如何使用MicroPython控制單片機(jī)

1. 摘要

本文檔主要介紹，在python環(huán)境下，如何開(kāi)發(fā)嵌入式應(yīng)用程序，以STM32H43板卡為例介紹. 從系統(tǒng)環(huán)境搭建，到編譯，到用python實(shí)現(xiàn)硬件控制?？勺鳛槿腴T(mén)教程。

2. 準(zhǔn)備工作

2.1 開(kāi)發(fā)環(huán)境搭建

2.1.1 Win10自帶linux系統(tǒng)

開(kāi)發(fā)環(huán)境可以自己使用虛擬機(jī)然后安裝ubuntu系統(tǒng)，而Win10系統(tǒng)自帶有l(wèi)inux系統(tǒng)，只需要使能就可以使用，比較方便，所以我們以win10自帶的linux子系統(tǒng)為例。

在控制面板中啟用linux子系統(tǒng)，點(diǎn)擊啟用或關(guān)閉Windows功能。

如下圖勾選適用于linux的windows子系統(tǒng)，然后重啟電腦

點(diǎn)擊立即重新啟動(dòng)

重啟后進(jìn)入windows 10 應(yīng)用商店，搜索Ubuntu，可以選擇18.04或者20.02進(jìn)行安裝

下載安裝完畢，點(diǎn)擊啟動(dòng)

設(shè)置用戶名和密碼，

安裝的默認(rèn)路徑是

C:Usershpp19AppDataLocalPackagesCanonicalGroupLimited.Ubuntu18.04onWindows_79rhkp1fndgscLocalState ootfshome

路徑不能修改，至此linux環(huán)境就好了，可以輸入一些常用命令看看，如ls，cp， rm等命令。

Win10地下安裝的linux子系統(tǒng)只支持命令行， 沒(méi)有自己用虛擬機(jī)安裝的功能全面，但是對(duì)于開(kāi)發(fā)micropython 足夠。

2.1.2 虛擬機(jī)安裝

如果不想用windows10 安裝的，想自己搭建也是可以，需要安裝虛擬機(jī)和下載ubunut的iso鏡像文件，進(jìn)行安裝，這種安裝網(wǎng)上很多，我們就不詳細(xì)列出了，推薦第一種安裝。

2.1.3 依賴(lài)軟件安裝

Git安裝，git用來(lái)獲取軟件包

使用克隆micropython的軟件包，也可以去官網(wǎng)自己下載，拷貝到linux環(huán)境的home目錄下。

使用git 克隆軟件包

如果網(wǎng)絡(luò)不好，要等一段時(shí)間，比較慢。也可以自己到官網(wǎng)下載，我已經(jīng)下好，大家可以找我索取當(dāng)前最新板micropython-1.13

http://www.micropython.org/download/

2.1.4 Micropython 目錄結(jié)構(gòu)

目錄結(jié)構(gòu)比較重要，只有清除目錄結(jié)構(gòu)了，你才能移植到不同的板卡。

詳細(xì)的目錄結(jié)構(gòu)介紹可以參考README.md

主要關(guān)注下目前micropython支持的ST開(kāi)發(fā)板，和我們關(guān)系比較大的是H7系列，可以看到目前支持很多的ST芯片。

3. 交叉編譯工具鏈

在終端輸入sudo apt install gcc make 命令安裝 gcc， make

安裝完后可以查看下版本

輸入 sudo apt-get install gcc-arm-none-eabi 安裝針對(duì)ARM的編譯器

如果你的交叉工具鏈安裝下載比較慢的話，請(qǐng)按以下步驟修改，因?yàn)閘inux自帶的軟件源地址都是國(guó)外的，國(guó)內(nèi)更新下載安裝的話會(huì)比較慢，需要將列表更新為國(guó)內(nèi)

將打開(kāi)的文件內(nèi)容全部刪除掉，替換為以下鏡像源

deb http://mirrors.aliyun.com/ubuntu/ focal main restricted universe multiverse

deb http://mirrors.aliyun.com/ubuntu/ focal-security main restricted universe multiverse

deb http://mirrors.aliyun.com/ubuntu/ focal-updates main restricted universe multiverse

deb http://mirrors.aliyun.com/ubuntu/ focal-proposed main restricted universe multiverse

deb http://mirrors.aliyun.com/ubuntu/ focal-backports main restricted universe multiverse

deb-src http://mirrors.aliyun.com/ubuntu/ focal main restricted universe multiverse

deb-src http://mirrors.aliyun.com/ubuntu/ focal-security main restricted universe multiverse

deb-src http://mirrors.aliyun.com/ubuntu/ focal-updates main restricted universe multiverse

deb-src http://mirrors.aliyun.com/ubuntu/ focal-proposed main restricted universe multiverse

deb-src http://mirrors.aliyun.com/ubuntu/ focal-backports main restricted universe multiverse

修改完軟件源后，更新軟件列表和軟件：

sudo apt update

sudo apt upgrade

如果對(duì)vim編輯器命令不熟悉，可以自己百度，或者直接在以下目錄

C:Usershpp19AppDataLocalPackagesCanonicalGroupLimited.Ubuntu20.04onWindows_79rhkp1fndgscLocalState ootfsetcapt 下將sources.list文件替換為以下阿里云鏡像源，這樣速度會(huì)很快。

編譯mpy-cross， mpy-cross是一個(gè)micropython的輔助工具，在編譯過(guò)程中會(huì)用到，在micropython的源碼根目錄中輸入命令make -C mpy-cross

至此交叉編譯工具鏈就安裝完畢，可以編譯STM32的程序了。

4. 編譯程序

在源碼根目錄下輸入命令make -C ports/stm32 如果不指定BOARD，則默認(rèn)編譯的是ports/stm32下的PYBV10板子，而我們需要的是能在H743上跑，所以需要裁剪移植一個(gè)對(duì)H743的板子，查看下可以看到micropython目前支持的STM32板卡有F091, F401,F429,F446，F(xiàn)746，H743等，

復(fù)制NUCLEO_H743ZI命名為BODEBOARD

輸入命令ls查看下已經(jīng)有BODEBOARD文件夾和文件，進(jìn)入查看下

主要有5個(gè)文件，而我們就需要修改這里面的文件

首先修改時(shí)鐘為25000000，主要是修改stm32h7xx_hal_conf.h文件

修改mpconfigboard.h

將時(shí)鐘修改為如下配置，可以復(fù)制我們之前IAR工程下的時(shí)鐘配置。

修改其他管腳，這一節(jié)我們只以修改三個(gè)LED和UART1等管腳為例，在文檔的下一個(gè)版本更新中，會(huì)更新所有用到的硬件管腳，還是在這個(gè)文件中繼續(xù)修改對(duì)應(yīng)的硬件管腳

保存退出

修改pins.csv文件

添加LED和UART1的管腳

保存退出。

因?yàn)槲覀兪菂⒄盏腘UCLEO_H743ZI，所以mpconfigboard.mk文件不用修改。至此修改完畢，可以編譯，在micropython根目錄下輸入命令 make -C ports/stm32 BOARD=BODEBOARD

等待編譯完成。

可以看到生成了.hex和.dfu固件，任選一種下載入H743板子，這樣板卡里就有了python解析器，可以識(shí)別python語(yǔ)言

編譯好的固件怎么樣復(fù)制到windows主機(jī)呢，當(dāng)然你可以直接去生成的目錄底下拷貝，在win10 的linux子系統(tǒng)中默認(rèn)已經(jīng)將windows分區(qū)掛載好了，我們可以在/mnt目錄下看到

這樣我們就可以直接使用命令cp拷貝到windows了，當(dāng)然如果你不習(xí)慣命令行操作，可以安裝midinight commander 軟件，可以方便的管理文件，輸入命令sudo apt install mc 進(jìn)行安裝，安裝完后，輸入mc可以直接打開(kāi)軟件。

不管用那種方法，將Hex文件下載到硬件板卡，下載完畢后，給板子重新上電，可以看到出現(xiàn)一個(gè)PYBFLASH類(lèi)似U盤(pán)的盤(pán)符，打開(kāi)里面有boot.py

main.py 等四個(gè)文件，我們最后的應(yīng)用程序直接寫(xiě)在main.py就可以運(yùn)行了。

5. 測(cè)試

我們先來(lái)演示使用putty來(lái)控制板子上的LED燈，打開(kāi)putty，配置波特率和串口號(hào)，

導(dǎo)入LED庫(kù)，就可以控制LED了

可以觀察H743的板子三個(gè)LED燈依次點(diǎn)亮，通過(guò)Putty可以控制硬件就完成了，那么如何讓板子上電就三個(gè)LED燈點(diǎn)亮，而不需要通過(guò)Putty控制呢。？

這就要編輯我們前面提到的main.py文件，使用任何文本編輯器打開(kāi)，寫(xiě)入python代碼，保存退出，就可以運(yùn)行了。

通過(guò)以上代碼就實(shí)現(xiàn)了LED的點(diǎn)亮控制，實(shí)現(xiàn)用python控制單片機(jī)。至此就可以用python編寫(xiě)很多好玩的東西在單片機(jī)上跑了。

6. 參考文檔

責(zé)任編輯：xj

原文標(biāo)題：嘗嘗MicroPython控制單片機(jī)

文章出處：【微信公眾號(hào)：嵌入式ARM】歡迎添加關(guān)注！文章轉(zhuǎn)載請(qǐng)注明出處。