如何在嵌入式平臺上玩轉Python

幾年前做項目時第一次聽說Python，朋友強力推薦。對于這位老大，我?guī)缀趺看魏婉雎犕曛笇Ш蟮牡谝患蔷褪前俣葎偛拍切┪也宦牪幻靼椎膶I(yè)術語。

Python is a clear and powerful object-oriented programming language, comparable to Perl, Ruby, Scheme, or Java.

Some of Python's notable features:

· Uses an elegant syntax, making the programs you write easier to read.

· Is an easy-to-use language that makes it simple to get your program working. This makes Python ideal for prototype development and other ad-hoc programming tasks, without compromising maintainability.

· Comes with a large standard library that supports many common programming tasks such as connecting to web servers, searching text with regular expressions, reading and modifying files.

· Python's interactive mode makes it easy to test short snippets of code. There's also a bundled development environment called IDLE.

· Is easily extended by adding new modules implemented in a compiled language such as C or C++.

· Can also be embedded into an application to provide a programmable interface.

· Runs anywhere, including Mac OS X, Windows, Linux, and Unix.

· Is free software in two senses. It doesn't cost anything to download or use Python, or to include it in your application. Python can also be freely modified and re-distributed, because while the language is copyrighted it's available under an open source license.【1】

簡言之，Python是一種面向對象的解釋型計算機程序設計語言，是純粹的自由軟件， 源代碼和解釋器。Python遵循 GPL(GNU General Public License)協(xié)議[2] 。它具有豐富而強大的庫，常被昵稱為膠水語言。能夠把用其他語言制作的各種模塊(尤其是C/C++)很輕松地聯(lián)結在一起，應用于任何平臺，而且還有我們最喜歡的開源 、免費噢!

如果不想每天面對計算機如此的多國語言，不如選一兩種通用語。難得它能在嵌入式開發(fā)的平臺上行得開，那就來進一步熟悉吧!

1、開發(fā)板硬件測評

先從某寶上購得PYBOARD V702一塊，先來看看外觀;

底板硬件資源如下：

配上Nokia5110的SPI接口LCD屏，組成上一個完整的傳輸系統(tǒng)。來個全家照吧!

TPYBoard_V702是遵照MIT許可的MicroPython開發(fā)板，支持Python語言的通信定位開發(fā)板。板載資源豐富，列表如下：

1)主處理器

它的主處理器為ARM CORTEX-M4系列的STM32F405，最高工作頻率168MHz，利用意法半導體的ART加速器實現(xiàn)了FLASH零等待狀態(tài)。支持DSP指令和浮點單元，具有動態(tài)功耗調整功能和豐富的接口【2】。

? 2個USB OTG(其中一個支持HS)

? 音頻：專用音頻PLL和2個全雙工I2S

? 通信接口多達15個(包括6個速度高達10.5 Mb/s的USART、3個速度高達42 Mb/s的SPI、 3個I2C、2個CAN和1個SDIO)

? 模擬：2個12位DAC、3個速度為2.4 MSPS或7.2 MSPS(交錯模式)的12位ADC

? 定時器多達17個：頻率高達168 MHz的16和32位定時器

? 可以利用支持Compact Flash、SRAM、PSRAM、NOR和NAND存儲器的靈活靜態(tài)存儲器控制器輕松擴展存儲容量

? 基于模擬電子技術的真隨機數(shù)發(fā)生器

? STM32F415還整合了加密/HASH處理器，為AES 128、192、256、Triple DES和HASH(MD5、SHA-1)實現(xiàn)了硬件加速。

集成：STM32F405/415產(chǎn)品系列具有512KB(僅限于WLCSP90封裝)~1MB Flash和192KB SRAM，采用尺寸小

至4 x 4.2 mm的64~144引腳封裝。

2)外部設備

當然除了這顆高級的“心”之外，它更搭載了模塊----GU620。它是一款內嵌高靈敏度GPS&BEIDOU&藍牙功能的GSM/GPRS模塊，可同時支持四頻段制式，有更小的體積。其中的GPS是基于UBLOX的成熟芯片組設計開發(fā)，可進行高達66個PRN信道的衛(wèi)星跟蹤,適用于車載監(jiān)控導航，防盜跟蹤，PND，跟蹤器，個人安全設備等通信導航設備。

并且板子搭配了SHT20數(shù)字溫濕度傳感器和科美奇的三軸數(shù)字加速度傳感器芯片MMA7660FC是± 1.5G三軸數(shù)字輸出的I2C，超低功率，緊湊型電容式微電機的加速度計，超低功耗，小型容性MEMS的傳感器，具有低通濾波器，用于0g偏移和增益誤差補償，以及用戶可配置的轉換成6位分辨率，用戶可配置輸出速率等功能。該器件通過中斷引腳(INT)可以提供傳感器數(shù)據(jù)變化、產(chǎn)品方向和姿態(tài)識別等中斷。性能如下【3】：

·MMA7660FC可在六個方向定制垂直水平座向

·集成了眾多智能的運動功能，如方向、震動和敲擊檢測集成了眾多智能的運動功能，如方向，震動和敲擊檢測

·自動喚醒休眠功能自動喚醒休眠功能

·包括智能電源管理功能包括智能電源管理功能

相信這樣豐富的外部傳感器，在你下面的物聯(lián)網(wǎng)應用中會激發(fā)出更好的創(chuàng)意吧!

下面我們將板子上電，效果如下：

對比色彩還是很艷麗的哦!雖然還沒定到經(jīng)緯度。

2、編寫程序測試

下面來查看一下電腦--->設備管理，可以看到其它設備中提示如下。

并且電腦會增加一個盤符TPYBFLASH，打開后可以看到板子帶的啟動及應用文件，就在下面了。

需要更新一下驅動程序，右鍵--->更新驅動，選擇PYBCDC.INF文件，安裝完成后，在可以在設備管理器中看到。

到python官網(wǎng)上下載網(wǎng)址：https://www.python.org/

雙擊后安裝完成，效果如圖所示。

在開始菜單下就可以看到python的程序嘍!

點擊python3.5(64-bit)就打開了它的命令窗口，如圖。

我們所看到的設備是由開發(fā)板里的Flash實現(xiàn)，并由四個文件關聯(lián)組成：

1)boot.py

這個腳本文件執(zhí)行時，開發(fā)板啟動。它設置了開發(fā)板的多個選項參數(shù)。

2)Main.py

在boot.py運行后被執(zhí)行，包含python程序的主要腳本。

3)Pybcdc.inf

Windows驅動文件，用來配置USB端口。

4)Readme.txt

開啟Python的必要基礎信息。

還是先來弄個LED點亮的小程序來走一下流程吧!

先將TPYBFLASH目錄下的main.py用記事本的方式打開，實現(xiàn)點亮LED燈。

# main.py -- put your code here!

import pyb //導入模塊的函數(shù)和類

led=pyb.LED(2) //創(chuàng)建變量LED2

led.on() //點亮LED2

while True: //循環(huán)閃爍

led.toggle()

pyb.delay(500)

保存后，將這四個文件拷貝到文件夾。然后將板子從電腦上退出。當再次上電后就可以看到，Led綠燈在toggle閃爍了。

簡單吧!編譯都沒有的噢!所見及所得。

當然這時你也可以通過串口來進行一些調試【4】。

在串口中，將串頻率設成115200(與板子默認配置相關)，串口對應成13，連點擊連接圖標。這時重啟開發(fā)板就會在終端看到下面的打印信息。我們當然可以用它來做一些測試和驗證。

比如輸入：print(“hello world”)

Pyb.LED(1).ON()

Pyb.LED(2).ON()

等等

這時來看一下板上的LED燈，吼吼，都亮嘍!

3、總結：

PyBoard支持三種啟動模式

l 標準模式。先執(zhí)行boot.py文件，然后再執(zhí)行main.py文件。

l 恢復文件系統(tǒng)。將Flash文件系統(tǒng)恢復為出廠數(shù)據(jù)，

l 安全模式啟動。假若你的文件系統(tǒng)被損壞，可以進入模式。

它集成了更多的傳感器和外設，很方便實現(xiàn)物聯(lián)網(wǎng)平臺的搭建。MicroPython支持更多的平臺，例如：STM32F4 Discovery Board，NUCLEO-F401RE Board，NUCLEO-F767ZI Board，ESP8266，WiPy等，在開發(fā)板內刷上固件就可以使用了。

MicroPython腳本語言最大的優(yōu)點它是解釋型語言，使用簡單、方便、高效，而且較C，JAVA等語言更容易理解和使用。Python的設計哲學是“優(yōu)雅”、“明確”、“簡單”。

當然后面還會再有更多更有趣的實驗與心得會與大家分享哦!