MiniOS-ESP 是一个面向 ESP32 微控制器的轻量级、类 Unix 命令行操作系统，支持 ST7789 TFT 显示屏。项目提供串口交互式 Shell、TFT 文本显示、SPIFFS 文件系统、WiFi 网络工具、时间同步、计算器、主题、屏保和基于 FreeRTOS 的进程管理能力。
当前版本：MiniOS-ESP v2.0.4
MiniOS-ESP 的目标是在资源受限的 ESP32 上提供一个小型、可交互、可扩展的命令行环境。用户可以通过串口终端输入命令，同时在 ST7789 屏幕上查看输出。系统底层使用 FreeRTOS 任务作为进程模型，并将显示、文件、网络、时间和应用命令拆分成多个模块，便于维护和扩展。
适用场景包括：
- ESP32 命令行实验环境
- 小型嵌入式工具箱
- TFT 显示和串口 Shell 示例项目
- FreeRTOS 进程/任务管理学习项目
- 便携式网络诊断与文件管理演示
- FreeRTOS 内核风格进程管理：提供进程创建、终止、列表和系统状态查看。
- SPIFFS 文件系统：支持写入、追加、读取、删除、重命名、复制和列出文件。
- WiFi 与网络工具：支持 WiFi 连接、扫描、网络信息、HTTP GET 和 ping。
- NTP 时间同步：提供时间显示、日历、计时器、秒表和闹钟。
- 计算器与绘图：支持数学表达式求值和图形化相关工具。
- TFT 显示输出：通过 ST7789 显示命令输出、Logo、屏保和主题色彩。
- 串口交互 Shell：支持类似 Unix 的命令别名和历史记录。
- Rust 主机端重写：仓库包含 Rust 版 Shell 核心，可在桌面环境中运行和测试。
仓库根目录包含 Cargo.toml，并在 rust/src/ 下提供一个 Rust 版本的 MiniOS Shell 核心。该版本当前作为主机端 CLI 运行，便于在没有 ESP32 硬件的情况下开发和测试命令解析、文件命令、主题、显示缓冲和进程表逻辑。
运行 Rust 版本：
cargo run --bin minios运行 Rust 测试：
cargo testRust 版本包含的核心模块：
| 模块 | 说明 |
|---|---|
rust/src/shell.rs |
命令解析、命令分发、历史记录和主机端 REPL 逻辑 |
rust/src/kernel.rs |
进程表、PID、进程状态、内核日志和系统运行时间 |
rust/src/display.rs |
文本显示缓冲区、滚动历史和主题状态 |
rust/src/filesystem.rs |
文件系统 trait 与内存文件系统实现 |
rust/src/theme.rs |
主题名称解析和 RGB565 颜色定义 |
注意：Rust 主机端版本中的 WiFi、ping、curl 等硬件/网络相关命令目前是安全占位实现。ESP32 硬件后端可在后续基于 Rust HAL 或绑定继续补齐。
┌─────────────────────────────────────────┐
│ 用户界面层 │
│ 串口终端 + TFT 显示屏 │
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│
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│ 命令 Shell 层 │
│ 命令解析、历史记录、别名 │
└─────────────────┬───────────────────────┘
│
┌─────────────────▼───────────────────────┐
│ 应用服务层 │
│ 文件系统 / 网络 / 时间 / 计算器 / 主题 │
└─────────────────┬───────────────────────┘
│
┌─────────────────▼───────────────────────┐
│ 内核层 FreeRTOS │
│ 任务调度、进程表、系统状态 │
└─────────────────┬───────────────────────┘
│
┌─────────────────▼───────────────────────┐
│ 硬件抽象层 │
│ ESP32 HAL / 驱动 / ST7789 │
└─────────────────────────────────────────┘
核心进程模型：
| 进程 | 优先级 | 栈大小 | 说明 |
|---|---|---|---|
init |
1 | 4096 | 系统初始化 |
shell |
2 | 16384 | 命令解释器 |
alarm |
1 | 1024 | 时间闹钟任务 |
watchdog |
0 | 1024 | 系统监控 |
scheduler |
3 | 2048 | 进程状态管理 |
- ESP32 开发板，例如 ESP32-WROOM-32 或兼容板
- ST7789 TFT 显示屏，分辨率 240×320
- USB 数据线，用于供电、烧录和串口通信
- 稳定电源，通常使用 USB 5V 或开发板上的 3.3V 稳压输出
| 信号 | ESP32 GPIO | 说明 |
|---|---|---|
| TFT_CS | GPIO 5 | 片选 |
| TFT_DC | GPIO 2 | 数据/命令选择 |
| TFT_RST | GPIO 4 | 复位 |
| TFT_SCK | GPIO 18 | SPI 时钟 |
| TFT_SDI | GPIO 23 | SPI MOSI |
| TFT_BLK | 3.3V | 背光常亮 |
| VCC | 3.3V | 显示屏电源 |
| GND | GND | 地线 |
- SPI 线尽量短，建议小于 15cm，以减少显示异常。
- 显示屏 VCC 和 GND 附近可并联一个 10µF 电容提高稳定性。
- ESP32 与显示屏必须共地。
- 固定好显示屏与杜邦线，避免移动时接触不良。
项目使用 PlatformIO 管理 ESP32 固件。常用命令如下：
platformio run
platformio run --target upload
platformio device monitor也可以使用仓库中的构建脚本：
./build.shRust 版本不需要 ESP32 硬件，可直接在桌面环境运行：
cargo run --bin minios格式化与测试：
cargo fmt --check
cargo test| 命令 | 说明 | 示例 |
|---|---|---|
help |
显示帮助信息 | help |
version / ver |
显示系统版本 | version |
clear / cls |
清屏 | clear |
history / hist |
显示命令历史 | history |
ls / dir |
列出文件 | ls |
write |
写入文件 | write notes hello |
append |
追加文件 | append notes world |
read |
读取文件 | read notes |
delete / rm |
删除文件 | rm notes |
mv / rename |
重命名文件 | mv old new |
cp / copy |
复制文件 | cp src dst |
wifi |
连接或配置 WiFi | wifi / wifi config |
scanwifi / wifiscan |
扫描 WiFi | scanwifi |
ifconfig / netinfo |
显示网络信息 | ifconfig |
curl |
HTTP GET 请求 | curl https://example.com |
ping |
ping 主机 | ping example.com 4 |
ps / processes / top |
显示进程列表 | ps |
sysstat / stat |
显示系统状态 | stat |
kill |
结束指定 PID | kill 3 |
theme |
查看或切换主题 | theme matrix |
os / logo |
显示 MiniOS Logo | logo |
kernel.cpp 管理系统初始化、进程表、PID、任务状态和系统统计。常用能力包括创建进程、结束进程、列出进程和记录内核日志。
display.cpp 封装 ST7789 初始化、文本输出、清屏、滚动缓冲、Logo 和屏保渲染。屏保包含波浪、彩虹、螺旋、Matrix、火焰、星空和隧道等实验模式。
filesystem.cpp 基于 SPIFFS 提供持久化文件存储。升级旧版本系统时，如果分区布局发生变化，可能需要格式化 SPIFFS 或执行完整擦除。
network.cpp 管理 WiFi 连接、扫描、网络信息、HTTP 请求和 ping。网络请求带有超时、重定向和二进制内容检测等基础保护。
timeutils.cpp 负责 NTP 同步、当前时间、日历、倒计时、秒表和闹钟。默认 NTP 服务器为 pool.ntp.org。
commands.cpp 负责 Shell 命令分发，并连接计算器、图形工具、小游戏和系统工具等应用模块。
- 检查 ST7789 的 CS、DC、RST、SCK 和 SDA/MOSI 是否连接到正确 GPIO。
- 确认显示屏供电为 3.3V，且 GND 与 ESP32 共地。
- 尝试缩短 SPI 连接线。
- 检查
platformio.ini与源码中的引脚配置是否一致。
- 确认 PlatformIO 串口监视器连接到正确端口。
- 检查波特率是否与固件设置一致。
- 烧录后按下开发板复位键。
- 确认 USB 数据线支持数据传输，而不仅是充电线。
- 检查 SPIFFS 是否正确挂载。
- 首次烧录或分区调整后可尝试格式化 SPIFFS。
- 避免过长文件名和非法路径。
- 确认 SSID 和密码正确。
- ESP32 通常只支持 2.4GHz WiFi。
- 检查路由器信号强度和 DHCP 是否可用。
- 使用
scanwifi确认设备能扫描到目标网络。
- C++ 固件源码位于
src/和include/。 - 第三方/本地显示驱动位于
lib/。 - Rust 重写版本位于
rust/src/。 - 文档和补丁说明位于
docs/。 - 新增命令时建议同时更新英文 README 和本中文 README。
欢迎提交 issue、PR 或实验性应用模块。对于硬件相关改动，请在 PR 中说明开发板型号、显示屏型号、接线方式和测试命令。