控制台终端

[English]

ESP-IDF 提供了 console 组件，它包含了开发基于串口的交互式控制终端所需要的所有模块，主要支持以下功能：

  • 行编辑，由 linenoise 库具体实现，它支持处理退格键和方向键，支持回看命令的历史记录，支持命令的自动补全和参数提示。
  • 将命令行拆分为参数列表。
  • 参数解析，由 argtable3 库具体实现，它支持解析 GNU 样式的命令行参数。
  • 用于注册和调度命令的函数。

这些功能模块可以一起使用也可以独立使用，例如仅使用行编辑和命令注册的功能，然后使用 getopt 函数或者自定义的函数来实现参数解析，而不是直接使用 argtable3 库。同样地，还可以使用更简单的命令输入方法（比如 fgets 函数）和其他用于命令分割和参数解析的方法。

行编辑

行编辑功能允许用户通过按键输入来编辑命令，使用退格键删除符号，使用左/右键在命令中移动光标，使用上/下键导航到之前输入的命令，使用制表键（“Tab”）来自动补全命令。

注解

此功能依赖于终端应用程序对 ANSI 转移符的支持，显示原始 UART 数据的串口监视器不能与行编辑库一同使用。如果运行 get_started/console 示例程序的时候观察到的输出结果是 [6n 或者类似的转义字符而不是命令行提示符 [esp32]> 时，就表明当前的串口监视器不支持 ANSI 转移字符。已知可用的串口监视程序有 GNU screen，minicom 和 idf_monitor.py（可以通过在项目目录下执行 make monitor 来调用）。

前往这里可以查看 linenoise 库提供的所有函数的描述。

配置

Linenoise 库不需要显式地初始化，但是在调用行编辑函数之前，可能需要对某些配置的默认值稍作修改。

linenoiseClearScreen

使用转移字符清除终端屏幕，并将光标定位在左上角。

linenoiseSetMultiLine

在单行和多行编辑模式之间进行切换。单行模式下，如果命令的长度超过终端的宽度，会在行内滚动命令文本以显示文本的结尾，在这种情况下，文本的开头部分会被隐藏。单行模式在每次按下按键时发送给屏幕刷新的数据比较少，与多行模式相比更不容易发生故障。另一方面，在单行模式下编辑命令和复制命令将变得更加困难。默认情况下开启的是单行模式。

主循环

linenoise

在大多数情况下，控制台应用程序都会具有相同的工作形式——在某个循环中不断读取输入的内容，然后解析再处理。 linenoise 是专门用来获取用户按键输入的函数，当回车键被按下后会便返回完整的一行内容。因此可以用它来完成前面循环中的“读取”任务。

linenoiseFree

必须调用此函数才能释放从 linenoise 函数获取的命令行缓冲。

提示和补全

linenoiseSetCompletionCallback

当用户按下制表键时， linenoise 会调用 补全回调函数 ，该回调函数会检查当前已经输入的内容，然后调用 linenoiseAddCompletion 函数来提供所有可能的补全后的命令列表。启用补全功能，需要事先调用 linenoiseSetCompletionCallback 函数来注册补全回调函数。

console 组件提供了一个现成的函数来为注册的命令提供补全功能 esp_console_get_completion （见后文）。

linenoiseAddCompletion

补全回调函数会通过调用此函数来通知 linenoise 库当前键入命令所有可能的补全结果。

linenoiseSetHintsCallback

每当用户的输入改变时， linenoise 就会调用此回调函数，检查到目前为止输入的命令行内容，然后提供带有提示信息的字符串（例如命令参数列表），然后会在同一行上用不同的颜色显示出该文本。

linenoiseSetFreeHintsCallback

如果 提示回调函数 返回的提示字符串是动态分配的或者需要以其它方式回收，就需要使用 linenoiseSetFreeHintsCallback 注册具体的清理函数。

历史记录

linenoiseHistorySetMaxLen

该函数设置要保留在内存中的最近输入的命令的数量。用户通过使用向上/向下箭头来导航历史记录。

linenoiseHistoryAdd

Linenoise 不会自动向历史记录中添加命令，应用程序需要调用此函数来将命令字符串添加到历史记录中。

linenoiseHistorySave

该函数将命令的历史记录从 RAM 中保存为文本文件，例如保存到 SD 卡或者 Flash 的文件系统中。

linenoiseHistoryLoad

与 linenoiseHistorySave 相对应，从文件中加载历史记录。

linenoiseHistoryFree

释放用于存储命令历史记录的内存。当使用完 linenoise 库后需要调用此函数。

将命令行拆分成参数列表

console 组件提供 esp_console_split_argv 函数来将命令行字符串拆分为参数列表。该函数会返回参数的数量（argc）和一个指针数组，该指针数组可以作为 argv 参数传递给任何接受 argc，argv 格式参数的函数。

根据以下规则来将命令行拆分成参数列表：

  • 参数由空格分隔
  • 如果参数本身需要使用空格，可以使用 \ （反斜杠）对它们进行转义
  • 其它能被识别的转义字符有 \\ （显示反斜杠本身）和 \" （显示双引号）
  • 可以使用双引号来引用参数，引号只可能出现在参数的开头和结尾。参数中的引号必须如上所述进行转移。参数周围的引号会被 esp_console_split_argv 函数删除

示例：

  • abc def 1 20 .3 ⟶ [ abc, def, 1, 20, .3 ]
  • abc "123 456" def ⟶ [ abc, 123 456, def ]
  • `a\ b\\c\" ⟶ [ a b\c" ]

参数解析

对于参数解析，console 组件使用 argtable3 库。有关 argtable3 的介绍请查看 教程 或者 Github 仓库中的 示例代码 。

命令的注册与调度

console 组件包含了一些工具函数，用来注册命令，将用户输入的命令和已经注册的命令进行匹配，使用命令行输入的参数调用命令。

应用程序首先调用 esp_console_init 来初始化命令注册模块，然后调用 esp_console_cmd_register 函数注册命令处理程序。

对于每个命令，应用程序需要提供以下信息（需要以 esp_console_cmd_t 结构体的形式给出）：

  • 命令名字（不含空格的字符串）
  • 帮助文档，解释该命令的用途
  • 可选的提示文本，列出命令的参数。如果应用程序使用 Argtable3 库来解析参数，则可以通过提供指向 argtable 参数定义结构体的指针来自动生成提示文本
  • 命令处理函数

命令注册模块还提供了其它函数：

esp_console_run

该函数接受命令行字符串，使用 esp_console_split_argv 函数将其拆分为 argc/argv 形式的参数列表，在已经注册的组件列表中查找命令，如果找到，则执行其对应的处理程序。

esp_console_register_help_command

将 help 命令添加到已注册命令列表中，此命令将会以列表的方式打印所有注册的命令及其参数和帮助文本。

esp_console_get_completion

与 linenoise 库中的 linenoiseSetCompletionCallback 一同使用的回调函数，根据已经注册的命令列表为 linenoise 提供补全功能。

esp_console_get_hint

与 linenoise 库中 linenoiseSetHintsCallback 一同使用的回调函数，为 linenoise 提供已经注册的命令的参数提示功能。

示例

examples/system/console 目录下提供了 console 组件的示例应用程序，展示了具体的使用方法。该示例介绍了如何初始化 UART 和 VFS 的功能，设置 linenoise 库，从 UART 中读取命令并加以处理，然后将历史命令存储到 Flash 中。更多信息，请参阅示例代码目录中的 README.md 文件。