Seeed Studio XIAO ESP32C3 使用 NuttX(RTOS)

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简介

NuttX 是一个成熟的实时操作系统 (RTOS)，因其符合标准和小型化而广受认可。NuttX 的主要特点之一是其可扩展性，使其能够在从 8 位微控制器到 64 位系统的环境中使用。这种灵活性通过遵循 POSIX 和 ANSI 标准得以实现，从而使您可以在不同架构、系列和半导体厂商的芯片上实验类似的 NuttX 功能。

此外，NuttX 提供了许多高级且实用的功能，例如 USB、以太网、音频和图形子系统。这些特性使 NuttX 成为开发人员的一个有吸引力的选择，它能够在各种硬件上运行，是一个多功能且可靠的 RTOS。

NuttX 支持大量且不断扩展的开发板。官方文档提供了按架构和系统芯片 (SoC) 系列组织的支持板列表。

例如，NuttX 文档中的 Seeed Studio XIAO ESP32C3 页面详细描述了每个支持功能以及如何使用它们的说明。此外，NuttX 文档中还有专门针对 Espressif ESP32C3 系列芯片的页面，您可以在其中找到支持的 MCU 和外设列表。

安装

NuttX 文档提供了一个适用于不同平台的指南。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
```
创建一个工作区
```
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：包含内核、驱动程序和子系统的实现。
Apps：包含工具、shell、网络实用程序、库和解释器的集合。

应用程序

要启动一个应用程序，必须在 NuttX 上加载一个配置，运行以下命令：

./tools/configurate.sh board_name:your_application

此外，还可以通过运行以下命令查看支持的板列表：

./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
```
使用 RESET 和 BOOT 按钮进入“Bootloader”模式：按住 BOOT 键的同时上电，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，有四个可用的应用程序：USBNSH、COMBO、WIFI 和 BLE。

USBNSH

NuttShell (NSH) 是一个用于 NuttX 的 shell 系统，类似于 bash 和其他类似选项。它支持一组丰富的内置命令、脚本功能以及运行您自己的“内置”应用程序（作为同一个 NuttX 二进制文件的一部分）的能力。NSH 配置启用了 USB 控制台，使用 115200 bps。

我们可以通过清除之前的配置开始构建过程：

cd ~/nuttxspace/nuttx
make distclean

现在我们为 xiao-esp32c3 板选择 NSH 配置：

./tools/configurate.sh xiao-esp32c3:usbnsh

编译源代码：

make -j

将固件加载到您的开发板，重启开发板，并通过 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> 

输入 ?，您将看到可用的命令和内置应用程序选项。

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 打个招呼，输入 hello，然后执行命令：

nsh> hello
Hello, World!!

恭喜，您完成了与 NuttX 的第一次交互。

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，使其能够连接到外部世界。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

为 xiao-esp32c3 板选择 GPIO 配置。

GPIO

运行以下命令配置 xiao-esp32c3 的 GPIO：

./tools/configurate.sh xiao-esp32c3:gpio

编译源代码：

make -j

将固件加载到开发板中，然后运行一个串行通信程序，如 minicom 或 picocom：

picocom -b 115200 /dev/ttyACM0

启动后，您会看到如下界面：

NuttShell (NSH) NuttX-12.9.0
nsh>

要查看与此应用程序交互的可用选项，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 设备文件是否已创建，请输入 ls /dev。输入后，您可以看到一些 GPIO 在 boards/risc-v/esp32c3/esp32c3-xiao/src/esp32c3_gpio.c 中定义，表示：

GPIOs
- 1 输入带中断 -> GPIO3
- 1 输出 -> GPIO2

nsh> ls /dev
/dev:
 console
 gpio0
 gpio1
 null
 ttyACM0
 ttyS0
 zero
nsh> 

按照以下命令读取 GPIO1 (/dev/gpio1)（带中断）并写入 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

查看以下视频，了解 GPIO 的演示：

WIFI

此配置启用了 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

在此示例中，设备连接到 SSID 为 myssid 的 AP，并使用密码 mypasswd。通过 renew 命令，IP 地址通过 DHCP 获取。您可以通过运行 ifconfig 查看结果。

首先清除之前的配置：

cd ~/nuttxspace/nuttx
make distclean

选择 xiao-esp32c3 的 WiFi 配置：

./tools/configurate.sh xiao-esp32c3:wifi

编译源代码：

make -j

将固件加载到开发板中，然后运行串行通信程序：

picocom -b 115200 /dev/ttyACM0

启动后，您会看到如下界面：

NuttShell (NSH) NuttX-12.9.0
nsh>

现在可以使用 WAPI NuttX 文档中记录的 WAPI 命令：

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

查看以下视频，了解 WiFi 的演示：

BLE

此配置用于启用 ESP32-C3 芯片的蓝牙低功耗（BLE）。

首先清除之前的配置：

cd ~/nuttxspace/nuttx
make distclean

选择 xiao-esp32c3 的 BLE 配置：

./tools/configurate.sh xiao-esp32c3:ble

编译源代码：

make -j

将固件加载到开发板中，然后运行串行通信程序：

picocom -b 115200 /dev/ttyACM0

启动后，您会看到如下界面：

NuttShell (NSH) NuttX-12.9.0
nsh>

现在可以使用 btsak NuttX 文档中记录的 BT 命令：

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 

以下是关于 BLE 演示的简体中文翻译：

请查看下面的视频，了解 BLE 的演示：

有关 NuttX RTOS 的更多信息，请访问 NuttX 文档

✨ 贡献者项目

本项目由 Seeed Studio 贡献者项目支持。
特别感谢 Rodrigo 的辛勤付出。您的工作将被展示。

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感谢您选择我们的产品！我们致力于为您提供多种支持，以确保您使用我们的产品时获得尽可能顺畅的体验。我们提供了多种沟通渠道，以满足不同的偏好和需求。

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技术支持与产品讨论​

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