esp-idf/docs/zh_CN/api-reference/system/console.rst

控制台终端
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:link_to_translation:`en:[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 <https://github.com/antirez/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 <http://www.argtable.org/>`_ 库具体实现，该库提供解析 GNU 样式的命令行参数的 API。
-  用于注册和调度命令的函数。
-  帮助创建 REPL (Read-Evaluate-Print-Loop) 环境的函数。

.. note::

  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 <http://www.argtable.org/>`_ 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
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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。

.. note::

  此功能依赖于终端应用程序对 ANSI 转义符的支持。因此，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 :example:`system/console` 示例程序的时候看到的输出结果是 ``[6n`` 或者类似的转义字符而不是命令行提示符 ``esp> `` 时，就表明当前的串口监视器不支持 ANSI 转义字符。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 ``idf.py monitor`` 来调用）。

前往这里可以查看 `linenoise <https://github.com/antirez/linenoise>`_ 库提供的所有函数的描述。

配置
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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。

:cpp:func:`linenoiseClearScreen`

  使用转义字符清除终端屏幕，并将光标定位在左上角。

:cpp:func:`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。

:cpp:func:`linenoiseAllowEmpty`

    设置 linenoise 库收到空行的解析行为，设置为 ``true`` 时返回长度为零的字符串 (``""``) ，设置为 ``false`` 时返回 ``NULL``。默认情况下，将返回长度为零的字符串。

:cpp:func:`linenoiseSetMaxLineLen`

    设置 linenoise 库中每行的最大长度。默认长度为 4096。如果需要优化 RAM 内存的使用，则可以通过这个函数设置一个小于默认 4 KB 的值来实现。


主循环
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:cpp:func:`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。 :cpp:func:`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。

:cpp:func:`linenoiseFree`

  必须调用此函数才能释放从 :cpp:func:`linenoise` 函数获取的命令行缓冲区。


提示和补全
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:cpp:func:`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 :cpp:func:`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 :cpp:func:`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 :cpp:func:`esp_console_get_completion` （见下文）。

:cpp:func:`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。

:cpp:func:`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。

:cpp:func:`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 :cpp:func:`linenoiseSetFreeHintsCallback` 注册具体的清理函数。


历史记录
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:cpp:func:`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。

:cpp:func:`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。

:cpp:func:`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。

:cpp:func:`linenoiseHistoryLoad`

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

:cpp:func:`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
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``console`` 组件提供 :cpp:func:`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义。参数周围的引号会被 :cpp:func:`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
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对于参数解析，``console`` 组件使用 `argtable3 <http://www.argtable.org/>`_ 库。有关 `argtable3 <http://www.argtable.org/>`_ 的介绍请查看 `教程 <http://www.argtable.org/tutorial/>`_ 或者 Github 仓库中的 `示例代码 <https://github.com/argtable/argtable3/tree/master/examples>`_ 。


命令的注册与调度
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``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 :cpp:func:`esp_console_init` 来初始化命令注册模块，然后调用 :cpp:func:`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：

:cpp:func:`esp_console_run`

  该函数接受命令行字符串，使用 :cpp:func:`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。

:cpp:func:`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。

:cpp:func:`esp_console_get_completion`

  与 linenoise 库中的 :cpp:func:`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。

:cpp:func:`esp_console_get_hint`

  与 linenoise 库中 :cpp:func:`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。


初始化 REPL 环境
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除了上述的各种函数，``console`` 组件还提供了一些 API 来帮助创建一个基本的 REPL 环境。

在一个典型的 console 应用中，你只需要调用 :cpp:func:`esp_console_new_repl_uart`，它会为你初始化好构建在 UART 基础上的 REPL 环境，其中包括安装 UART 驱动，基本的 console 配置，创建一个新的线程来执行 REPL 任务，注册一些基本的命令（比如 `help` 命令）。

之后你可以使用 :cpp:func:`esp_console_cmd_register` 来注册其它命令。REPL 环境在初始化后需要再调用 :cpp:func:`esp_console_start_repl` 函数才能开始运行。

.. only:: SOC_USB_SERIAL_JTAG_SUPPORTED

    同样，如果 REPL 环境是构建在 USB_SERIAL_JTAG 设备基础上，你只需要先调用 :cpp:func:`esp_console_new_repl_usb_serial_jtag` 函数进行初始化，然后再照常调用其它函数。

应用程序示例
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:example:`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。

此外，ESP-IDF 还提供了众多基于 `console` 组件的示例程序，它们可以辅助应用程序的开发。例如，:example:`peripherals/i2c/i2c_tools`，:example:`wifi/iperf` 等等。


API 参考
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.. include-build-file:: inc/esp_console.inc