输入 hello，然后它执行命令：
nsh> hello
Hello, World!!
恭喜，您与 NuttX 的第一次交互已完成。
GPIO
此配置启用了 gpio 示例应用程序。通用输入/输出（GPIO）是微控制器最基本的部分，允许它连接到外部世界。这样我们将使用 NSH 来访问和配置这些引脚。但首先，让我们清除之前的配置。
cd ~/nuttxspace/nuttx
make distclean
Select the gpio configuration to the xiao-esp32c3 board.
./tools/configurate.sh xiao-esp32c3:gpio
Compile de the source code.
make -j
Load the firmware into you board, run a serial communication program such as minicon or picocom:
picocom -b 115200 /dev/ttyACM0
NuttShell (NSH) NuttX-12.9.0
nsh>
要查看与此应用程序交互时接受哪些选项，请输入 gpio -h，它将返回参数列表。
NuttShell (NSH) NuttX-12.9.0
nsh> gpio -h
USAGE: gpio [-t <pintype>] [-w <signo>] [-o <value>] <driver-path>
gpio -h
Where:
<driver-path>: The full path to the GPIO pin driver.
-t <pintype>: Change the pin to this pintype (0-10):
-w <signo>: Wait for a signal if this is an interrupt pin.
-o <value>: Write this value (0 or 1) if this is an output pin.
mation and exit.
Pintypes:
0: GPIO_INPUT_PIN
1: GPIO_INPUT_PIN_PULLUP
IO_INPUT_PIN_PULLDOWN
3: GPIO_OUTPUT_PIN
4: GPIO_OUTPUT_PIN_OPENDRAIN
5: GPIO_INTERRUPT_PIN
6: GPIO_INTERRUPT_HIGH_PIN
7: GPIO_INTERRUPT_LOW_PIN
8: GPIO_INTERRUPT_RISING_PIN
9: GPIO_INTERRUPT_FALLING_PIN
10: GPIO_INTERRUPT_BOTH_PIN
要确认 GPIO 设备文件已创建，请输入 ls/dev。输入后，您可以看到一些 gpio 已在 boards/risc-v/esp32c3/esp32c3-xiao/src/esp32c3_gpio.c 中声明定义，它们代表：
- GPIO
- 1 个带 IRQ 的输入 -> GPIO3
- 1 个输出 -> GPIO2
nsh> ls /dev
/dev:
console
gpio0
gpio1
null
ttyACM0
ttyS0
zero
nsh>
Following these commands to read GPIO1(/dev/gpio1) (with interruption) and write at GPIO2(/dev/gpio0).
NuttShell (NSH) NuttX-12.9.0
nsh> gpio -o 1 /dev/gpio0
Driver: /dev/gpio0
Output pin: Value=1
Writing: Value=1
Verify: Value=1
nsh>
nsh> gpio -o 0 /dev/gpio0
Driver: /dev/gpio0
Output pin: Value=1
Writing: Value=0
Verify: Value=0
nsh> gpio -w 1 /dev/gpio1
Driver: /dev/gpio1
Interrupt pin: Value=0
Verify: Value=1
查看下面的 gpio 演示视频：
WIFI
此配置启用了一个 wlan 网络接口，可以使用以下命令进行配置和初始化：
nsh> ifup wlan0
nsh> wapi psk wlan0 mypasswd 3
nsh> wapi essid wlan0 myssid 1
nsh> renew wlan0
在这种情况下，使用 mypasswd 作为密码连接到 SSID 为 myssid 的 AP。通过使用 renew 命令经由 DHCP 获取 IP 地址。您可以之后运行 ifconfig 来检查结果。
让我们首先清理之前的配置：
cd ~/nuttxspace/nuttx
make distclean
Select the wifi configuration to the xiao-esp32c3 board.
./tools/configurate.sh xiao-esp32c3:wifi
Compile de the source code.
make -j
Load the firmware into you board, run a serial communication program such as minicon or picocom:
picocom -b 115200 /dev/ttyACM0
NuttShell (NSH) NuttX-12.9.0
nsh>
我们现在可以使用 WAPI 命令，如 WAPI NuttX 文档 中所记录的，
NuttShell (NSH) NuttX-12.9.0
nsh> wapi psk wlan0 nuttxpwd 3
nsh> wapi essid wlan0 nuttxnw 1
nsh> renew wlan0
nsh> ifconfig
wlan0 Link encap:Ethernet HWaddr a0:85:e3:0e:4a:30 at RUNNING mtu 576
inet addr:192.168.59.144 DRaddr:192.168.59.134 Mask:255.255.255.0
nsh> ping 8.8.8.8
PING 8.8.8.8 56 bytes of data
56 bytes from 8.8.8.8: icmp_seq=0 time=50.0 ms
56 bytes from 8.8.8.8: icmp_seq=1 time=40.0 ms
56 bytes from 8.8.8.8: icmp_seq=2 time=30.0 ms
56 bytes from 8.8.8.8: icmp_seq=3 time=60.0 ms
56 bytes from 8.8.8.8: icmp_seq=4 time=100.0 ms
56 bytes from 8.8.8.8: icmp_seq=5 time=100.0 ms
56 bytes from 8.8.8.8: icmp_seq=6 time=140.0 ms
56 bytes from 8.8.8.8: icmp_seq=7 time=40.0 ms
56 bytes from 8.8.8.8: icmp_seq=8 time=50.0 ms
56 bytes from 8.8.8.8: icmp_seq=9 time=30.0 ms
10 packets transmitted, 10 received, 0% packet loss, time 10100 ms
rtt min/avg/max/mdev = 30.000/64.000/140.000/34.985 ms
nsh> nslookup google.com
Host: google.com Addr: 142.251.128.238
nsh> nslookup nuttx.apache.org
Host: nuttx.apache.org Addr: 151.101.2.132
查看下面的 wifi 演示视频：
BLE
此配置用于启用 ESP32-C3 芯片的蓝牙低功耗 (BLE) 功能。
让我们首先清理之前的配置：
cd ~/nuttxspace/nuttx
make distclean
Select the ble configuration to the xiao-esp32c3 board.
./tools/configurate.sh xiao-esp32c3:ble
Compile de the source code.
make -j
Load the firmware into you board, run a serial communication program such as minicon or picocom:
picocom -b 115200 /dev/ttyACM0
NuttShell (NSH) NuttX-12.9.0
nsh>
我们现在可以使用 BT 命令，如 btsak NuttX 文档 中所记录的，
NuttShell (NSH) NuttX-12.9.0
nsh> bt bnep0 scan start
nsh> bt bnep0 scan stop
nsh> bt bnep0 scan get
Scan result:
1. addr: a0:46:5a:22:ea:c4 type: 0
rssi: -92
response type: 0
advertiser data: 02 01 02 19 16 f1 fc 04 f9 6e e8 58 e6 33 58 26 c5 4b bd 91 1c e0 4f b2 d9 51 455
2. addr: a0:46:5a:22:ea:c4 type: 0
rssi: -91
response type: 0
advertiser data: 02 01 02 19 16 f1 fc 04 f9 6e e8 58 e6 33 58 26 c5 4b bd 91 1c e0 4f b2 d9 51 455
3. addr: a0:46:5a:22:ea:c4 type: 0
rssi: -100
response type: 0
advertiser data: 02 01 02 19 16 f1 fc 04 f9 6e e8 58 e6 33 58 26 c5 4b bd 91 1c e0 4f b2 d9 51 455
4. addr: a0:46:5a:22:ea:c4 type: 0
rssi: -100
response type: 4
advertiser data:
5. addr: a0:46:5a:22:ea:c4 type: 0
rssi: -97
response type: 0
advertiser data: 02 01 02 19 16 f1 fc 04 f9 6e e8 58 e6 33 58 26
查看下面的蓝牙演示视频：
有关 NuttX RTOS 的更多信息，请访问 NuttX 文档
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