【chocho教程】micropython入门教程一

第一章：初识microPython

microPython是什么？

在回答这个问题之前，让我先来了解一下，什么是Python？

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。

• pyboard
  

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。

• micro:bit
  

micro：bit是由英国广播公司BBC推出的可编程微型计算机，可以帮助用户学习基础编程知识。它最大的亮点在于支持图形化编程，支持microPython编程。micro：bit主控采用nrf51822芯片作为主控，IC包括256KB片上闪存，16KB RAM，32位ARM®Cortex™ M0 CPU，支持Bluetooth低功耗，在低功耗模式下，最低功耗可以达到0.6uA。

而对于micro：bit本身，还集成了5×5LED显示屏，两颗可编程按钮，加速度计、电子罗盘、温度计等丰富的传感器，并且提供了IO口可扩展接口，采用鳄鱼夹就可以连接，方便使用。

• FireBeetle-ESP32
  

FireBeetle-ESP32全称是FireBeetle Board-ESP32微控制器，是由DFRobot基于Espressif ESP32主芯片开发的物联网、低功耗为控制器。FireBeetle-ESP32板载ESP-WROOM-32双核芯片，支持WiFi和蓝牙双模通信，外围兼容低功耗硬件设计，深度睡眠模式下功耗仅为10uA。FireBeetle-ESP32控制器还提供了3.7V锂电池接口，并可以通过USB口给锂电池充电。其次，在软件方面，已经支持WiFi和蓝牙功能的使用，支持I2S音频的解码，结合uPyCraft IDE，可以轻松完成物联网开发设计。值得说明的是，本书的microPython教程是基于FireBeetle-ESP32控制器硬件。

• WiPy
  

WiPy是支持microPython编程、支持WiFi和蓝牙的开发板，定位于物联网应用的设计。WiPy控制器的核心采用Espressif ESP32芯片，其最大的特点在于体积小巧，支持蓝牙和WiFi，这点和DFRobot的FireBeetle萤火虫系列主板相似。

认识microPython

microPython支持的微控制器很多，本书采用的微控制器是DFRobot的FireBeetle萤火虫系列的ESP32微控制器，除了可以作为学习板来用之外，还可以直接应用于实际项目中，如自制一个可以远程控制的继电器开关。

先来简单的看下FireBeetle ESP32微控制器（后面简称主控板） 。下图中有标识的部分为常用部分。图中标出的主控板的I/O。其中主控板右边标有A0~A4的口可以作为模拟输入，标有其他丝印如CLK、SD0、SD1等是作为特殊用途的I/O，当主控板作为高级应用时会用到这些I/O口。

除了最重要的I/O口外，还有电源部分。FireBeetle主控板可以通过四种方式供电方式：USB供电、外接VCC的DC电源、锂电池供电、外接DC（4.5~6V）供电。除此之外，还有2个LED灯和1个复位按键，稍微说下2个LED。CHG是充电指示灯，如果没有插接锂电池（3.7V），CHG灯会以200ms的频率闪烁，这是充电芯片在检测是否有锂电池接上，如果插接了锂电池，就会一直常亮，表示正在充电（当然USB接口或者外接DC接口有电源输入），锂电池充满电后，CHG灯熄灭。L是接在数字口D9（IO2）上的一个LED，在下面一节会有个样例来说明的。TX连接到数字口D0（IO3），RX连接到数字口D1（IO1）。

初次使用

1.下载microPython IDE

目前支持microPython编程的IDE有很多，本书使用的IDE是DFRobot新开发的uPyCraft IDE，当前版本是V0.24，支持中文。打开网页输入网址 https://git.oschina.net/dfrobot/upycraft/raw/master/uPyCraft.exe进行下载。

下载完成后，将uPyCraft.exe保存在您的工作目录。uPyCraft IDE是一个可以直接运行的绿色可执行程序，双击uPyCraft.exe，直接运行，免去安装等繁琐事宜。

2.安装驱动

对于Win10以下系统，需要安装驱动软件，输入一下网址：

https://git.oschina.net/dfrobot/FireBeetle-ESP32/raw/master/FireBeetle-ESP32.inf

下载驱动文件，Win8以上的系统安装时先要禁用电脑数字签名。

找到其它设备>FireBeetle-xx，右击选择更新驱动程序软件。

在弹出的对话框中选择手动查找并安装驱动程序软件。

打开FireBeetle主板驱动位置，就是刚刚下载保存的位置，选择FireBeetle-ESP32.inf文件，点击下一步。

注意: 这里FireBeetle-ESP32.inf文件保存在Arduino IDE的drivers文件夹下。

然后根据提示完成驱动文件的安装。

3.认识Arduino IDE

打uPyCraft IDE，就会出现uPyCraft IDE的编辑界面。

microPython IDE是支持microPython产品的软件编辑环境。简单的说就是用来写代码、下载代码、执行命令的地方。我们所搭建的硬件电路是辅助代码来完成的，两者是缺一不可的。如同人通过大脑来控制肢体活动是一个道理。如果代码就是大脑的话，外围硬件就是肢体，肢体的活动取决于大脑，所以硬件实现取决于代码。

microPython IDE基本也只需要用到上面标示出来的部分就可以了，上图大部分的白色区域就是代码的编辑区，用来输入代码的。注意，输入代码时，要切换到英文输入法的模式。下面的区域是命令输入和显示窗口，我们可以直接在这里进行命令的输入，类似于电脑的CMD命令窗口。

4.下载一个Blink程序

下载一个最简单的代码，既可以帮您熟悉下载程序的整个过程，同时也测试下板子好坏。FireBeetle主板上标有L的LED。这段测试代码就是让这个LED灯闪烁。

插上USB线，打开microPython IDE后，点击Tools->Serial，如果是第一次使用，就会弹出下载固件提示。

在新弹出来的Burn Firmware窗口中，选择esp32芯片，点击OK。

下载完成后，重新连接串口，连接成功后，命令窗口会显示>>>符号，说明连接成功，这时就可以进行代码编写和命令输入等操作了。

通常，写完一段代码后，我们都需要检查一下，看看代码有没有错误。点击“校验”。

下图显示了代码编写错误，并且在命令窗口会提示代码哪里有错误。

       打开File->Examples->Basic->Blink.py

点击下载并运行按钮，进行下载，下载完成后，主板上面的等开始闪烁。

以上就是给microPython下载一个blink程序的整个过程。