MicroPython 之 PYBoard

一、MicroPython 简介

Python，是一种面向对象的解释型计算机程序设计语言，它是纯粹的自由软件，源代码和解释器CPython遵循GPL（GNU General Public License）协议。Python的设计目标之一是让代码具备高度的可阅读性。它设计时尽量使用其它语言经常使用的标点符号和英文单字，让代码看起来整洁美观。它不像其他的静态语言如C、Pascal那样需要重复书写声明语句，也不像它们的语法那样经常有特殊情况和意外。总之，Python是一种简单易用的、能够运行在多个平台下的计算机编程语言。

而microPython，是跑在MCU（微控制器）上的Python，通过内置的解释器执行py文件或者py命令，就可以让微控制器运行您想要的功能了。microPython和Python编程语言一样，在任何板子上都可以使用通用的API控制硬件底层，比如点亮 LED 灯，读取传感器信息， LCD 显示字符串、控制电机、连接网络、连接蓝牙等等。

如果说Arduino让创客摆脱了各种编程环境配置，那么micropython直接让创客摆脱了底层。命令行和解释执行，都是C语言所不具备的优势，运行micropython的soc，就类似一台完整的电脑，我们用python文件和命令行，轻松控制这台电脑中的一切。

microPython是人们连接各种任务的粘合剂，即便您不懂编程，不懂硬件，也可以通过它来控制MCU，要给microPython下一个最准确的定义，最好用一些实例来描述。

您想当咖啡煮好时，咖啡壶就发出“吱吱”声提醒您吗？

您想当邮箱有新邮件时，电话会发出警报通知您吗？

想要一件闪闪发光的绒毛玩具吗？

想要一款具备语音和酒水配送功能的X教授蒸汽朋克风格轮椅吗？

想要一套按下快捷键就可以进行实验测试蜂音器吗？

想为您的儿子自制一个《银河战士》手臂炮吗？

想自制一个心率监测器，将每次骑脚踏车的记录存进存储卡吗？

想过自制一个能在地面上绘图，能在雪中驰骋的机器人吗？

想做一台机械臂，通过摇杆，您做什么动作，它就做什么动作吗？

想过自制一个智能气象站，自动获取天气预报数据吗？

microPython都可以为您实现。

MicroPython诞生啦！

Damien George是一名计算机工程师，他每天都要使用Python语言工作，同时也在做一些机器人项目。有一天，他突然冒出了一个想法：能否用Python语言来控制单片机，进行实现对机器人的操控呢？

要知道，Python是一款比较容易上手的脚本语言，而且有强大的社区支持，一些非计算机专业领域的人都选它作为入门语言。遗憾的是，它不能实现一些非常底层的操控，所以在硬件领域并不起眼。

Damien为了突破这种限制，他花费了六个月的时间来打造Micro Python。它基于ANSI C，语法跟Pyton 3基本一致，拥有自家的解析器、编译器、虚拟机和类库等。目前它支持基于32-bit的ARM处理器，比如说pyboard（STM32F405），支持NRF51822（micro:bit）、支持FireBeetle-ESP32、支持WiPy、支持ESP8266核心主控、支持CC3200等等。

二、Pyboard 简介

pyboard是microPython官方出的一款支持microPython的微控制器，采用stm32f405rg MCU主芯片，邮票孔设计，体积小巧。在性能方面，pyboard除了将stm32f405rg本身的外设延用出来，还拓展了微型SD卡插槽、三周加速度计（mma7660）。在小巧的pyboard上，设有29个GPIO，4个LED灯，板载3.3V LDO电源管理芯片，可以提供高达250mA的电流，3.6~16V的宽电压输入。

本次测试板是在淘宝购买

https://item.taobao.com/item.htm?spm=a1z10.3-c-s.w4002-24145583300.9.7e233746ulqmzT&id=594145340736

三、PYBoard配置

#获取pyboard上引脚的别名和芯片定义的引脚名
help(pyb.Pin.board)
#获取LED类方法
help(pyb.LED)

1、开发环境配置

#Thonny软件安装
https://thonny.org/
#Thonny配置
工具 --> ESP8266 --> 串口号
#MicroPython官网
https://micropython.nxez.com/docs/micropython/en-us/index.html

2、通用配置

import pyb

# 设置串口及波特率
pyb.repl_uart(pyb.UART(1, 9600))
# 暂停CPU，等待外部中断
pyb.wfi()
# 获取CPU和总线频率
pyb.freq()
# 设置cpu频率为60MHZ
pyb.freq(60000000)
# 停止CPU，等待外部中断
pyb.stop() 

四、PYBoard基本功能快速浏览

引用博客：http://t.zoukankan.com/iBoundary-p-11495199.html

1、延迟和计时（Delay and timing）

Use the time module:

import time

# 休眠1秒
time.sleep(1)
# 休眠500毫秒
time.sleep_ms(500)
# 休眠10微秒
time.sleep_us(10)
# 获取毫秒计数器的值
start = time.ticks_ms()
# 计算时差
delta = time.ticks_diff(time.ticks_ms(), start) 

2、内部发光二极管（Internal LEDs）

from pyb import LED

# 1=red, 2=green, 3=yellow, 4=blue
led = LED(1) 
#翻转
led.toggle()
#点亮
led.on()
#熄灭
led.off()

# LED 3和4支持PWM强度（0-255）
# 获取强度
LED(4).intensity()
# 设置50%的强度
LED(4).intensity(128) 

3、内部开关（Internal switch）

from pyb import Switch
import time

sw = Switch()

# 返回 True 或 False
while True:
    time.sleep(0.2)
    #获取开关状态
    print(sw())
    #当开关按下时注册回调函数
    sw.callback(lambda: pyb.LED(4).toggle())
    #取消注册
    #sw.callback(None)

4、引脚和GPIO（Pins and GPIO）

from pyb import Pin

p_out = Pin('X1', Pin.OUT_PP)
p_out.high()
p_out.low()

p_in = Pin('X2', Pin.IN, Pin.PULL_UP)
p_in.value() # get value, 0 or 1

5、伺服控制（Servo control）

"""
在 pyboard 板上有4个用于连接业余hobby伺服电机的专用连接点。这些电机有3条线：地线、电源线和信号线。您可在板上将三条线连接在右下角，信号引脚在最右边。引脚X1、X2、X3和X4是4个专用伺服信号引脚。
"""
from pyb import Servo

# servo位置 (X1, VIN, GND)
s1 = Servo(1)
# 移动到45度
s1.angle(45)
# 移动到 -60 度在 1500ms 内
s1.angle(-60, 1500)
# 设置速度，用于连续移动
s1.speed(50) 

6、外部中断（External interrupts）

from pyb import Pin, ExtInt

#回调函数
callback = lambda e: print("intr")
#外部中断触发条件设置
ext = ExtInt(Pin('Y1'), ExtInt.IRQ_RISING, Pin.PULL_NONE, callback)

7、计时器（Timers）

"""
定时器是嵌入式系统中最基本的功能之一，它除了可以实现定时器功能外，还能够实现延时、PWM输出、波形发生器、舵机控制、节拍器、周期唤醒、自动数据采集等功能。在MicroPython中，很多函数的功能也依赖定时器
"""
from pyb import Timer

tim = Timer(1, freq=1000)
# 获取counter 的值
tim.counter()
#设置频率为 0.5 Hz
tim.freq(0.5)
#设置回调函数
tim.callback(lambda t: pyb.LED(1).toggle())

8、实时时钟（RTC）

from pyb import RTC

rtc = RTC()
#设置年、月、日、星期、时、分、秒、次秒
rtc.datetime((2017, 8, 23, 1, 12, 48, 0, 0))
#返回当前系统时间
rtc.datetime() 

9、脉宽调制模块（PWM）

from pyb import Pin,Timer

#X1是定时器2的CH1
p = Pin('X1')
tim = Timer(2,freq=1000)
#设置PWM引脚
ch = tim.channel(1,Timer.PWM,pin=p)
#设置PWM输出占空比
ch.pulse_width_percent(50)  

10、模数转换（ADC）

from pyb import Pin, ADC

#设定ADC输入引脚
adc = ADC(Pin('X19'))
#读取ADC转换结果，默认12位方式，参数范围0~4095
adc.read() 

11、数模转换（DAC)

from pyb import Pin, DAC

#设置DAC输出引脚
dac = DAC(Pin('X5'))
#设置输出电压，默认8位模式，参数范围0~255
dac.write(120) 

12、UART（串口）

from pyb import UART

#设置串口号，波特率
uart = UART(1, 9600)
#输出
uart.write('hello')
#最多读取5个字节
uart.read(5) # read up to 5 bytes

13、SPI总线

from pyb import SPI

#设置SPI参数
spi = SPI(1, SPI.CONTROLLER, baudrate=200000, polarity=1, phase=0)
spi.send('hello')
#读取5个字节
spi.recv(5)
#发送并接收5个字节
spi.send_recv('hello')

14、I2C总线

from machine import I2C

# 定义硬件I2C对象
i2c = I2C('X', freq=400000)
# 定义软件I2C对象
i2c = I2C(scl='X1', sda='X2', freq=100000)

# 返回扫描到的从机地址
i2c.scan()
# 往地址为 0x42 的从机写5个字节
i2c.writeto(0x42, 'hello')
# 从地址为 0x42 的从机读取5个字节
i2c.readfrom(0x42, 5)

# 从设备地址 0x42和存储器地址为0x10中读取2个字节
i2c.readfrom_mem(0x42, 0x10, 2)
# 从设备地址 0x42和存储器地址为0x10中写入2个字节
i2c.writeto_mem(0x42, 0x10, 'xy')

15、CAN总线 (CAN bus)

from pyb import CAN

can = CAN(1, CAN.LOOPBACK)
can.setfilter(0, CAN.LIST16, 0, (123, 124, 125, 126))
#发下ID为123的消息
can.send('message!', 123)
#在FIF0 0 上接收消息
can.recv(0)

16、板载三轴加速度传感器（Internal accelerometer）

from pyb import Accel
import time

accel = Accel()
while True:
    time.sleep(0.2)
    print(accel.x(), accel.y(), accel.z(), accel.tilt())

五、PYBoard案例

1、流水灯

from pyb import LED
leds = [pyb.LED(i) for i in range(1,5)]
n = 0
while True:
    n = (n+1) % 4
    leds[n].toggle()
    pyb.delay(100)

2、往返式流水灯

from pyb import LED
leds = [pyb.LED(i) for i in range(1,5)]
n = 0
while True:
    n = (n+1) % 4
    leds[n].toggle()
    if n == 3:
        leds.reverse()
    pyb.delay(100)

3、呼吸灯

led = pyb.LED(3)
intensity = 0
flag = True
while True:
    if flag:
        intensity = (intensity + 1) % 255
        if intensity == 0:
            flag = False
            intensity = 255
    else:
        intensity = (intensity - 1) % 255
        if intensity == 0:
            flag = True
    led.intensity(intensity)
    pyb.delay(30)