ESP32-P4 NuttX 以太网测试完整指南：从环境配置到网络验证

神一样的老师

302人浏览 · 2026-07-13 07:00:00

神一样的老师 · 2026-07-13 07:00:00 发布

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前言

ESP32-P4 是乐鑫推出的高性能 RISC-V SoC，内置以太网 MAC（EMAC），支持有线网络连接。本文记录在 Windows 环境下，基于 Apache NuttX 实时操作系统，完成 ESP32-P4-Function-Ev-Board 以太网功能的编译、烧录和测试全过程。

最终效果：ESP32-P4 通过网线连接路由器，自动获取 IP，成功 Ping 通外网，并完成 TCP 连接测试。

1. 硬件准备

ESP32-P4-Function-Ev-Board 1.6
USB 数据线（用于烧录和串口调试）
网线（连接路由器或交换机）
电源（USB 供电即可）

接线说明

ESP32-P4-Function-Ev-Board 自带以太网 RJ45 接口，只需插上网线即可。USB 口同时用于烧录和串口控制台（USB CDC-ACM）。

2. 开发环境概述

本文复用已有的 ESP-IDF 工具链，只补齐 NuttX 编译所需的额外组件。

工具链版本

工具	版本	路径
RISC-V GCC	15.2.0	`C:\Espressif\tools\riscv32-esp-elf\esp-15.2.0_20251204`
CMake	4.0.3	`C:\Espressif\tools\cmake\4.0.3`
Ninja	1.12.1	`C:\Espressif\tools\ninja\1.12.1`
esptool	5.3.0	`C:\Espressif\tools\python\master\venv\Scripts`
Git Bash	—	`C:\Program Files\Git`

NuttX 源码

cd D:\esp32p4-nuttx
git clone --depth 1 https://github.com/apache/nuttx.git nuttx
git clone --depth 1 https://github.com/apache/nuttx-apps.git apps

3. 关键配置步骤

3.1 Python 虚拟环境

NuttX 的 Kconfig 解析需要 kconfiglib，建议单独创建 venv：

cd D:\esp32p4-nuttx
python -m venv .venv
.\.venv\Scripts\python.exe -m pip install kconfiglib==14.1.0

3.2 工具链前缀适配

NuttX CMake 期望的 RISC-V 工具链前缀是 riscv64-unknown-elf-，而 ESP-IDF 提供的是 riscv32-esp-elf-。解决方案是创建符号链接或复制重命名：

# 创建工具目录
mkdir D:\esp32p4-nuttx\tools\bin

# 复制并重命名工具链
$src = "C:\Espressif\tools\riscv32-esp-elf\esp-15.2.0_20251204\riscv32-esp-elf\bin"
$dst = "D:\esp32p4-nuttx\tools\bin"
@("gcc","g++","ld","ar","objcopy","objdump","nm","size","strip") | ForEach-Object {
    Copy-Item "$src\riscv32-esp-elf-$_.exe" "$dst\riscv64-unknown-elf-$_.exe"
}

同时设置环境变量：

$env:GCC_EXEC_PREFIX = "C:\Espressif\tools\riscv32-esp-elf\esp-15.2.0_20251204\riscv32-esp-elf\libexec\gcc\"

3.3 环境脚本

创建 env-esp32p4-nuttx.ps1 一键加载环境：

$Root = $PSScriptRoot
$toolPaths = @(
    (Join-Path $Root ".venv\Scripts"),
    "C:\Espressif\tools\python\master\venv\Scripts",
    (Join-Path $Root "tools\bin"),
    (Join-Path $Root "mingw64\bin"),
    "C:\Espressif\tools\riscv32-esp-elf\esp-15.2.0_20251204\riscv32-esp-elf\bin",
    "C:\Espressif\tools\cmake\4.0.3\bin",
    "C:\Espressif\tools\ninja\1.12.1",
    "C:\Program Files\Git\usr\bin",
    "C:\Program Files\Git\bin"
)
$existingToolPaths = $toolPaths | Where-Object { Test-Path $_ }
$env:Path = ($existingToolPaths -join ";") + ";" + $env:Path
$env:GCC_EXEC_PREFIX = "C:\Espressif\tools\riscv32-esp-elf\esp-15.2.0_20251204\riscv32-esp-elf\libexec\gcc\"
Write-Host "ESP32-P4 NuttX environment ready at $Root"

4. 以太网 defconfig 定制

NuttX 为 ESP32-P4-Function-Ev-Board 提供了多个预置配置。以太网功能对应的配置是 esp32p4-function-ev-board:ethernet。

4.1 原始 ethernet 配置分析

查看 nuttx\boards\risc-v\esp32p4\esp32p4-function-ev-board\configs\ethernet\defconfig，关键配置项：

CONFIG_ESPRESSIF_EMAC=y            # 启用以太网 MAC
CONFIG_ESPRESSIF_ETH_DMA_BUFFER_SIZE=512
CONFIG_NETINIT_DHCPC=y             # DHCP 客户端
CONFIG_NETDB_DNSCLIENT=y           # DNS 解析
CONFIG_NET_TCP=y                   # TCP 协议
CONFIG_NET_UDP=y                   # UDP 协议
CONFIG_NET_ICMP_SOCKET=y           # ICMP (Ping)
CONFIG_SYSTEM_PING=y               # ping 命令
CONFIG_UART0_SERIAL_CONSOLE=y      # 默认用 UART0 作控制台

4.2 修改为 USB 串口控制台

默认配置使用 UART0（GPIO37/38）作为控制台，需要外接 USB-TTL 转接器。改为 USB 串口控制台后，烧录和调试都用同一根 USB 线：

- CONFIG_UART0_SERIAL_CONSOLE=y
+ # CONFIG_ESPRESSIF_UART0 is not set
+ CONFIG_ESPRESSIF_USBSERIAL=y

4.3 添加自定义测试程序

在 apps\examples\ 下创建 ethdemo 测试应用，用于验证网络连通性：

apps/examples/ethdemo/ethdemo_main.c：

#include <nuttx/config.h>
#include <stdio.h>
#include <string.h>
#include <unistd.h>
#include <errno.h>
#include <sys/socket.h>
#include <netinet/in.h>
#include <arpa/inet.h>
#include <net/if.h>
#include "netutils/netlib.h"

#define ETHDEMO_BUF_SIZE  512
#define ETHDEMO_TIMEOUT   5

static void print_ifinfo(FAR const char *ifname)
{
    struct in_addr addr, mask, gw;
    uint8_t mac[IFHWADDRLEN];

    printf("\n=== Network Interface: %s ===\n", ifname);

    if (netlib_get_ipv4addr(ifname, &addr) >= 0)
        printf("  IP Address:  %s\n", inet_ntoa(addr));
    if (netlib_get_ipv4netmask(ifname, &mask) >= 0)
        printf("  Netmask:     %s\n", inet_ntoa(mask));
    if (netlib_get_dripv4addr(ifname, &gw) >= 0)
        printf("  Gateway:     %s\n", inet_ntoa(gw));
    if (netlib_getmacaddr(ifname, mac) >= 0)
        printf("  MAC Address: %02x:%02x:%02x:%02x:%02x:%02x\n",
               mac[0], mac[1], mac[2], mac[3], mac[4], mac[5]);
}

static int tcp_connect_test(FAR const char *host, uint16_t port)
{
    struct sockaddr_in server;
    struct timeval tv;
    int sockfd, ret;
    char buf[ETHDEMO_BUF_SIZE];
    const char *http_request = "GET / HTTP/1.0\r\nHost: test\r\n\r\n";
    ssize_t nread;

    printf("\n=== TCP Connect Test ===\n");
    printf("Connecting to %s:%u...\n", host, port);

    sockfd = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0);
    if (sockfd < 0) { printf("ERROR: socket() failed\n"); return -errno; }

    tv.tv_sec = ETHDEMO_TIMEOUT; tv.tv_usec = 0;
    setsockopt(sockfd, SOL_SOCKET, SO_RCVTIMEO, &tv, sizeof(tv));
    setsockopt(sockfd, SOL_SOCKET, SO_SNDTIMEO, &tv, sizeof(tv));

    memset(&server, 0, sizeof(server));
    server.sin_family = AF_INET;
    server.sin_port = htons(port);
    inet_pton(AF_INET, host, &server.sin_addr);

    ret = connect(sockfd, (struct sockaddr *)&server, sizeof(server));
    if (ret < 0) { printf("ERROR: connect() failed\n"); close(sockfd); return -errno; }

    printf("Connected successfully!\n");
    send(sockfd, http_request, strlen(http_request), 0);
    printf("Sent HTTP request, waiting for response...\n");

    nread = recv(sockfd, buf, sizeof(buf) - 1, 0);
    if (nread > 0) {
        buf[nread > 200 ? 200 : nread] = '\0';
        printf("Received %zd bytes:\n%s\n", nread, buf);
    }

    close(sockfd);
    return 0;
}

int main(int argc, FAR char *argv[])
{
    FAR const char *host = (argc > 1) ? argv[1] : "192.168.1.1";
    uint16_t port = (argc > 2) ? (uint16_t)atoi(argv[2]) : 80;

    printf("\n============================================\n");
    printf("  ESP32-P4 Ethernet Network Test\n");
    printf("============================================\n");

    print_ifinfo("eth0");
    tcp_connect_test(host, port);

    printf("\n============================================\n");
    printf("  Test Complete\n");
    printf("============================================\n");
    return 0;
}

配套的构建文件（Kconfig、Makefile、Make.defs、CMakeLists.txt）遵循 NuttX 应用标准结构，详见文末附录。

在 defconfig 中启用：

CONFIG_EXAMPLES_ETHDEMO=y
CONFIG_EXAMPLES_ETHDEMO_HOST="192.168.1.1"
CONFIG_EXAMPLES_ETHDEMO_PORT=80

5. 编译

5.1 CMake 配置

cd D:\esp32p4-nuttx
. .\env-esp32p4-nuttx.ps1

cmake -S nuttx -B build-ethernet -G Ninja `
  -DCMAKE_MAKE_PROGRAM="C:\Espressif\tools\ninja\1.12.1\ninja.exe" `
  -DBOARD_CONFIG="esp32p4-function-ev-board:ethernet" `
  -DNUTTX_APPS_DIR="D:\esp32p4-nuttx\apps" `
  -DPython3_EXECUTABLE="D:\esp32p4-nuttx\.venv\Scripts\python.exe" `
  -DEXTRA_FLAGS="-std=gnu11"

5.2 处理兼容性问题

stdatomic.h 兼容头：ESP HAL 部分代码与当前工具链的 <stdatomic.h> 不兼容，需要在以下路径放置兼容包装头：

build-ethernet\arch\risc-v\src\common\espressif\esp-hal-3rdparty\nuttx\src\components\esp_libc\platform_include\stdatomic.h

核心内容：

#pragma once
#include_next <stdatomic.h>
#ifdef ATOMIC_VAR_INIT
# undef ATOMIC_VAR_INIT
#endif
#define ATOMIC_VAR_INIT(val) (val)
#ifdef atomic_init
# undef atomic_init
#endif
#define atomic_init(ptr, val) __atomic_store_n((ptr), (val), __ATOMIC_RELAXED)

libgcc.a：复制到构建目录：

Copy-Item "C:\Espressif\tools\riscv32-esp-elf\esp-15.2.0_20251204\riscv32-esp-elf\lib\gcc\riscv32-esp-elf\15.2.0\libgcc.a" `
  -Destination "D:\esp32p4-nuttx\build-ethernet\libgcc.a"

5.3 编译

cmake --build build-ethernet --parallel 4

成功输出：

[1666/1666] Running utility command for nuttx_post_build
esptool v5.3.0
Creating ESP32-P4 image...
Successfully created ESP32-P4 image.
-- Generated: nuttx.bin

编译产物：

文件	大小	说明
nuttx	771 KB	ELF 可执行文件
nuttx.bin	339 KB	ESP32-P4 烧录镜像
nuttx.hex	812 KB	Intel HEX 格式
nuttx.map	1.9 MB	链接 Map 文件

6. 烧录

ESP32-P4 使用 simple boot 模式，烧录地址为 0x2000：

esptool --chip esp32p4 -p COM4 -b 460800 write-flash -fs 4MB -fm dio -ff 80m 0x2000 .\build-ethernet\nuttx.bin

烧录日志：

Connected to ESP32-P4 on COM4
Wrote 339068 bytes at 0x00002000
Hash of data verified.
Hard resetting via RTS pin...

7. 测试验证

7.1 打开串口

python -m serial.tools.miniterm COM4 115200

按 RESET 或敲回车，看到 nsh> 提示符。

7.2 查看网络接口

nsh> ifconfig
eth0    Link encap:Ethernet HWaddr e8:f6:0a:e3:a6:46 at RUNNING mtu 1500
        inet addr:0.0.0.0 DRaddr:10.0.0.1 Mask:255.255.255.0

此时已获取到 MAC 地址，但还没有 IP。

7.3 DHCP 获取 IP

nsh> renew eth0
nsh> ifconfig
eth0    Link encap:Ethernet HWaddr e8:f6:0a:e3:a6:46 at RUNNING mtu 1500
        inet addr:192.168.1.135 DRaddr:192.168.1.1 Mask:255.255.255.0

成功通过 DHCP 获取到 IP 192.168.1.135。

7.4 Ping 外网

nsh> ping www.baidu.com
PING 110.242.69.21 56 bytes of data
56 bytes from 110.242.69.21: icmp_seq=0 time=10.0 ms
56 bytes from 110.242.69.21: icmp_seq=1 time=10.0 ms
56 bytes from 110.242.69.21: icmp_seq=2 time=10.0 ms
...
10 packets transmitted, 10 received, 0% packet loss, time 10100 ms
rtt min/avg/max/mdev = 0.000/9.000/10.000/3.000 ms

DNS 解析和 ICMP 全部正常，10 包 0% 丢包。

7.5 ethdemo TCP 测试

nsh> ethdemo

============================================
  ESP32-P4 Ethernet Network Test
============================================

=== Network Interface: eth0 ===
  IP Address:  192.168.1.135
  Netmask:     255.255.255.0
  Gateway:     192.168.1.1
  MAC Address: e8:f6:0a:e3:a6:46

=== TCP Connect Test ===
Connecting to 192.168.1.1:80...
Connected successfully!
Sent HTTP request, waiting for response...
Received 183 bytes:
HTTP/1.1 200 OK
Cache-control:no-cache, no-store, max-age=0
Content-Type:text/html
...

============================================
  Test Complete
============================================

TCP 连接、HTTP 请求、数据收发全部正常。

8. SPI Flash 文件系统（可选）

首次使用 SPI Flash 需要格式化：

nsh> mksmartfs /dev/smart0
nsh> mount -t smartfs /dev/smart0 /mnt
nsh> echo "Hello ESP32-P4" > /mnt/test.txt
nsh> cat /mnt/test.txt
Hello ESP32-P4

9. 已启用的网络功能一览

功能	配置项	说明
以太网 MAC	`CONFIG_ESPRESSIF_EMAC=y`	内部 EMAC + 外部 PHY
USB 串口	`CONFIG_ESPRESSIF_USBSERIAL=y`	USB CDC-ACM 控制台
DHCP	`CONFIG_NETINIT_DHCPC=y`	自动获取 IP
DNS	`CONFIG_NETDB_DNSCLIENT=y`	域名解析
TCP	`CONFIG_NET_TCP=y`	TCP 协议栈
UDP	`CONFIG_NET_UDP=y`	UDP 协议栈
ICMP	`CONFIG_NET_ICMP_SOCKET=y`	Ping 支持
SPI Flash	`CONFIG_ESPRESSIF_SPIFLASH=y`	文件系统存储
PSRAM	`CONFIG_ESPRESSIF_SPIRAM=y`	扩展内存

10. 常见问题

Q: ping 不通外网但能 ping 通网关

A: 检查 DNS 配置，手动设置：

nsh> echo "nameserver 8.8.8.8" > /etc/resolv.conf

Q: DHCP 获取不到 IP

A: 检查网线连接，确认路由器 DHCP 服务开启。也可以手动设置 IP：

nsh> ifconfig eth0 192.168.1.200 netmask 255.255.255.0
nsh> ifconfig eth0 gw 192.168.1.1

Q: 编译时报 `stdatomic.h` 相关错误

A: 参考第 5.2 节，放置兼容包装头。

Q: esptool 烧录失败

A: 确认 esptool 在 PATH 中，确认串口号正确。按住 BOOT 按键再插 USB 可进入下载模式。

11. 总结

ESP32-P4 内置以太网 MAC，配合 NuttX 操作系统可以快速实现有线网络功能。整个流程的关键点：

使用 esp32p4-function-ev-board:ethernet 配置启用 EMAC
使用 USB 串口控制台避免外接转接器
处理工具链前缀和 stdatomic.h 兼容性
通过 DHCP 自动获取 IP，DNS 解析域名
ping 和自定义 ethdemo 验证网络连通性

以太网相比 WiFi 具有更低的延迟和更高的稳定性，适合工业控制、网关设备等场景。ESP32-P4 + NuttX 的组合为这类应用提供了良好的基础。

附录：ethdemo 构建文件

Kconfig

config EXAMPLES_ETHDEMO
    tristate "Ethernet demo application"
    default n
    depends on NET_TCP
    depends on NET_UDP

if EXAMPLES_ETHDEMO

config EXAMPLES_ETHDEMO_HOST
    string "HTTP test host (IP address)"
    default "192.168.1.1"

config EXAMPLES_ETHDEMO_PORT
    int "HTTP test port"
    default 80

config EXAMPLES_ETHDEMO_PROGNAME
    string "Program name"
    default "ethdemo"

config EXAMPLES_ETHDEMO_STACKSIZE
    int "Stack size"
    default DEFAULT_TASK_STACKSIZE

config EXAMPLES_ETHDEMO_PRIORITY
    int "Priority"
    default 100

endif

Makefile

include $(APPDIR)/Make.defs
PRIORITY  = $(CONFIG_EXAMPLES_ETHDEMO_PRIORITY)
STACKSIZE = $(CONFIG_EXAMPLES_ETHDEMO_STACKSIZE)
PROGNAME  = $(CONFIG_EXAMPLES_ETHDEMO_PROGNAME)
MAINSRC = ethdemo_main.c
include $(APPDIR)/Application.mk

Make.defs

ifneq ($(CONFIG_EXAMPLES_ETHDEMO),)
CONFIGURED_APPS += $(APPDIR)/examples/ethdemo
endif

CMakeLists.txt

if(CONFIG_EXAMPLES_ETHDEMO)
  nuttx_add_application(
    NAME ${CONFIG_EXAMPLES_ETHDEMO_PROGNAME}
    SRCS ethdemo_main.c
    STACKSIZE ${CONFIG_EXAMPLES_ETHDEMO_STACKSIZE}
    PRIORITY ${CONFIG_EXAMPLES_ETHDEMO_PRIORITY})
endif()

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前言

1. 硬件准备

接线说明

2. 开发环境概述

工具链版本

NuttX 源码

3. 关键配置步骤

3.1 Python 虚拟环境

3.2 工具链前缀适配

3.3 环境脚本

4. 以太网 defconfig 定制

4.1 原始 ethernet 配置分析

4.2 修改为 USB 串口控制台

4.3 添加自定义测试程序

5. 编译

5.1 CMake 配置

5.2 处理兼容性问题

5.3 编译

6. 烧录

7. 测试验证

7.1 打开串口

7.2 查看网络接口

7.3 DHCP 获取 IP

7.4 Ping 外网

7.5 ethdemo TCP 测试

8. SPI Flash 文件系统（可选）

9. 已启用的网络功能一览

10. 常见问题

Q: ping 不通外网但能 ping 通网关

Q: DHCP 获取不到 IP

Q: 编译时报 stdatomic.h 相关错误

Q: esptool 烧录失败

11. 总结

附录：ethdemo 构建文件

Kconfig

Makefile

Make.defs

CMakeLists.txt

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