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标题: 张高兴的 MicroPython 入门指南：（一）情况配置、Blink、部署 [打印本页]

作者: 水军大提督 时间: 2024-6-30 15:30
标题: 张高兴的 MicroPython 入门指南：（一）情况配置、Blink、部署
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什么是 MicroPython

MicroPython 是一个基于 Python 3.4 的高效实现，它专为微控制器和嵌入式体系计划。它提供了一个小型的 Python 情况，包含了一些标准库的部门，并且能够在资源受限的设备上运行。MicroPython 支持交互式编程（REPL）、任意精度整数、列表解析、天生器、异常处理等高级功能，使开发者可以在边沿设备上编写和运行复杂的程序。
与 MicroPython 类似的 CircuitPython，也是一种运行在微控制器上的 Python 技能。它是由一家美国计划制造开源电子硬件的公司 Adafruit 推动的，基于 MicroPython 的 Folk 版本，所以 CircuitPython 的许多内容和 MicroPython 是相似的。关键的区别是 CircuitPython 对 Adafruit 的开发版以及传感器的支持更好，Adafruit 基本上对推出的每一款传感器都提供了相干的 CircuitPython 包，更方便初学者以及 DIY。但 MicroPython 的社区更大，设备支持的更广泛。至于学习哪一项技能，也就仁者见仁，智者见智了。
情况配置

支持 MicroPython 的微控制器有许多，这里利用 Raspberry Pi Pico。Raspberry Pi Pico 是树莓派基金会发布的首款微控制器级产品，基于 RP2040 芯片构建，售价仅 4 美元。Pico 家族目前由 Raspberry Pi Pico（最左），Pico H（左），Pico W（右）和 Pico WH（最右）构成。

Pico 利用了一颗 RP2040 芯片：

接纳 40nm 工艺制造，双核 Cortex-M0+ @ 133MHz
芯片内置 264KB SRAM 和 2MB 的板载闪存
30 个 GPIO 引脚，此中 4 个可用作模拟输入
2 个 UART、2 个 SPI 控制器、2 个 I2C 控制器、16 个 PWM 通道
支持 UF2 的 USB 大容量存储启动模式，用于拖放式编程
……

硬件部门

在 MicroPython 官网下载适用于 Pico 的 UF2 文件：https://micropython.org/download/RPI_PICO
按住 Pico 开发板上的 BOOTSEL 按钮，然后将 Pico 插入电脑的 USB 接口，然后松开 BOOTSEL 按钮。
Pico 会被辨认为大容量存储设备。
将下载的 MicroPython UF2 文件放入 RPI-RP2 卷上。Pico 将自动重启，然后 MicroPython 就会开始运行。

软件部门

MicroPython 的开发可以利用 Thonny IDE，但是作为一款开源软件其表明白开发者的政治立场，我是比力反感的。在这里利用 Visual Studio Code 配置一个最小开发情况。

首先下载安装 Visual Studio Code：https://code.visualstudio.com
选择 “扩展”，在 “扩展：市肆” 的搜索栏中输入“RT-Thread MicroPython”，点击 “安装”。由于 MicroPython 是运行在微控制器上的，到这里最小开发情况就配置完成了。
如果想利用代码补全功能还需要 Python 情况。访问 Python 官网，下载 Python 安装包：https://www.python.org/downloads
在 VS Code 中安装 Python 插件：“Python”、“Pylance”。

在安装完 MicroPython 插件后，VS Code 底部会出现几个按钮，此中：

用于创建、打开 MicroPython 项目。
用于毗连 Pico 设备。
用于运行 MicroPython 程序。
用于制止运行 MicroPython 程序。
用于将 MicroPython 项目下载至 Pico 设备。

Hello World！

根据上面的步骤，新建一个 MicroPython 项目，打开 main_example.py 文件。

def main():
print("Welcome to RT-Thread MicroPython!")
if __name__ == '__main__':
main()

复制代码

与 C、Java、C# 等编译型语言不同，Python 是一种表明型脚本语言，运行时是从模块顶行开始，逐行举行翻译执行。所以 Python 中并不需要一个统一的 main() 作为程序的入口。if __name__ == '__main__' 是一个标志，象征着 Java 等语言中的程序主入口。
点击“运行”按钮后，第一个程序就在 Pico 开发板上运行了，在 Python 表明器中可以观察到运行结果。

Blink

当人们想到“编程”时，通常很自然地想到软件。然而，编程不仅仅是和软件有关，它还可以通过硬件编程影响实际物理世界。这也是所谓的 物理盘算。顾名思义，物理盘算就是用你的程序控制实际世界中的事物——硬件，而不是软件。比如在空调上设置程序，改变可编程恒温器上的温度；或者在微波炉上选择不同烹饪模式。这些设备通常是由单片机控制的。
Pico 的引脚

Pico 通过其边沿一系列的引脚与硬件通信。这些引脚大多是作为 通用输入/输出（GPIO） 引脚工作，它们可以被编程作为输入或输出，并没有自己的固定用途。有些引脚有额外的功能和与更复杂的硬件通信的模式，另一些则有一个固定的功能，比如供电和提供毗连的功能。

Pico 的 40 个引脚被标记在板的底部，这些标签帮助你记着编号是怎样排序的。浅绿色标签的 GPxx，就是 GPIO 引脚，大多数情况下需要对其编程，对外部硬件举行利用。所有引脚的用途见下面的表格。
引脚作用描述3V33.3V 电源Pico 的工作电压VSYS2-5V 电源可作为电源输入引脚VBUS5V 电源从 Pico 的 USB 端口获取的 5V 电源GND0V 接地接地毗连GPxx通用输入/输出引脚程序可以利用的GPIO引脚，标记为GP0-GP28ADCx模数转换引脚既可以用作模拟输入，也可以用作数字输入或输出，但不能同时用作两者ADC_VREF模数转换器参考电压模拟输入设置参考电压的特殊输入引脚AGND模数转换器 0V 参考电压特殊的接地引脚UARTx串口协议引脚与其他设备举行串口通信I2CxI2C总线协议引脚与其他设备举行 I2C 通信SPIxSPI 协议引脚与其他设备举行 SPI 通信RUN启用或禁用 Pico其他微控制器可以通过此引脚控制 Pico，拉低用于复位常见电子元件

面包板

面包板（Breadboard）是搭建底子电路原型的试验产品。最初人们都是在类似于切面包的木板上做电路搭接试验，随着技能发展直到 1970 年无需焊接的插接板变得普及，面包板逐步的变成了这种便捷电路原型实行产品的统称。面包板上下区是横向5位相通，一般用于接电源和接地，中间区域是纵向5位相通，通常用于放置电路元件和电路毗连线。

跳线

跳线（Jumper Wire），也被称为杜邦线。有三种不同的类型：公对母线（M2F）、母对母线（F2F）以及公对公线（M2M）。如果不利用面包板，可以利用 F2F 将组件毗连到 Pico，如果利用面包板，可以将组件插入到面包板中，利用 M2M 举行毗连。

开关

开关（Switch），也称为瞬时开关、轻触开关，通常有两条或四条脚可供选择，按下按钮时相当于导线被连通。按钮是一种输入设备，可以告诉程序它是否被按下，然后执行使命。另一种常见的开关类型是锁定开关，按下开关时一直保持活动状态，直到再次切换它。

发光二极管

发光二极管（LED）是输出设备，从洗衣机、微波炉等小家电的指示灯，到路边的路灯、房间的吊灯等，LED 灯随处可见。LED 有各种各样的外形、颜色、工作电压，为了防止其被击穿，通常会配合限流电阻利用。二极管具有单向导电性，只有在毗连正确的电极方向时，才气正常工作。LED 的长端为阳极，接在电源正极，短端为阴极，接在电源负极。

电阻

电阻是控制电流活动的元件，利用欧姆 Ω 为单位，欧姆的值越大，提供的阻力就越大。

有些电阻的表面涂有一些带有颜色的环状标志，称为色环电阻。色环具有特殊的意义，即电阻的值。要读取电阻的值，从左侧第一个环开始，在表的 1st/2nd Band 列中查找它的颜色，得到第一个和第二个数字。例如下图电阻有两个橙色色环，橙色值为 3，总共为 33。第三个色环的颜色表现乘数，即需要用前两个色环得到的数乘以乘数才气得到电阻的实际值。例如下图电阻的棕色色环，意思是 ×10。前两个色环是 33，棕色色环是 x10，33x10=330Ω 如许就得到了电阻的值。最后一个环是电阻的容差，表现实际阻值与标称阻值之间的偏离程度，对于大多数业余项目来说，容差并不是很紧张。

使你的 Pico 闪烁

就像在屏幕上打印“Hello, World!”是学习编程语言的第一步一样，在电路板上通过编程点亮 LED 灯是学习物理盘算的经典入门方式。Blink 译为“眨眼、闪烁”，下面通过编程使 Pico 开发板上的 LED 灯不绝闪烁，模拟“眨眼”的结果。

Pico 上的这颗 LED 毗连到 GPIO 引脚之一的 GP25，正因为这个引脚已经用于在板上毗连 LED，所以 Pico 边沿引出的 GPIO 引脚上就没有 GP25 了。这个 LED 的工作原理和别的任何 LED 一样:

通电时，它会发光
当它断电时，熄灭。

下面新建一个 MicroPython 项目来控制这颗 LED 的闪烁。首先导入 machine 包。

import machine

复制代码

这很短的一行代码对于在 Pico 上利用 MicroPython 黑白常关键的，它包含了 MicroPython 与 Pico 通信所需的所有指令，扩展了用于物理盘算的语言。如果没有这一行命令，我们是无法控制 Pico 的任何 GPIO 引脚，自然也无法使板载的 LED 点亮。
接着利用 Pin() 函数获取引脚。

led = machine.Pin(25, machine.Pin.OUT)

复制代码

这一行界说了一个名为 led 的对象，调用 machine 库中的 Pin() 函数，这个函数是专为处理 GPIO 引脚。第一个参数25，是我们要设置的引脚的编号; 第二个 machine.Pin.Out 是告诉 Pico 引脚应该用作输出而不是输入。

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