使用 MicroPython 開發 ESP32-CAM - 使用圖形化工具 Thonny (Windows)

目錄

• 硬體準備
• 軟體準備
• 整合軟硬體開發環境
• 參考資料

硬體準備

建議模塊輸入電源為5V-2A，否則圖片會有可能出現水紋。

下表與下圖是說明ESP32-CAM 模塊開發板與 CH340 序列埠模塊進行執行模式時的接線情形。

圖 1. ESP32-CAM 模塊開發板與 CH340 序列埠模塊進行執行模式的接線圖

下表與下圖是說明 ESP32-CAM 模塊開發板與 CH340 序列埠模塊進行下載模式時的接線情形。

圖 2. ESP32-CAM 模塊開發板與 CH340 序列埠模塊進行下載模式的接線圖

實際圖示如下圖所示，供電 5V 並處於下載模式。

圖 3. ESP32-CAM 模塊開發板供電 5V 並處於下載模式

軟體準備

ESP32-CAM 的官方開發環境為 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，對於熟習 Python 的開發者而言，必須得為了使用 ESP32-CAM 又學習一套新程式語言，然而 MicroPython 是 Python 3 編程語言的一個完整軟體實現，用 C 語言編寫，被優化於運行在微控制器之上。MicroPython 是運行在微控制器硬體之上的 Python 編譯器，提供給用戶一個交互式提示符（Read-Evaluate-Print-Loop, 以下簡稱 REPL）來立即執行所支持的命令。除了包括選定的核心 Python 庫，MicroPython 還包括了給予開發者訪問低層硬體的模塊。

MicroPython 是澳大利亞程式員和物理學家 Damien George，在 2013 年一次眾籌活動之後創建的。當初的眾籌活動將 MicroPython 與基於 STM32 F4 的pyboard 開發板一起發行，因此 MicroPython 支持大量的基於 ARM 的體系結構，隨後 MicroPython 已經可以運行於 Arduino、ESP8266、ESP32 與大多數的物聯網硬體。在 2016 年，Python 軟體基金會創建了 MicroPython 的 BBC Micro Bit 版本，作為其 BBC Micro Bit 合作夥伴貢獻的一部分，授權條款 為 MIT 授權條款。

軟體列表：

1. MicroPython for ESP32-CAM 燒錄檔：可至（github）下載，或是 MicroPython 的官網 (https://micropython.org/) 下載，只是官網的燒錄檔是針對 ESP32 而非 ESP32-CAM。
2. esptool.py（可選非必需）：一個針對樂鑫科技 Espressif 所開發出來的晶片提供燒錄開機軟體的開源軟體，以 Python 為基礎，可以用於樂鑫 ESP8285, ESP8266, ESP32, ESP32-S 等系列芯片和 ROM Bootloader （即：一級 bootloader ）。
3. Thonny for Windows：（Thonny），Python IDE，可進行 Python 程式設計，也可以直接將程式碼燒錄到 ESP32-CAM。
4. CH340驅動程式（CH340 驅動程式），有些Windows環境比較舊，操作系統無法直接辨識 CH340 模塊，所以需要安裝這個 CH340 驅動程式，方可在 CH340 模塊透過 USB 序列埠連接到電腦時，讓電腦辨識到。安裝時記得先進行移除再安裝，這樣比較能確保驅動安裝成功。

ESP32-CAM 燒錄檔

進入 shariltumin/esp32-cam-micropython-2022 github倉庫，選擇最新的韌體 20230717，如下圖所示。

圖 4. 選擇 firmwares-20230717

最後選擇的是 firmwares-20230717/ESP32/AI-Thinker-OV2640/WiFi-SSL 這個組態下的 firmware.bin

圖 5. 選擇 firmwares-20230717

安裝 esptool.py

直接使用 pip 安裝即可。

pip3 install esptool

安裝 Thonny

到 Thonny 的官網 https://thonny.org/，根據自己的操作系統下載適合的版本

圖 6. 根據自己的操作系統下載適合的 Thonny 版本

以下為 Windows 的安裝流程，下載 Windows 版的安裝文件 thonny-4.0.2.exeg ，請注意本身的 Windows 與硬體的版本，下載適合自己軟硬體環境的版本，網站會推薦適合的版本 (recommended for you)。

圖 7. 下載 Windows 操作系統的 Thonny 版本

最好只安裝給自己使用，如下圖所示。

圖 8. 安裝給自己使用

勾選在桌面建立圖標，這樣避免到時候找不到應用程式。

圖 9. 建立桌面圖標

第一次啓用時會進行簡單的設定，如下所示，操作畫面則是上方視窗編輯程式區，下方視窗為顯示結果或是進行程式互動區。
語言(Language)： 繁體中文-TW
初始設定(Initial settings)： Standard

圖 10. Thonny 操作畫面

整合軟硬體開發環境

完成上面軟硬體準備後，先將 CH340 序列埠模塊插到電腦上，1. 是使用 Type C 連到電腦；2. 使用 USB 連接 CH340 序列埠模塊；3. ESP32-CAM 設定在下載模式，如下圖所示。

圖 11. 將 ESP32-CAM 連接到電腦

使用 Thonny 設定直釋器
打開 Thonny IDE，在點擊畫面狀態列的右下角，選擇運行->設定直釋器

圖 12. 在 Thonny IDE 中選擇運行->設定直釋器

在 Windows 作業系統中，連接埠選項會自動偵測到已經插入的 CH340 序列埠模塊，所以會顯示 USB-SERIAL CH340 (COMX)。

• 直釋器： MicroPython(ESP32)
• 連接埠或 WebREPL： USB-SERIAL CH340 (COM3)

最後點擊 安裝或更新 MicroPython

圖 13. 設定直釋器到 ESP32-CAM

使用 Thonny 燒錄韌體
安裝並更新 MicroPython，指定連接埠(Port)跟燒錄檔韌體(Firmware)

1. 連接埠(Target Port)： USB-SERIAL CH340 (COM3)
   勾選先刪除後安裝 (Erase flash before installing)
2. 選擇從本地安裝，要選安裝按鈕左邊的選單，會出現一個選單，選第一個 Select local MicroPython image ... 在本機找到從 github 所下載的 ESP32-CAM 的韌體檔案 esp32-cam-micropython-firmwares-20230717.bin
3. 會根據本地檔案自動顯示，請勿自行操作

接著點擊安裝

圖 14. 安裝並更新 MicroPython

點擊安裝後要注意是否正常運作，正常運作畫面如下。

圖 15. 安裝並更新 MicroPython 運行畫面

進入 Thonny 畫面
燒錄完畢後就可以點擊關閉，回到主畫面，回彈出錯誤信息。主要是因為目前是下載模式並非執行模式，所以記得

• 將 ESP32-CAM 的跳線帽移除，請參考圖 1。
• 當移除後的跳線帽並按下 reset 鍵重啓 ESP32-CAM後，就會出現 Thonny 成功連接到 ESP32-CAM 中的 MicroPython 調適畫面，如下所示。

1. 韌體的日期為2023-07-11
2. 確認連結埠是正確的

圖 16. Thonny 連接 ESP32 成功的主畫面

參考資料

• esptool.py，https://github.com/espressif/esptool
• ESP32 系列模組，https://www.espressif.com/zh-hans/products/modules/esp32
• ESP32-CAM 開發板，https://docs.ai-thinker.com/esp32-cam
• MicroPython downloads, https://micropython.org/download/
• Thonny, https://thonny.org/
• 如何安裝CH340晶片程式, https://www.taiwaniot.com.tw/技術文件/如何安裝ch340晶片程式/