序言

写在前面

世界信息化的进程正在迅猛发展。

继互联网之后，物联网的浪潮已然到来。作为数字经济时代的新型基础设施，物联网得到了我国政府的高度重视和政策支持。乐鑫信息科技（上海）股份有限公司（简称乐鑫科技或乐鑫）自2008年创立以来，一直肩负着“科技民主化”的重要使命，致力于构建“万物智联”的世界，让“连接”成为开发者触手可得的技术。

自研芯片的道路就像一场马拉松，需要不断突破科技边界。乐鑫科技深耕物联网领域的软硬件产品研发，先后发布了ESP32、ESP32-C、ESP32-S、ESP32-H等系列芯片。从早期被认为“改变物联网游戏规则”的ESP8266芯片，到ESP32系列芯片开始增加Bluetooth® LE和AI算法功能并实现了最高240 MHz的双核处理，再到ESP32-S3系列芯片增加的AI硬件加速器，乐鑫科技不断在软件技术上进行投入，围绕AIoT的核心，覆盖工具链、编译器、操作系统、应用框架、AI算法、云产品、App等，实现了AIoT领域的软硬件一体化解决方案闭环。

截至2022年7月，乐鑫科技的IoT芯片累计出货量已超过8亿颗，在Wi-Fi MCU领域遥遥领先，赋能了全球数亿的智能产品。乐鑫科技一直秉承着精益求精的精神，每次发布的新产品总能以高集成度和低成本引爆物联网市场。ESP32-C3芯片的发布，是乐鑫科技底层自研技术积累的结晶，也是一个新里程碑式的事件。ESP32-C3芯片搭载了自研的基于开源指令集RISC-V的32位单核处理器，时钟频率高达160 MHz，内置400 KB的SRAM，集成了2.4 GHz的Wi-Fi和支持长距离的Bluetooth 5（LE），具有行业领先的射频性能和低功耗特性，可满足常见的物联网产品功能需求，同时安全性能也大幅度提升。本书以成熟的ESP32-C3为硬件基础，阐述物联网项目开发等技术知识。

聚焦平台能力，回馈生态社区

乐鑫科技不仅仅是一家半导体公司，更是一家物联网平台型公司，始终坚持在技术领域寻求突破和创新。与此同时，乐鑫科技以开放的心态，将自研的操作系统和软件框架开源分享到社区，形成了独树一帜的生态环境。众多的工程师、创客及技术爱好者，积极开发新的软件应用，自由交流并分享使用心得。每时每刻都可以在各类平台看到开发者的奇思妙想，如YouTube、Bilibili视频平台，以及GitHub、Gitee等代码托管平台。有的开发者还自发编写了关于乐鑫科技产品的图书，已逾100本，涉及的语种有中文、英文、德文、法文、日文等十多种。

正是来自社区伙伴的支持和信任，鼓励着乐鑫科技不断创新。乐鑫科技的创始人兼CEO张瑞安先生曾说：“我们在寻找答案，去解决人们目前生活中需要解决的问题。我们致力向社会贡献商业实践、工具、文档、写作以及想法。”乐鑫科技是一家非常重视阅读和想法的公司，而物联网技术的不断升级，对工程师综合素质的要求越来越高，如何才能帮助更多人快速掌握物联网芯片、操作系统、软件框架、应用方案以及云服务产品呢？授人以鱼不如授人以渔，于是在一次头脑风暴会议中，我们在想是否能写一本书，将知识点系统性地梳理出来呢？想法一拍即合，我们迅速在公司聚集了资深工程师们，并整合了技术团队关于嵌入式编程、物联网硬件和软件开发的相关经验，撰写了本书。在写作过程中，我们尽量客观公正、抽丝剥茧，用轻松简明的语言讲述物联网的纷繁和魅力。我们认真总结了常见的问题，倾听了社区的反馈和建议，希望能清晰地回答在开发过程中遇到的诸多疑问，为相关技术人员和决策者提供实用的物联网开发指南。

本书的结构

本书以工程师为中心视角，循序渐进地阐述了物联网工程开发的必备知识，全书分为4篇，具体如下：

●　准备篇：包括第1～4章，本篇主要介绍物联网体系结构、典型的物联网工程项目框架、ESP RainMaker® 物联网云平台和ESP-IDF开发环境的搭建，为物联网工程开发夯实基础。

●　硬件与驱动开发篇：包括第5～6章，本篇以ESP32-C3芯片为基础，论述了如何设计最小硬件系统和驱动开发，实现了调光、调色的控制以及无线通信功能。

●　无线通信与控制篇：包括第7～11章，本篇主要阐述基于ESP32-C3芯片的智能化Wi-Fi网络配置方案、本地控制协议和云端控制协议、设备的本地控制和远程控制，并给出了智能手机App的开发、固件更新、版本管理等方案。

●　优化与量产篇：包括第12～15章，本篇为提高篇，主要从电源管理、低功耗优化、增强安全等角度介绍物联网产品的优化，并介绍了量产的固件烧录和测试、如何通过ESP Insights远程监察平台来诊断设备固件的运行状态和日志。

关于源代码的使用

读者可以实践本书中的程序示例，既可手工输入代码，也可使用本书配套的源代码。本书注重理论和实践的结合，几乎每章都在最后给出了智能照明工程实战案例，并已开源。欢迎读者前往esp32.com、GitHub和Gitee中与本书相关的版块下载源码并进行讨论。本书的开源代码遵循Apache 2.0许可证的条款。

写在最后

本书为乐鑫科技的官方出品，主要编写人员是公司的资深工程师。本书适合计算机相关行业的管理者、研发人员，高等院校相关专业的师生以及物联网领域的爱好者阅读，希望本书成为大家如良师益友般的工作手册、工具书和床头书。

本书在编写过程中，借鉴和参考了国内外专家、学者、技术人员的相关研究成果，我们尽可能按学术规范予以说明，但难免会有疏漏之处，在此谨向有关作者表示深深的敬意和谢意。此外，书中引用了互联网上的资讯，在此向原作者和刊发机构致谢，对于不能一一注明引用来源的资讯作者深表歉意。

本书的顺利出版，经过了很多轮的内部讨论，听取了试读者和出版社编辑的建议反馈，再次感谢各位的帮助，使本书得以尽早与读者见面。

最后，也是最重要的，感谢乐鑫科技每一位为产品的诞生和普及而付出心血的同仁。

物联网工程开发涉及的知识面非常广泛，限于本书篇幅，以及笔者的水平和经验，疏漏之处在所难免，恳请广大专家和读者批评指正。若您对本书有任何建议，请及时联系我们，联系邮箱为book@espressif.com。我们期待您的反馈。

乐鑫科技团队

2022年8月8日