记录一个ESP32 S3/P4 上奇怪的问题

最近我在使用 ESP32 P4 时遇到了一个奇怪的问题，经过简化，代码如下：

class Ch346 {
  public:
    Ch346() {};
    uint8_t WriteData() {
      for (int i = 0; i < 512; i++) {
        Serial.println(i);
      }
    }
};

Ch346 MyCh346;

void setup() {
  Serial.begin(115200);
  delay(2000);
  Serial.println("Start");
}

void loop() {
  if (Serial.available()) {
    char c = Serial.read();
    if (c == '1') {
      Serial.println("Input 1");
      MyCh346.WriteData();
      Serial.println("Input 1 Complete");
    }
  }

}

运行之后，打开串口输入1 然后应该得到 0-511的值，上述代码在Leonardo 板子上上没问题，但是不知道为什么在  ESP32 S3 P4上会一直输出：

===========================================================

有兴趣的朋友可以先思考一下，具体解析在下面：

页码： 页 1, 页 2

CH397 UEFI 网络功能测试

CH397是 WCH 推出的USB转LAN芯片，WCH提供了对应的 UEFI驱动，用户有机会在 UEFI 环境中直接使用这个网卡。本次试验是在UEFI Shell 下启动一个 HTTP服务器，然后通过网络内另外一台机器的浏览器对这台机器进行访问。

这次我们使用一台机器作为 DHCP 服务器，能够给被测机器提供IP地址，具体的配置请看之前的文章。

第一步，Boot到UEFI 下，然后 load WCHUSBNIC.EFI 加载驱动

正确加载后，使用 ifconfig -l 列出当前系统中的网卡

第二步，运行如下命令让网卡通过 DHCP分配地址（如果你接入的网络没有DHCP，那么就需要手工指定网卡使用 IP）

Ifconfig -s eth0 dhcp

这步之后，再次运行 ifconfig -l 可以看到网卡的 MAC 还有分配到的 IP地址

第三步，我们在UEFI Shell 下运行一个 webserver

第四步，在主机端浏览器上使用 上面分配到的IP地址即可访问被测机。

具体的工作测试视频，可以在这里看到：

WCHUSBNIC.EFI 下载

WchUsbNic下载

TPS63802 升降压芯片模块测试

TPS63802DLAR 是 TI 推出降压/升压转换器。

• 输入电压范围：1.3V 至 5.5V – 器件启动时输入电压大于 1.8V

• 输出电压范围：1.8V 至 5.2V（可调节）

• VI ≥ 2.3V、VO = 3.3V 时，输出电流为 2A

这里使用这个芯片制作一个模块，对于外部输入的 1.8-5.5V 的电压转化为 3.3V。

焊接之后如下

接下来对模块进行测试：

1.7V输入时，模块不工作

1.8V时开始工作，输出3.3V

2.4V时输出3.3V

3.4V时输出3.3V

4.4V时输出3.3V

5.4V时输出3.3V

可见，这个芯片非常适合配合 3.7V 充电电池使用。

模块的电路图和PCB下载（立创标准版）

TPS63802下载

C# 程序：统计文本文件中未曾出现的 ASCII

一段简单的代码，找到给定的文本中哪个 ASCII 字符没有出现过

using System;
using System.Collections.Generic;
using System.Linq;
using System.Text;
using System.Threading.Tasks;
using System.IO;

namespace FilterAscii
{
    class Program
    {
        static void Main(string[] args)
        {
            if (args.Length == 0)
            {
                Console.WriteLine("Usage: AsciiCharCounter <filename>");
                return;
            }

            string filename = args[0];
            if (!File.Exists(filename))
            {
                Console.WriteLine($"File not found: {filename}");
                return;
            }

            bool[] charPresence = new bool[128];
            foreach (char c in File.ReadAllText(filename))
            {
                if (c < 128) charPresence[c] = true;
            }

            Console.WriteLine("Missing ASCII characters:");
            for (int i = 0; i < 128; i++)
            {
                if (!charPresence[i])
                {
                    Console.WriteLine($"'{(char)i}' (ASCII {i})");
                }
            }
        }
    }
}

我用这个工具分析一个Debug BIOS 串口输出结果如下，没有出现过的大部分 ASCII 都是不可见的，只有 $ 和 ^ 这两个可见的没有输出过

Arduino中ESP32 P4 中一次性设置多个 GPIO的方法

一般情况下我们可以用过 digitalWrite() 在 Arduino 中设置 GPIO 的 HIGH/LOW, 但是这种方法非常耗时。这里给出一种可以一次性设置多个 GPIO 的方法：

在 C:\Users\USERNAME\AppData\Local\Arduino15\packages\esp32\tools\esp32-arduino-libs\idf-release_v5.4-858a988d-v1-cn\esp32p4\include\soc\esp32p4\register\soc\gpio_struct.h 有如下定义：

extern gpio_dev_t GPIO;

typedef struct gpio_dev_t {
    volatile gpio_bt_select_reg_t bt_select;
    volatile gpio_out_reg_t out;
    volatile gpio_out_w1ts_reg_t out_w1ts;
    volatile gpio_out_w1tc_reg_t out_w1tc;
    volatile gpio_out1_reg_t out1;
    volatile gpio_out1_w1ts_reg_t out1_w1ts;
    volatile gpio_out1_w1tc_reg_t out1_w1tc;
    uint32_t reserved_01c;
    volatile gpio_enable_reg_t enable;
    volatile gpio_enable_w1ts_reg_t enable_w1ts;
    volatile gpio_enable_w1tc_reg_t enable_w1tc;
    volatile gpio_enable1_reg_t enable1;
    volatile gpio_enable1_w1ts_reg_t enable1_w1ts;
    volatile gpio_enable1_w1tc_reg_t enable1_w1tc;
    volatile gpio_strap_reg_t strap;
    volatile gpio_in_reg_t in;
    volatile gpio_in1_reg_t in1;
    volatile gpio_status_reg_t status;
    volatile gpio_status_w1ts_reg_t status_w1ts;
    volatile gpio_status_w1tc_reg_t status_w1tc;
    volatile gpio_status1_reg_t status1;
    volatile gpio_status1_w1ts_reg_t status1_w1ts;
    volatile gpio_status1_w1tc_reg_t status1_w1tc;
    volatile gpio_intr_0_reg_t intr_0;
    volatile gpio_intr1_0_reg_t intr1_0;
    volatile gpio_intr_1_reg_t intr_1;
    volatile gpio_intr1_1_reg_t intr1_1;
    volatile gpio_status_next_reg_t status_next;
    volatile gpio_status_next1_reg_t status_next1;
    volatile gpio_pin_reg_t pin[57];
    volatile gpio_func_in_sel_cfg_reg_t func_in_sel_cfg[256]; /* func0-func255: reserved for func0, 46, 67, 72, 73, 79, 81, 82, 84, 85, 87, 88, 115, 116, 119-125, 157, 204-213 */
    volatile gpio_func_out_sel_cfg_reg_t func_out_sel_cfg[57];
    volatile gpio_intr_2_reg_t intr_2;
    volatile gpio_intr1_2_reg_t intr1_2;
    volatile gpio_intr_3_reg_t intr_3;
    volatile gpio_intr1_3_reg_t intr1_3;
    volatile gpio_clock_gate_reg_t clock_gate;
    uint32_t reserved_650[44];
    volatile gpio_int_raw_reg_t int_raw;
    volatile gpio_int_st_reg_t int_st;
    volatile gpio_int_ena_reg_t int_ena;
    volatile gpio_int_clr_reg_t int_clr;
    volatile gpio_zero_det_filter_cnt_reg_t zero_det_filter_cnt[2];
    volatile gpio_send_seq_reg_t send_seq;
    volatile gpio_recive_seq_reg_t recive_seq;
    volatile gpio_bistin_sel_reg_t bistin_sel;
    volatile gpio_bist_ctrl_reg_t bist_ctrl;
    uint32_t reserved_728[53];
    volatile gpio_date_reg_t date;
} gpio_dev_t;

其中的out_w1ts 和 out_w1tc 可以用来一次性设置多个 GPIO 为高或者为低。

测试代码：

#include "soc/gpio_struct.h" // GPIO

void setup() {
   pinMode(7,OUTPUT);pinMode(8,OUTPUT);
   pinMode(30,OUTPUT);pinMode(32,OUTPUT);pinMode(33,OUTPUT);pinMode(49,OUTPUT);
   pinMode(50,OUTPUT);pinMode(52,OUTPUT);
   digitalWrite(7,LOW);digitalWrite(8,LOW);
   digitalWrite(30,LOW);digitalWrite(32,LOW);digitalWrite(33,LOW);digitalWrite(49,LOW);
   digitalWrite(50,LOW);digitalWrite(52,LOW);

}

void loop() {
    GPIO.out_w1ts.val = (1<<30)|(1<<8)|(1<<7); 
    GPIO.out1_w1ts.val=(1<<(33-32))|(1<<(32-32))|(1<<(52-32))|(1<<(49-32))|(1<<(50-32));
    GPIO.out_w1tc.val = (1<<30)|(1<<8)|(1<<7); 
    GPIO.out1_w1tc.val=(1<<(33-32))|(1<<(32-32))|(1<<(52-32))|(1<<(49-32))|(1<<(50-32));
    delay(1000);
}

硬件上GPIO33, 32, 30, 8, 7, 52, 49, 50分别连接到逻辑分析的4-11通道。

其中的 GPIO 初始化使用 Arduino 代码来完成，GPIO 的设置直接使用位操作。超过31的GPIO要在out1_w1ts和out1_w1tc上设置。

最终抓到的结果可以从下面看到：

参考：

1.https://github.com/maarten-pennings/howto/blob/main/esp32-fast-gpio/esp32-fast-gpio.md

Basic AML Debugging

The AMLI Debugger supports two types of specialized commands: AMLI Debugger extensions and AMLI Debugger commands.

When you are performing AML debugging, you should carefully distinguish between two different kinds of prompts that will appear in the Debugger Command window:

  • When you see the kd> prompt, you are controlling the kernel debugger. All the standard kernel debugger commands and extensions are available. In addition, the AMLI Debugger extensions are also available. In Windows 2000, these extensions have a syntax of !acpikd.amli command. In Windows XP and later versions of Windows, these extensions have a syntax of !amli command. The AMLI Debugger commands are not available in this mode.
  • When you see the AMLI(? for help)-> prompt, you are controlling the AMLI Debugger. (When you are using WinDbg, this prompt will appear in the top pane of the Debugger Command window, and an Input> prompt will appear in the bottom pane.) From this prompt, you can enter any AMLI Debugger command. You can also enter any AMLI Debugger extension; these extensions should not be prefixed with !amli. The standard kernel debugging commands are not available in this mode.
  • When you see no prompt at all, the target computer is running.

At the beginning of any debugging session, you should set your AMLI Debugger options with the !amli set extension. The verboseon, traceon, and errbrkon options are also very useful. When your target computer is running Windows XP or later, you should always activate the spewon option. See the extension reference page for details.

There are several ways for the AMLI Debugger to become active:

  • If a breakpoint in AML code is encountered, ACPI will break into the AMLI Debugger.
  • If a serious error or exception occurs within AML code (such as an int 3), ACPI will break into the AMLI Debugger.
  • If the errbrkon option has been set, any AML error will cause ACPI to break into the AMLI Debugger.
  • If you want to deliberately break into the AMLI Debugger, use the !amli debugger extension and then the g (Go) command. The next time any AML code is executed by the interpreter, the AMLI Debugger will take over.

When you are at the AMLI Debugger prompt, you can type q to return to the kernel debugger, or type g to resume normal execution.

The following extensions are especially useful for AML debugging:

  • The !amli dns extension displays the ACPI namespace for a particular object, the namespace tree subordinate to that object, or even the entire namespace tree. This command is especially useful in determining what a particular namespace object is — whether it is a method, a fieldunit, a device, or another type of object.
  • The !amli find extension takes the name of any namespace object and returns its full path.
  • The !amli u extension unassembles AML code.
  • The !amli lc extension displays brief information about all active ACPI contexts.
  • The !amli r extension displays detailed information about the current context of the interpreter. This is useful when the AMLI Debugger prompt appears after an error is detected.
  • Breakpoints can be set and controlled within AML code. Use !amli bp to set a breakpoint, !amli bc to clear a breakpoint, !amli bd to disable a breakpoint, !amli be to re-enable a breakpoint, and !amli bl to list all breakpoints.
  • The AMLI Debugger is able to run, step, and trace through AML code. Use the run, p, and t commands to perform these actions.

For a full list of extensions and commands, see Using AMLI Debugger Extensions and Using AMLI Debugger Commands .

CH397 的 IPXE 启动

最近测试了一下 WCH 出品的 CH397 USB 网卡（百兆）网络启动功能，通过网络成功的启动到WinPE 环境。通过这样的方式用户可以方便的进行系统安装和维护。

除此之外，该IPXE启动方案支持 WCH USB网卡全系列产品：CH398(USB3.0千兆网卡) 、CH397、CH339（七端口路多功能HUB）、CH336（四端口HUB）。

本文记录一下操作过程。测试环境是2台电脑（网线直连,没有通过路由器之类），本次实验使用到的软件可以在文章后面下载到，解压在主机端的 CH397PXE 目录下即可

1.一台作为主机，主机端需要手工指定一个 IP地址，这里使用  192.168.50.2

2.PXE Server选用的是 Tiny PXE Server，来自【参考1】，除了TFTP、HTTP服务它还能提供 DHCP 功能。

3.PXE Server 配置如下，Boot File 选择C:\CH397PXE\Menu.ipxe

上述配置完成后，点击Tiny PXE Server 的 Online 按钮即可启动

1.目标机上使用一个 FAT32 U盘作为启动盘，将C:\CH397PXE\ Ch397_ipxe.efi 改名为 BootX64.efi 后放在这个U盘的 EFI\Boot\ 目录下

2.在目标机上启动这个U盘，自动进入 IPXE

3.进入一个选择菜单，其中的内容是我们上面提到的 menu.ipxe 中定义的

4.开始加载Win10 的 WinPE 镜像

5.最终启动进入 WinPE 环境，进去之后加载 CH397的驱动，还可以看到通过 DHCP自动给当前设备分配了 IP 地址。

本文提到的 Ch397_ipxe.efi（官方 IPXE没有CH397支持，这是WCH官方定制的） 可以在这里下载。

Ch397_ipxe下载

测试使用的 Tiny PXE Server 和修改后的 Win10 可以在这里下载。

http://a78231029.gs2.cosfiles.com/d/ty-2501/LABZ/ch397PXE.7z

工作的测试视频

参考：

  1. https://github.com/erwan2212/tinypxeserver
  2. https://zhuanlan.zhihu.com/p/343569176  UEFI开发探索50 – UEFI与网络2
  3. https://www.lab-z.com/vt/

搜集到的老版本 IASL

在一些情况下，我们需要老版本的 iasl.exe 来处理ACPI，这里整理了一下，有需要的朋友可以下载：

iasl20051117.exe
iasl20100121.exe
iasl20100806.exe
iasl20120111-32.exe
iasl20121220-32.exe
iasl20130117-32.exe
iasl20160729-32.exe
iasl20200717.exe
iasl20210331.exe
iasl20210930.exe
iasl20230628.exe
待补充

在这里可以下载上述集合，同时欢迎提供你手上的老版本方便他人使用。

iasl下载

ESP32 P4 Arduino GPIO 最快翻转速度测试

测试代码如下：

#include <arduino.h>
#include "soc/gpio_struct.h" // GPIO

void setup() {
  pinMode(20,OUTPUT);
}

void loop() {
  GPIO.out_w1ts.val = 1<<20;
  GPIO.out_w1tc.val = 1<<20;
  GPIO.out_w1ts.val = 1<<20;
  GPIO.out_w1tc.val = 1<<20;
  GPIO.out_w1ts.val = 1<<20;  
  delay(100);
}

可以看到翻转以 100ms 为间隔

放大可以看到从低->高或者高->低，最少需要 250ns

ESP32S3 制作的 ESP32S3 烧写器

很多年前开始玩Arduino 的时候使用的是 Arduino Uno，它使用 Atmel 328P 的主控。当时有一个有趣的项目是使用Uno 给另外一个设备刷写 BootLoader。这个项目能够极大的方便使用 Arduino。

这次的项目是一个使用 ESP32-S3 实现的 ESP32 下载器。

硬件部分非常简单，可以看做是一个 ESP32S3 的最小系统。

电路图：

PCB:

软件部分

代码使用 IDF 编写，首先实现基于 TinyUSB 的 USB CDC 功能。

１．TinyUSB 是 IDF 内置的原生 USB 库，通过下面的代码就可以实现 USB CDC 功能

ESP_LOGI(TAG, "USB initialization");
  const tinyusb_config_t tusb_cfg = {
    .device_descriptor = NULL,
    .string_descriptor = NULL,
    .external_phy = false,
    .configuration_descriptor = NULL,
  };
  ESP_ERROR_CHECK(tinyusb_driver_install(&tusb_cfg));
  tinyusb_config_cdcacm_t acm_cfg = {
    .usb_dev = TINYUSB_USBDEV_0,
    .cdc_port = TINYUSB_CDC_ACM_0,
    .rx_unread_buf_sz = 64,
    .callback_rx = &tinyusb_cdc_rx_callback, // the first way to register a callback
    .callback_rx_wanted_char = NULL,
    .callback_line_state_changed = &tinyusb_cdc_line_state_changed_callback,
    .callback_line_coding_changed = &tinyusb_cdc_line_coding_changed_callback
  };
  ESP_ERROR_CHECK(tusb_cdc_acm_init(&acm_cfg));
  ESP_LOGI(TAG, "USB initialization DONE");

２．之后， USB CDC收到的数据会出现在下面再合格回调函数中

void tinyusb_cdc_rx_callback(int itf, cdcacm_event_t *event)
{
  // USB CDC 接收的处理
  uint8_t rx_buf[CONFIG_TINYUSB_CDC_RX_BUFSIZE];
  size_t rx_size = 0;
  // 读取放入 rx_buf 缓冲区
  esp_err_t ret = tinyusb_cdcacm_read(itf, rx_buf, CONFIG_TINYUSB_CDC_RX_BUFSIZE, &rx_size);
  if (ret == ESP_OK) {
    // 根据资料，如果缓冲区有足够的空间，那么不会阻塞
    uart_write_bytes(UART_NUM_1,rx_buf,rx_size);
  } else {
    ESP_LOGE(TAG, "Read Error");
  }
}

３．Arduino ESP32 的烧写工具是 ESPTool，它通过将串口波特率从 9600切换到 115200 来通知 ESP32S3进入下载模式（这部分代码可以在 ESP32 的库中看到）

对饮的，我们在代码中做一个判断，如果出现了这样的切换，那么通过2个 GPIO 拉被刷机进入下载模式，然后通过串口通讯完成下载

// 设置波特率的回调函数
void tinyusb_cdc_line_coding_changed_callback(int itf, cdcacm_event_t *event)
{
  cdc_line_coding_t *line_coding = event->line_coding_changed_data.p_line_coding;
  Baudrate = line_coding->bit_rate;
  if (previous_Baudrate != Baudrate) {
    ESP_LOGI(TAG, "Change Baudrate from %lu to %lu", previous_Baudrate, Baudrate);
    
    // 如果出现从 9600 波特率到 115200 的切换，那么说明是要进入下载模式
    if ((previous_Baudrate==9600)&&(Baudrate==115200)) {
        DownloadMode=true;
    }
    if ((Baudrate==115200)||(Baudrate==921600)) {
        uart_set_baudrate(UART_NUM_1, Baudrate);
    }
    previous_Baudrate=Baudrate;
  }
}

最终烧写代码后，可以通过下面这个命令进行简单测试，它会让ESP32 S3进入下载模式，然后通过命令读取MAC地址，基本上这个命令如果可以跑过，那么烧写也没有问题

Esptool5 --trace -c esp32s3 -p com19 read-mac

完整代码下载：

ESP32Downloader下载

电路图和PCB:

esp32s3flasher下载

工作的测试视频