嚐嚐MicroPython控制微控制器

　　1. 摘要

　　本文件主要介紹，在python環境下，如何開發嵌入式應用程式，以STM32H43板卡為例介紹. 從系統環境搭建，到編譯，到用python實現硬體控制。可作為入門教程。

　　2. 準備工作

　　2.1 開發環境搭建

　　2.1.1 Win10自帶linux系統

　　開發環境可以自己使用虛擬機器然後安裝ubuntu系統，而Win10系統自帶有linux系統，只需要使能就可以使用，比較方便，所以我們以win10自帶的linux子系統為例。

　　在控制皮膚中啟用linux子系統，點選啟用或關閉Windows功能。

　　

　　如下圖勾選適用於linux的windows子系統，然後重啟電腦

　　

　　

　　點選立即重新啟動

　　重啟後進入windows 10 應用商店，搜尋Ubuntu，可以選擇18.04或者20.02進行安裝

　　

　　下載安裝完畢，點選啟動

　　

　　設定使用者名稱和密碼，

　　

　　安裝的預設路徑是

　　C:Usershpp19AppDataLocalPackagesCanonicalGroupLimited.Ubuntu18.04onWindows_79rhkp1fndgscLocalState ootfshome

　　路徑不能修改，至此linux環境就好了，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子系統只支援命令列， 沒有自己用虛擬機器安裝的功能全面，但是對於開發micropython 足夠。

　　2.1.2 虛擬機器安裝

　　如果不想用windows10 安裝的，想自己搭建也是可以，需要安裝虛擬機器和下載ubunut的iso映象檔案，進行安裝，這種安裝網上很多，我們就不詳細列出了，推薦第一種安裝。

　　

　　2.1.3 依賴軟體安裝

　　Git安裝，git用來獲取軟體包

　　

　　使用克隆micropython的軟體包，也可以去官網自己下載，複製到linux環境的home目錄下。

　　使用git 克隆軟體包

　　

　　如果網路不好，要等一段時間，比較慢。也可以自己到官網下載，我已經下好，大家可以找我索取當前最新板micropython-1.13

　　

　　

　　2.1.4 Micropython 目錄結構

　　目錄結構比較重要，只有清除目錄結構了，你才能移植到不同的板卡。

　　

　　詳細的目錄結構介紹可以參考README.md

　　

　　主要關注下目前micropython支援的ST開發板，和我們關係比較大的是H7系列，可以看到目前支援很多的ST晶片。

　　

　　3. 交叉編譯工具鏈

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

　　安裝完後可以檢視下版本

　　

　　

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

　　

　　如果你的交叉工具鏈安裝下載比較慢的話，請按以下步驟修改，因為linux自帶的軟體源地址都是國外的，國內更新下載安裝的話會比較慢，需要將列表更新為國內

　　

　　將開啟的檔案內容全部刪除掉，替換為以下映象源

　　deb focal main restricted universe multiverse

　　deb focal-security main restricted universe multiverse

　　deb focal-updates main restricted universe multiverse

　　deb focal-proposed main restricted universe multiverse

　　deb focal-backports main restricted universe multiverse

　　deb-src focal main restricted universe multiverse

　　deb-src focal-security main restricted universe multiverse

　　deb-src focal-updates main restricted universe multiverse

　　deb-src focal-proposed main restricted universe multiverse

　　deb-src focal-backports main restricted universe multiverse

　　修改完軟體源後，更新軟體列表和軟體：

　　sudo apt update

　　sudo apt upgrade

　　如果對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檔案替換為以下阿里雲映象源，這樣速度會很快。

　　編譯mpy-cross， mpy-cross是一個micropython的輔助工具，在編譯過程中會用到，在micropython的原始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的程式了。

　　4. 編譯程式

　　在原始碼根目錄下輸入命令make -C ports/stm32 如果不指定BOARD，則預設編譯的是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對H743的板子，檢視下可以看到micropython目前支援的STM32板卡有F091, F401,F429,F446，F746，H743等，

　　

　　複製NUCLEO_H743ZI命名為BODEBOARD

　　

　　輸入命令ls檢視下已經有BODEBOARD資料夾和檔案，進入檢視下

　　

　　主要有5個檔案，而我們就需要修改這裡面的檔案

　　首先修改時鐘為25000000，主要是修改stm32h7xx_hal_conf.h 檔案

　　

　　修改mpconfigboard.h

　　將時鐘修改為如下配置，可以複製我們之前IAR工程下的時鐘配置。

　　

　　修改其他管腳，這一節我們只以修改三個LED和UART1等管腳為例，在文件的下一個版本更新中，會更新所有用到的硬體管腳，還是在這個檔案中繼續修改對應的硬體管腳

　　

　　

　　儲存退出

　　修改pins.csv檔案

　　新增LED和UART1的管腳

　　

　　

　　

　　儲存退出。

　　因為我們是參照的NUCLEO_H743ZI，所以mpconfigboard.mk檔案不用修改。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韌體，任選一種下載入H743板子，這樣板卡里就有了python解析器，可以識別python語言

　　

　　編譯好的韌體怎麼樣複製到windows主機呢，當然你可以直接去生成的目錄底下複製，在win10 的linux子系統中預設已經將windows分割槽掛載好了，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複製到windows了，當然如果你不習慣命令列操作，可以安裝midinight commander 軟體，可以方便的管理檔案，輸入命令sudo apt install mc 進行安裝，安裝完後，輸入mc可以直接開啟軟體。

　　

　　不管用那種方法，將Hex檔案下載到硬體板卡，下載完畢後，給板子重新上電，可以看到出現一個PYBFLASH類似隨身碟的磁碟機代號，開啟裡面有boot.py

　　main.py 等四個檔案，我們最後的應用程式直接寫在main.py就可以執行了。

　　

　　5. 測試

　　我們先來演示使用putty來控制板子上的LED燈，開啟putty，配置波特率和串列埠號，

　　

　　匯入LED庫，就可以控制LED了

　　

　　可以觀察H743的板子三個LED燈依次點亮，透過Putty可以控制硬體就完成了，那麼如何讓板子上電就三個LED燈點亮，而不需要透過Putty控制呢。?

　　這就要編輯我們前面提到的main.py檔案，使用任何文字編輯器開啟，寫入python程式碼，儲存退出，就可以執行了。

　　

　　透過以上程式碼就實現了LED的點亮控制，實現用python控制微控制器。至此就可以用python編寫很多好玩的東西在微控制器上跑了。