张高兴的 MicroPython 入门指南：（一）环境配置、Blink、部署

梦在森谷

目录

• 什么是 MicroPython
  
• 环境配置
  
  
  
  • 硬件部分
    
  • 软件部分
    
  • Hello World！
    
  
  
• Blink
  
  
  
  • Pico 的引脚
    
  • 常见电子元件
    
    
    
    • 面包板
      
    • 跳线
      
    • 开关
      
    • 发光二极管
      
    • 电阻
      
    
    
  • 使你的 Pico 闪烁
    
  
  
• 部署
  
• 参考
  

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系统设计。它提供了一个小型的 Python 环境，包含了一些标准库的部分，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、生成器、异常处理等高级功能，使开发者可以在边缘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 技术。它是由一家美国设计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 的很多内容和 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关的 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。至于学习哪一项技术，也就仁者见仁，智者见智了。
环境配置

支持 MicroPython 的微控制器有很多，这里使用 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）组成。

Pico 使用了一颗 RP2040 芯片：

• 采用 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，其中 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
  
• ……
  

硬件部分

• 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 会被识别为大容量存储设备。
  
• 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。
  

软件部分

MicroPython 的开发可以使用 Thonny IDE，但是作为一款开源软件其表明了开发者的政治立场，我是比较反感的。在这里使用 Visual Studio Code 配置一个最小开发环境。

• 首先下载安装 Visual Studio Code：https://code.visualstudio.com
  
• 选择 “扩展”，在 “扩展：商店” 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，到这里最小开发环境就配置完成了。
  
  
  
• 如果想使用代码补全功能还需要 Python 环境。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，其中：

• 用于创建、打开 MicroPython 项目。
  
  
  
• 用于连接 Pico 设备。
  
  
  
• 用于运行 MicroPython 程序。
  
• 用于停止运行 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。

1. def main():
2.     print("Welcome to RT-Thread MicroPython!")
3.    
4. if __name__ == '__main__':
5.     main()

复制代码

与 C、Java、C# 等编译型语言不同，Python 是一种解释型脚本语言，运行时是从模块顶行开始，逐行进行翻译执行。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 解释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现实物理世界。这也是所谓的 物理计算。顾名思义，物理计算就是用你的程序控制现实世界中的事物——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 通过其边缘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，比如供电和提供连接的功能。

Pico 的 40 个引脚被标记在板的底部，这些标签帮助你记住编号是如何排序的。浅绿色标签的 GPxx，就是 GPIO 引脚，大多数情况下需要对其编程，对外部硬件进行操作。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 接地接地连接GPxx通用输入/输出引脚程序可以使用的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进行串口通信I2CxI2C总线协议引脚与其他设备进行 I2C 通信SPIxSPI 协议引脚与其他设备进行 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）是搭建基础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，随着技术发展直到 1970 年无需焊接的插接板变得普及，面包板慢慢的变成了这种便捷电路原型实验产品的统称。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连接线。

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）。如果不使用面包板，可以使用 F2F 将组件连接到 Pico，如果使用面包板，可以将组件插入到面包板中，使用 M2M 进行连接。

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，然后执行任务。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 有各种各样的形状、颜色、工作电压，为了防止其被击穿，通常会配合限流电阻使用。二极管具有单向导电性，只有在连接正确的电极方向时，才能正常工作。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

电阻是控制电流流动的元件，使用欧姆 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示乘数，即需要用前两个色环得到的数乘以乘数才能得到电阻的实际值。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 这样就得到了电阻的值。最后一个环是电阻的容差，表示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，容差并不是很重要。

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 灯是学习物理计算的经典入门方式。Blink 译为“眨眼、闪烁”，下面通过编程使 Pico 开发板上的 LED 灯不断闪烁，模拟“眨眼”的效果。

Pico 上的这颗 LED 连接到 GPIO 引脚之一的 GP25，正因为这个引脚已经用于在板上连接 LED，所以 Pico 边缘引出的 GPIO 引脚上就没有 GP25 了。这个 LED 的工作原理和其它任何 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。

1. import machine

复制代码

这很短的一行代码对于在 Pico 上使用 MicroPython 是非常关键的，它包含了 MicroPython 与 Pico 通信所需的所有指令，扩展了用于物理计算的语言。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。
接着使用 Pin() 函数获取引脚。

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

复制代码

这一行定义了一个名为 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。
   

来源:https://www.cnblogs.com/zhanggaoxing/p/18276038
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