使用MicroPython开发ESP32(01):快速入门


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为什么使用MicroPython开发ESP32

ESP32是非常热门的一款物联网芯片,它的开发方式非常多样,其中使用MicroPython的方式非常快速便捷,适合试验测试等使用,当然如果设计合理的话也可以用于正式产品开发。

MicroPython官方首页:
MicroPython - Python for microcontrollers
ESP32相关说明见下面文章(包含最小系统电路示例):
《ESP32概述与入门准备》

快速入门

开发板准备

入门学习使用MicroPython开发ESP32可以使用乐鑫官方的 ESP32-DevKitC开发板 ,某宝上一搜一大把。也可以使用上面链接文章中的最小系统,反正就是准备个能上电运行、能烧写固件的电路模块就成。
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开发工具选择

MicroPython的开发工具选择面非常大,通常情况下只要找个能够启用串口的工具就行,在Windows上常见的有putty、VScode+插件等很多选择。在这里我推荐使用 Thonny ,这个工具是目前我认为最适合用在MicroPython开发上的,其官方网站与项目地址如下:
https://thonny.org
https://github.com/thonny/thonny/
该工具集固件烧录、Python Shell调试、文件管理于一体,是目前用MicroPython开发最理想的工具。
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固件下载与烧录

固件可以从MicroPython官网进行下载,ESP32的固件目前分为两类,分别基于ESP-IDF v3.x和ESP-IDF v4.x开发,目前支持的功能上稍有差异。每一类又细分为 GENERIC 普通的GENERIC-SPIRAM 支持外部SPI RAM的
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常见的 ESP32-WROOM-32 等模块是不带SPI RAM的,而 ESP32-WROVER-B 等模块是带SPI RAM的。
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固件可以用上面的 Thonny 进行烧录:
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程序入门

在固件烧录完成后复位芯片程序就开始执行,默认情况下会进入Python Shell交互环境。
MicroPython For ESP32默认使用UART0进行交互,默认波特率为115200

MicroPython可以使用help函数获得帮助:
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可以进行运算或输出信息:
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可以控制GPIO口:
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上图中先是通过 help() 查看相关说明,然后导入machine模块中的Pin类。接着声明一个GPIO口对象(p13),该对象绑定到芯片的GPIO13,并且设置为输出。接下来使用 help 函数查看了p13对象的说明,最后使用 on() 让GPIO13输出高电平。

在IO口上接上LED,并加入延时就可以实现控制小灯闪烁了:
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上图中 time.sleep(0.5) 相当于延时0.5秒,整段while语句相当于使GPIO13持续翻转,当我敲出两个空行时while语句开始运行。最后我按下键盘上 CTRL + C 结束了程序。

使用MicroPython控制ESP32连接无线网络也非常方便:
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上图中我连接了名为(SSID) AAA 、密码是12345678的无线网络,连上网络后打印了IP、子网掩码、网关等信息。

更多程序相关内容可以参考官方文档,我也会在之后的文章中进行详细说明:
http://docs.micropython.org/en/latest/esp32/quickref.html

通过文件运行程序

上面的程序都是在Python Shell交互环境中进行的,当然也可以将代码保存到文件上,通过文件运行程序。MicroPython的固件会在开发板ESP32模块的flash上创建一个文件系统,可以用来存放文件。
我们可以使用 Thonny 打开、删除开发板上存储的文件:
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Thonny 也可以将文件保存到开发板上,还可以启动运行文件:
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默认情况下MicroPython会生成一个 boot.py 文件,当系统启动完成之后会先运行该文件中的内容,该文件一般用于运行一些系统层面开机时需要启动的功能,一般不推推荐用户修改。在 boot.py 文件中的程序运行结束之后系统紧接着会运行 main.py 文件(如果没有该文件则跳过)。在 main.py 文件运行结束后会则进入Python Shell调试模式:
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上图中我建立了 main.py 文件,将它上传到开发板,然后按下开发板上复位按钮。可以看到系统复位后 main.py 文件中的内容被执行。

如果在 main.py 文件中写个死循环,然后所有程序都写在该循环中,那用起来就和传统的单片机差不多了,只不过从固件变成了文件。不过如果这样做的话就进不了Python Shell调试模式了,并且无法再次进行文件修改上传等操作,只有重写烧写MicroPython固件才能恢复(或者死循环的程序中有文件系统读写的功能)。
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总结

MicroPython和CPython一样非常快速便捷,适合拿来直接试验测试等使用。具体各个库的使用将在之后的文章中进行介绍。

MicroPython的语法和标准的CPython相似,可以学习CPython语法来了解基本语法,可以参考下面教程:
https://www.liaoxuefeng.com/wiki/1016959663602400

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