【Nano Framework ESP32 篇】刷入 nanoCLR 固件以及相关问题

老周在几个世纪前曾写过树莓派相关的 iOT 水文，之所以没写 Nano Framework 相关的内容，是因为那时候这货还不成熟，可玩性不高。不过，这货现在已经相对完善，老周都把它用在项目上了——第一个是自制的智能插座，这个某宝上50多块可以买到，搜“esp32 插座”就能找到。一种是 86 型盒子的，带屏幕，背部可以安装继电器，需要自己接线（也不难，把线削出铜丝，然后怼进去，上紧螺丝就行）；另一种就类似公牛的那种，无屏幕，一个三脚插孔，不需要引线，程序测试好后直接插电用。第二个给打工仔们用的，买了一块带电池接口的 ESP32 板，外壳是他们自己做的，主要是远程控制，不过那个老周做了两个版本，一个是 Nano Framework 做的，一个是用官方的 idf 做的（主要是要用到蓝牙音x 频）。

经过实际使用对比，Nano Framework 比 MicroPython 好用。MicroPython 真的太难用了，用来做项目简直是给后续的维护人员挖坟墓。

好了，上面好像说了无关的鸟话，说回正题。如果你说在 ESP32 上开发应用啥框架最好，那肯定是官方的 idf，C语言直接撸，支持C++。很多人老吐槽 idf 安装不上。说实话，老周不知道他们是怎么搞的，老周装过很多次 idf，在自己家的电脑装过N次，在树莓派上装过，在某办公室的一台运行 Deepin 的破电脑上装过一次，每次都能一步到位。记得老周曾经写相关水文，直接用离线包装的。这里老周就顺便扯一下在线安装的两个关键：

1、安装Python 后，pip 要改用国内源（比如最高学府源，老周一般用这个）；

2、在下载 idf 时，下载来源要选乐鑫的，不要选 github。如果你不会魔法（魔法上网套路多，要小心，可以用托管在国外的虚拟机，安全一点，老周用 Azure 虚拟机下的），github 源容易失败。

做好上述两点，基本不会失败。

也有人吐槽说 idf 很难用，老周反而觉得挺好用的，函数的命名是 *nix 风格，idf 毕竟是官方的，功能也是最多的，如果你要用到的一些功能第三方框架没有的，那必须上 idf 的。

老周觉得，在国产芯片里面，乐鑫真的做得不错了，不然你看看其他的，SDK 全是老鼠屎。这里点名批评一下嘉楠 Kxxx 芯片，看看你们给的 SDK 都是些啥东东，偷工减料就算了，SDK中还 bug 一串串的。驱动也封装得鸡模狗样（抄来的，尤其是 spiFlash）。开源程度而言，乐鑫也算可以的了，只有网络协议部分没开源。再看看其他的，动不动就是“驱动不开源”，不开源也算了，你为啥连个接口文档都不写？没寄存器说明，无API说明，调用起来全靠运气，买这些开发板就是活受罪。

所以，哪怕树莓派比较贵，但老周坚持用树莓派。

嗯，又扯远了，说回 Nano frw。这个框架有一个 .NET 工具——nanoff，主要是用来刷固件和 CLR 的，这个工具直接安装就能用的。

dotnet tool install -g nanoff

不过，它是基于 .NET 6 的，如果你安装的 .NET SDK 不是 6.0，无法正常运行，这个简单，安装一下 .NET 6 SDK 就完事了，不用找源代码编译了，很麻烦的。源码获取地址：GitHub - nanoframework/nanoFirmwareFlasher: nano firmware flasher nanoff (.NET nanoFramework toolbox)

那我不用 nanoff 工具行不行？可以的哟，乐鑫官方有刷固件工具，下载地址：https://www.espressif.com.cn/sites/default/files/tools/flash_download_tool_3.9.6_2.zip。

现在工具有了，下一步找固件，地址：Cloudsmith - Repositories - .NET nanoFramework (net-nanoframework) - nanoframework-images (nanoframework-images) - Packages

这里面可是啥都有呢，比如老周这个，ESP32-S3 的，长得像个 U 盘，带个小屏幕（这款是微雪的）。

  

拆开后是这样的：

引脚较少，主要是体积小巧，还带个壳子。壳子没有螺丝，徒手可以直接拆。

所以，老周选择的固件就是 ESP32_S3_BLE，不用低功耗蓝牙的话，也可以选 ESP32_S3，然后下载一个 zip 包，解压后里面就是基础固件和 CLR 固件了，另外有几个分区表，针对不同大小的 Flash 的。老周买的这个，微雪自己说是 16MB 的板载 Flash。

认识一下这几个固件：

1、bootloader.bin：就是 BootLoader了，没什么好介绍的，就是用官方 idf 编译的引导程序；

2、nanoCLR.bin：.NET CLR ，大家都是 .NET 老油条了，就不用介绍 CLR 吧；

3、partitions_Xmb.bin：分区表，csv 格式的分区不能直接刷进去的，要二进制文件才行，Xmb 就是 Flash 大小，如 8mb、16mb 等。

聪明绝顶的你一定猜到了，我们就是把这三个东西刷进去就行。但问题来了，直接在二进制层面写存储器，不是有偏移地址吗？啥东西？就是哪个分区放哪里呗，偏移的地址就是字节（这样理解没问题，不要抬杠），就是把几个分区排队，不能有重叠，重叠就会覆盖数据了。

比如，第一个分区假定从第 16 起，大小是100，那么它的终点是 16+100；然后，第二分区可以在116后的地址开始，依此类推。

现在，关键问题来了，咱们要弄清这几个固件的起始地址，不能乱刷。乱刷可能运行不了的。

1、bootloader：ESP32-C3 和 ESP32-S3 是特殊群体，它们的 bootload 起始地址是 0x00，就是从 0 开始；其他的从 0x1000 开始。

2、partition：分区表从 0x8000 开始；

3、Nano CLR：运行时的起始地址是 0x10000。

可能有人又要抬杠了，老周，你是怎么知道这些的？Nano Framework 自己说的呗，不信你自己找。而且这个也可以参考 idf 的 hello world 示例的分区表，一样的。只是把工厂固件换成 nanoCLR 罢了。

其实还有一个地址，我们写的 .NET 程序被烧录到 0x1B0000 处，不过刷固件时我们不用管它。

好了，该准备的都准备好了，干活吧各位。打开 flash download tool，在弹出的小对话框中选你的 ESP 型号，比如我的是 ESP32-S3，工作模式就是 develop，不要选工厂模式，那个是大批量开刷，等会儿界面会出现密密麻麻的刷机状态。刷写方式保留 UART 就行，点OK。

然后出现主界面，我们依次选好固件文件，填好正确的地址。

注意：每个固件前面的对勾要打上，勾上才表示要刷进去的；窗口底部，选择正确的串口号。

最后，点击 START，闭上眼睛等着刷完吧。

要验证能不能用，到 VS 上，菜单栏执行【扩展】>【管理扩展】，搜索 nano framework。

拼命装它就是了。如果下载很慢，可以用 https://nanoframework.gallerycdn.vsassets.io/extensions/nanoframework/nanoframework-vs2022-extension/2022.3.0.78/1712863972341/nanoFramework.Tools.VS2022.Extension.vsix，放到迅雷上下就很快。下载完成后，直双击运行安装就行了。

扩展虽然装好了，但还没真正应用，此时你要以管理员身份打开 VS，等待几秒钟让扩展更新配置。然后在菜单栏上执行【视图】>【其他窗口】>【Device Explorer】，打开查看设备的窗口。如果没有别的问题，你会看到 ESP32 设备了（没看到的话，可以拔掉重新插上）。

这时你会发现，窗口上的一排奇葩按钮看不见，不管它，反正不影响使用。

当然，如果你刚才刷错了固件，也可能无法运行。没什么大不了的，多刷几个试试就是了。

新建一个项目，选择“Blank Application”（空白应用程序）。

然后，就会看到熟悉的代码了。咱们把 Main 方法中的代码改一下：

public static void Main()
{
    int id = 0;
    while(true)
    {
        id++;
        Debug.WriteLine($"Hello, Gay{id}!");
        Thread.Sleep(2000);
    }
}

然后，运行。要在输出窗口中看到内容，要用 Debug 类来输出。结果如下：

取消调试。咱们在 id++ 那里设一个断点，再次运行。

可以断点调试，是不是比 MicroPython 要强很多呢？