在vscode 中用PlatformIO开发Arduino
参考地址：
- https://diyprojects.io/install-ide-platformio-extension-visual-studio-code-vscode-windows-32-bit-linux/#.YGaJ48hfgdU
- https://diyprojects.io/migrate-project-arduino-ide-platformio-esp32-esp8266-esp01#.YGaK1MhfgdU
- How to program Arduino with Visual Studio Code and PlatformIO (luisllamas.es)
- 利用LiveSerial代替Arduino中串口图形显示
VSCode上的PlatformIO IDE入门
PlatformIO是Arduino IDE的替代产品，可以更通用的方式为微控制器开发代码。PlatformIO不是代码编辑器，它是一组工具（工具链），作为Microsoft的Visual Studio Code和GitHub的Atom插件。
PlatformIO可作为许多代码编辑器（Atom，CLion，CodeBlocks，Eclipse，Emacs，NetBeans，Qt Creator，Sublime Text，Vim，Visual Studio，VSCode）的插件提供。无论发布者是什么，功能都是相同的。我选择了Microsoft的Visual Studio Code，这是一种快速，免费的跨平台编辑器。你选 ！
安装Visual Studio Code（VSCode）
转到VSCode官方页面以下载并安装适合您的环境的版本。
- Windows：安装程序ZIP
安装用于VSCode的PlatformIO IDE软件包
VSCode有一个扩展管理器（插件），可以通过查看->扩展菜单或直接从侧栏中的图标打开。
也可以使用CTRL + P组合键（或在macOS下为Cmd + P）调用扩展管理器。
在搜索字段中输入platformio。
单击“安装”以开始安装插件和依赖项。
安装过程在后台进行，如果您遇到安装问题（或崩溃），只需重新启动VSCode即可恢复安装过程。
首次在VSCode上启动PlatformIO
安装结束时，重新启动编辑器。PIO主页在新标签tab中打开。此页面大大减慢了VSCode的启动速度。我建议您取消选中“在启动时显示➁”选项来禁用启动时打开它的功能。
侧栏appears中会出现一个以蚂蚁头形式出现的新图标。它提供对PIO的所有功能的访问。我们将在稍后详细介绍它们。
最后，迷你工具栏➃出现在屏幕底部。它是PIO菜单的精简版。它结合了以下功能
- 错误表示编译问题
- 主页打开PIO主页窗口。当您要导入或创建新项目时很有用
- Build编译项目代码。允许您检查错误
- 上载编译并上载项目。检测是自动的，但也可以在配置文件中指定端口
- 上载到远程设备，但在远程MCU上。需要一个PIO帐户（免费或受限的PIO帐户）
- 清除：将删除构建文件夹。如有问题，请不要犹豫。对项目的源代码没有影响
- 在编译之前进行测试以测试代码
- 运行任务将打开VSCode命令面板
- 串行监视器打开串行监视器
- 终端直接在Windows的VSCode或Power Shell中打开终端。直接定位在项目的根目录
对于喜欢使用键盘快捷键的用户，您可以使用组合键Ctrl + Shift + P（在macOS上为Cmd + ↑ + P）召唤调色板。
然后输入关键字platformio以显示所有可用命令
PIO菜单
让我们回到PIO菜单，这是使用PIO的最简单，最完整的方法。总是可以从侧边栏访问它。它结合了PIO的所有功能。
以下是最有用的命令：
Arduino框架的安装
下一步是将Arduino框架下载到VS Code。单击左侧空白中的PlatformIO图标以显示“快速访问”菜单。选择“ Platforms”，然后选择“ Embedded”，如图3所示。
嵌入式平台安装页面
单击Atmel AVR将打开其安装页面（图4），单击蓝色的“安装”按钮继续。
Atmel AVR页面
创建一个新项目
现在是继续研究一个小例子的时候了。
打开PIO主窗口，然后单击+新建项目以打开用于创建项目的向导
为项目命名，然后从列表中选择开发板。该列表令人印象深刻。
您可以输入制造商的首字母，开发板的首字母，类型（ESP32，ESP8266…）来过滤开发板。
将选择Arduino。您可以选择其他框架，但是在这种情况下，您必须参考后者的文档进行编程。
最后，选择用于创建项目的目录。如果选中“使用默认位置”，则将在Documents / PlatformIO / Projects文件夹中创建项目。目录名称将是项目的名称。
单击完成以开始项目的初始化。该操作仅持续几秒钟。
:
注意:不要使用可能会干扰编译器的特殊字符
现在可以从资源管理器访问该项目
该文件夹包含几个文件夹和配置文件。
- .pio是包含构建的（隐藏）文件夹。这些是由编译器生成的二进制文件。为目标（开发板）创建一个子文件夹
- lib是将在其中安装项目所需的库的文件夹。这样可以更好地管理从一个项目到另一个项目的版本问题。
- src此文件夹包含您的项目的源代码。
- platformio.ini是PIO配置文件
警告，您绝不能干预（删除，修改，移动）文件夹和platformio.ini文件，否则您将不再能够编译您的项目。
打开位于src（源）文件夹中的main.cpp文件。如您所见，在PIO中开发Arduino代码时必须声明Arduino.h库。
#include "Arduino.h"
void setup(){
}
void loop(){
}
将代码替换并保存更改
#include "Arduino.h"
void setup() {
// initialize digital pin LED_BUILTIN as an output.
pinMode(LED_BUILTIN, OUTPUT);
}
// the loop function runs over and over again forever
void loop() {
digitalWrite(LED_BUILTIN, HIGH); // turn the LED on (HIGH is the voltage level)
delay(1000); // wait for a second
digitalWrite(LED_BUILTIN, LOW); // turn the LED off by making the voltage LOW
delay(1000); // wait for a second
}
解密platformio.ini文件
platformIO.ini官方解析
现在，让我们了解如何解密位于项目根目录的platformio.ini配置文件。
PIO的优势在于能够根据需要将相同的代码（项目）编译成尽可能多的目标（开发板，MCU）。每块板的配置均按块进行，该块以键env：开始于括号之间，例如LoLin d1 mini的[env：esp12e]。
您需要3个参数来完全定义板子：
- platform: 对应于主板使用的SoC的平台（ESP32，ESP8266，Atmel AVR，STM32…）。
- board: 开发板
- 框架将运行项目代码的软件环境。请注意，每个SoC仅与有限数量的框架兼容。
[env:esp12e]
platform = espressif8266
board = esp12e
framework = arduino
然后，我们可以指定其他参数，例如
upload_port 指定COM端口
- Windows上的COM3串行端口
- 192.168.0.13用于通过WiFi（OTA）无线更新的IP地址
upload_speed 指定波特率传输速度
monitor_speed 串行监视器速度
这里有更多选择
要添加新的开发板，我建议您直接从官方WiKi检索板的配置，而不要使用配置向导。已经列出了850多个开发板。
PlatformIO编译
现在一切准备就绪，您可以从PIO菜单启动构建的创建
或从工具面板
出于某些原因，我仍然无法进行测试和代码验证（检查），并显示一条错误消息。
与Arduino IDE不同，在编译之前不一定必须安装这些库。只要在ini文件中正确指示了依赖项，PIO就会处理一切。
终端在代码下方打开，并指示编译进度。编译时间与Arduino IDE相同。
如果一切顺利，您应该收到[成功]的消息
Linking .pio/build/esp12e/firmware.elf
Retrieving maximum program size .pio/build/esp12e/firmware.elf
Checking size .pio/build/esp12e/firmware.elf
Building .pio/build/esp12e/firmware.bin
Advanced Memory Usage is available via "PlatformIO Home > Project Inspect"
RAM: [=== ] 32.7% (used 26816 bytes from 81920 bytes)
Flash: [== ] 24.6% (used 257212 bytes from 1044464 bytes)
Creating BIN file ".pio/build/esp12e/firmware.bin" using ".pio/build/esp12e/firmware.elf"
======================================================== [SUCCESS] Took 32.26 seconds ====
检查是否正确检测到开发板
在Arduino IDE上，只需转到“工具” ->“端口”菜单以查找是否已检测到开发板。
在PIO上，可以使用等效功能。打开PIO主页，然后打开“设备”选项卡。这些板卡将自动检测到并显示在列表中。如果不是这种情况，请使用“刷新”按钮强制检测设备。
提醒一下，如果您难以将程序上传到板上，则可以在配置中指定端口和传输速度（请参见上文）
将程序上传到开发板（Arduino，ESP8266，ESP32，STM32…）
一切准备就绪，可以将程序上传到开发板。和以前一样，可以从面板或PIO菜单访问Upload方法
PIO编译项目，连接到开发板并上传二进制文件。
> Executing task in folder Demo ESP8266: platformio run --target upload <
Warning! Ignore unknown configuration option `upload_serial` in section [env:esp12e]
Processing esp12e (platform: espressif8266; board: esp12e; framework: arduino)
----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
Verbose mode can be enabled via `-v, --verbose` option
CONFIGURATION: https://docs.platformio.org/page/boards/espressif8266/esp12e.html
PLATFORM: Espressif 8266 2.5.1 > Espressif ESP8266 ESP-12E
HARDWARE: ESP8266 80MHz, 80KB RAM, 4MB Flash
PACKAGES:
- framework-arduinoespressif8266 3.20701.0 (2.7.1)
- tool-esptool 1.413.0 (4.13)
- tool-esptoolpy 1.20800.0 (2.8.0)
- tool-mkspiffs 1.200.0 (2.0)
- toolchain-xtensa 2.40802.200502 (4.8.2)
LDF: Library Dependency Finder -> http://bit.ly/configure-pio-ldf
LDF Modes: Finder ~ chain, Compatibility ~ soft
Found 30 compatible libraries
Scanning dependencies...
No dependencies
Building in release mode
Retrieving maximum program size .pio/build/esp12e/firmware.elf
Checking size .pio/build/esp12e/firmware.elf
Advanced Memory Usage is available via "PlatformIO Home > Project Inspect"
RAM: [=== ] 32.7% (used 26816 bytes from 81920 bytes)
Flash: [== ] 24.6% (used 257212 bytes from 1044464 bytes)
Configuring upload protocol...
AVAILABLE: espota, esptool
CURRENT: upload_protocol = esptool
Looking for upload port...
Auto-detected: /dev/cu.usbserial-1410
Uploading .pio/build/esp12e/firmware.bin
esptool.py v2.8
Serial port /dev/cu.usbserial-1410
Connecting....
Chip is ESP8266EX
Features: WiFi
Crystal is 26MHz
MAC: 5c:cf:7f:85:e6:20
Uploading stub...
Running stub...
Stub running...
Configuring flash size...
Auto-detected Flash size: 4MB
Compressed 261360 bytes to 192964...
Writing at 0x00000000... (8 %)
Writing at 0x00004000... (16 %)
Writing at 0x00008000... (25 %)
Writing at 0x0000c000... (33 %)
Writing at 0x00010000... (41 %)
Writing at 0x00014000... (50 %)
Writing at 0x00018000... (58 %)
Writing at 0x0001c000... (66 %)
Writing at 0x00020000... (75 %)
Writing at 0x00024000... (83 %)
Writing at 0x00028000... (91 %)
Writing at 0x0002c000... (100 %)
Wrote 261360 bytes (192964 compressed) at 0x00000000 in 18.6 seconds (effective 112.6 kbit/s)...
Hash of data verified.
Leaving...
Hard resetting via RTS pin...
================================ [SUCCESS] Took 23.11 seconds ==============================
常见问题
1. 无法上传
esptool.py无法连接到开发板（ESP32，ESP8266…）
Looking for upload port...
Auto-detected: /dev/cu.usbserial-1420
Uploading .pio/build/esp12e/firmware.bin
esptool.py v2.8
Serial port /dev/cu.usbserial-1420
Connecting........_____....._____....._____....._____....._____....._____....._____
A fatal error occurred: Failed to connect to ESP8266: Timed out waiting for packet header
*** [upload] Error 2
============================= [FAILED] Took 27.38 seconds ===================
可能的原因和补救措施：
- 该模块未处于booltload模式或尚未收到请求。
- 测试方法：
- 重置
- 断开连接/重新连接/重新开始上传
- 通过更改USB电缆进行
- 换一个USB端口上
- 清除闪存
- 检查是否在设备中检测到板子
- 用另一个模块进行测试……如果经过几次尝试仍然没有通过，请考虑更换该板子
无法连接串行监视器
默认情况下，官方扩展上的串行端口配置为9600波特。添加了一个参数来设置速度。要使用其他速度，请打开“终端”并运行以下命令pio device monitor -b 115200。
您也可以使用monitor_speed选项在plaformio.ini文件中指定速度。
如何禁用PlatformIO扩展？
PIO可能会减慢VSCode的启动速度。如果您一次性使用，可以从扩展管理器中将其停用。
Visual Studio Code是Atom编辑器的很好替代品。非常轻，它的启动速度比Atom快得多。SDK的文档非常齐全
在PlatformIO上手动导入Arduino项目
1从屏幕左侧的工具栏或屏幕底部工具栏的房屋图标打开PIO主页。
2单击导入Arduino项目以开始导入现有项目。
选择所需的开发板
在这里，我们将选择[LoLin d1 mini]。
找到并选择Arduino / ESP32 / ESP8266项目文件夹以迁移到PIO。
启动项目的导入/迁移到PIO
在PlatformIO工作文件夹中创建一个包含项目源代码的新文件夹。默认情况下，工作文件夹位于Windows上的“我的文档”中，
在Projects目录中创建的文件夹以目标日期时间（开发板的名称）为名称，并包含以下元素：
- lib私有库已移至lib文件夹
- src将包含所有ino文件（Arduino项目的源代码）
- platformio.ini是允许您定义环境的配置文件。每个环境都允许您指定开发板的类型（Arduino，ESP32，ESP8266，STM32 …），用于编译的框架以及此处记录的许多其他参数。
文件复制完成后，PIO会生成项目配置文件。
PlatformIO IDE(VSCode) 使用第三方库
在实际做一个项目的时候，为了提高效率我们会首选不重复造轮子，所以可能会用到第三方库，而 PlatformIO 为我们整理和提供了一些即装即用的第三方库，本文笔者就带大家了解一下在 PlatformIO IDE (VSCode) 中如何使用和管理这些库。
1. 前言
将使用 Arduino Leonardo 讲解，以文章 PlatformIO IDE(VSCode) 基本使用
2. 第三方库的管理
首先我们打开工程，然后打开 PIO Home 页面，点击左侧的 Libraries 标签打开库的标签页，我们会看到库的标签页中有四个标签页分别是：
- Registry：仓库，在这里我们可以查找我们需要的第三方库，也能看到按照下载量排序的关键词标签，也能看到最近库的下载排名
- Installed：在这里我们能看到曾经安装的库，并对它们进行管理
- Build-in：在这里我们能看到安装的平台和框架中内建的库
- Updates：在这里我们能看到需要更新的库
2.1 库的查找
按照上面提到的需求，我们在 Registry 标签页中查找库，我们在搜索框中搜索定时器对应的英文 Timer:
可以看到会列出搜索到的结果，搜索优先会按照框架进行关键词搜索，我们看一下具体的一个条目，比如第一个库 Ticker，每个条目包含的信息如下：
- 名称及功能描述
- 适用的框架
- 适用的平台
- 关键词标签
- 其它：下载量、例程数
根据第一个描述就符合我们的需求呀，我们点击一下进入库的页面：
可以看到有五个标签页，这里简单说明一下：
- Examples：展示库中包含的例程，有的包含多个，可以点击下拉列表选择不同的例程查看代码
- Installtion：展示如何在项目工程中使用库，在
platformio.ini文件中如何配置 - Headers：库中包含的头文件
- Manifest：这个一般不用关心，展示的是这个库在 PIO 仓库中的配置信息
- Changelog：更新日志
2.2 库的安装
安装库一般是两种形式，一种是全局安装，其他项目工程也能够使用，另一种是只安装到指定项目工程中。
点击 Install 会默认全局安装，这样其它的工程项目也能使用而不用重复安装。
另外，也可以点击 Install 按钮右边的 ... 按钮完成指定位置的安装：
这里我们采用全局安装，点击 Install 按钮即可，库安装完成后会有弹窗提示。
2.3 库的卸载
有时有些库可能不再会使用，如果想卸载怎么操作？找到 Librairies 的 Installed 标签页，就会看到我们刚才安装的 Ticker 库，可以看到 Uninstall 按钮，点击它按照提示操作即可完成卸载，点击 Reveal 按钮会打开安装库的目录：
2.4 库的更新
PIO Home 启动后会检测库的更新，如果库有新的版本发布，就会在 Libraries - Updates 页面出现待更新的库，点击 Update 按钮即可实现更新！
3. 库的使用
3.1 配置
使用第三方库的方式会在库的页面的 Installtion 标签页展示，比如 Ticker 库的：
需要在 paltformio.ini 文件中添加 lib_deps 项，指定库即可，主要有三种方式：
lib_deps =
# 使用库的名称
Ticker
# ... 或者使用库的 ID
1586
# ... 或者使用指定版本的库
Ticker@3.1.5
# Semantic Versioning Rules
# http://docs.platformio.org/page/userguide/lib/cmd_install.html#description
# Ticker@^3.1.5
# Ticker@~3.1.5
# Ticker@>=3.1.5
我们这里采用第一种方式，最终 blink 项目的 platformio.ini 内容如下：
[env:leonardo]
platform = atmelavr
board = leonardo
framework = arduino
lib_deps =
# Using a library name
Ticker
这里要注意的是，一个项目工程极有可能会使用多个库，这是有两种语法配置：
; one line definition (comma + space)
[env:myenv]
lib_deps = LIBRARY_1, LIBRARY_2, LIBRARY_N
; multi-line definition
[env:myenv2]
lib_deps =
LIBRARY_1
LIBRARY_2
LIBRARY_N
3.2 使用库
这样我们就可以在工程中源代码中包含库的头文件然后使用库了，因为毕竟是别人的写的库，所以应该先看一下例程的用法，然后根据自己的需求实现自己需要的功能。
比如还是实现 1s 切换一次 LED 状态实现等的闪烁，只需要编写相应的处理函数，定义新的 Ticker 指定处理函数和时间参数即可，代码如下：
#include <Arduino.h>
#include <Ticker.h>
void blink() {
static uint32_t state = 0;
state ^= 1;
digitalWrite(LED_BUILTIN, state);
}
Ticker timer(blink, 1000, 0, MILLIS);
void setup() {
pinMode(LED_BUILTIN, OUTPUT);
timer.start();
}
void loop() {
timer.update();
//放置其它处理操作
}
编译上传程序，顺利的话同样实现了 LED 的秒闪烁。
4. 结语
本文只是简单的说了库管理和使用的基本常用操作，可以满足基本使用需求了，如果需要了解更多内容，可以参考：
Library Management — PlatformIO latest documentation
增强串口功能
我经常需要在项目中获取一系列通过串行端口发送的数据，例如从 Arduino、ESP8266 或 ESP32 等微处理器中获取的数据。
这就是 LiveSerial 的由来，它是一个可以对通过串口获取的数据进行实时绘图和统计，并将获取的数据导出为各种格式的程序。 LiveSerial 的另一个优点是它可以瞬间存储接收到数值。 LiveSerial 使用 C# + WPF 编程，适用于 Windows 7-10。 众所周知，Windows 并非实时系统，因此会产生一些后果。 首先，我们在接收某些数值时可能会出现延迟。 因此，LiveSerial 有两种工作模式：正常模式和同步模式，在同步模式下，微处理器通过发送时间（millis()）来标记每个点的时间。 另一个后果是，LiveSerial 的最大采样率相对有限。 例如，LiveSerial 并不是为示波器而设计的。 您可以获得的刷新率取决于您的计算机，但预计最高为每秒 20-50 个采样点。
LiveSerial 下载地址
LiveSerial中文介绍：利用LiveSerial代替Arduino中串口图形显示
旨在为数千万中国开发者提供一个无缝且高效的云端环境，以支持学习、使用和贡献开源项目。
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