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MicroPython开发ESP8266


1ESP8266

ESP8266是性价比非常高的Wi-Fi模块,大概20rmb，可以使用STA（Station ）站模式作为设备连接上周围的wifi，还可使用AP（Access Point）接入点模式，释放热点让周围的设备连上来,在物联网领域属于烂大街的开发板，支持多种开发方式，这里介绍的是使用MicroPython的方式,以下为在Windows10系统中的操作。

MicroPython是Python 3编程语言的精益高效实现，它包括Python标准库的一小部分，并经过优化，可在微控制器和受限环境中运行。

MicroPython pyboard是一款紧凑的电子电路板，可以在裸机上运行MicroPython，为您提供了一个可用于控制各种电子项目的低级Python操作系统。

MicroPython充满了高级功能，例如交互式提示，任意精度整数，闭包，列表理解，生成器，异常处理等。然而，它足够紧凑，可以在256k的代码空间和16k的RAM内安装和运行。

MicroPython旨在尽可能与普通Python兼容，以允许您轻松地将代码从桌面传输到微控制器或嵌入式系统。

——引用自MicroPython官网

1.固件和环境配置

1.去MicroPython官网下载ESP8266的固件[点击前往]

image-20220125214249483

下载最新版的固件即可

2.安装固件

  • 下载安装工具 esptool

    pip install esptool #会下载到python库中，可以单独使用也可以作为python模块使用

  • 电脑连接esp8266开发板，记录下串口号, 如COM3 （如遇到驱动安装问题，需要自行搜索解决）

    image-20220125194756479

  • 切换到固件的下载路径，擦除esp8266的原有固件

    python -m esptool --port COM3 erase_flash

    COM3 为 串口号

    结果如下：

    E:\Desktop\Projects\ESP8266\micropython\code>python -m esptool --port COM3 erase_flash
esptool.py v3.2
Serial port COM3
Connecting....
Detecting chip type... Unsupported detection protocol, switching and trying again...
Connecting....
Detecting chip type... ESP8266
Chip is ESP8266EX
Features: WiFi
Crystal is 26MHz
MAC: 30:83:98:a3:1b:d0
Uploading stub...
Running stub...
Stub running...
Erasing flash (this may take a while)...
Chip erase completed successfully in 7.4s
Hard resetting via RTS pin...

  • 安装新固件

    python -m esptool --port COM3 --baud 115200 write_flash --flash_size=detect 0 esp8266-20220117-v1.18.bin

    115200 为串口波特率，常用的波特率一般为 9600 ，115200，19200 ，...(数值越大传输数据越快，过大可能会传输失败)

3.使用交互式工具rshell连接到开发板

  • 可以在 github上下载或者使用 pip 安装

    pip install rshell

  • 创建并打开cmd到工程目录

  • 连接到开发板

    rshell --buffer-size 512 --editor C:\Windows\System32\notepad.exe -p COM3

    [注]: --buffer-size 指定缓冲区的大小 ，

    --editor指定文本编辑器软件（使用vscode的话可以填写 code) , 可简写为 -e

    -p 指定rshell要连上的串口号

    结果如下：

    E:\Desktop\Projects\ESP8266\micropython\code>rshell --buffer-size 512 --editor notepad -p COM3
Using buffer-size of 512
Connecting to COM3 (buffer-size 512)...
Trying to connect to REPL  connected
Retrieving sysname ... esp8266
Testing if ubinascii.unhexlify exists ... Y
Retrieving root directories ... /boot.py/
Setting time ... Jan 25, 2022 22:24:05
Evaluating board_name ... pyboard
Retrieving time epoch ... Jan 01, 2000
Welcome to rshell. Use the exit command to exit rshell.
E:\Desktop\Projects\ESP8266\micropython\code>

    输入help可以查看支持的指令

    E:\Desktop\Projects\ESP8266\micropython\code> help

Documented commands (type help ):
========================================
args    cat  connect  date  edit  filesize  help  mkdir  rm     shell
boards  cd   cp       echo  exit  filetype  ls    repl   rsync

Use the exit command to exit rshell.

    环境说明: 该环境额外增加了 pyboard文件夹 文件路径关系如下：
    image-20220228222805577

    ==================================
    pyboard目录指代开发板，里面的文件就是开发板里的文件
    boot.py 和 main.py 为开发板开机后 先后执行的文件

    使用repl指令可以进入micropython的交互环境

    /Desktop/Projects/ESP8266/micropython/code> repl
Entering REPL. Use Control-X to exit.
>
MicroPython v1.18 on 2022-01-17; ESP module with ESP8266
Type "help()" for more information.
>>> print("This is a hello world in esp8266")
This is a hello world in esp8266

    我们可以用machine库中的reset方法重启开发板, 或者 ctrl+D 软重启，ctrl+x退出repl,更多rshell的操作可参考rshell项目

    >>> machine.reset()
>>>
ets Jan  8 2013,rst cause:2, boot mode:(3,7)

load 0x40100000, len 30720, room 16
tail 0
chksum 0x0f
load 0x3ffe8000, len 1012, room 8
tail 12
chksum 0x00
ho 0 tail 12 room 4
load 0x3ffe8400, len 1080, room 12
tail 12
chksum 0x87
csum 0x87

MicroPython v1.18 on 2022-01-17; ESP module with ESP8266
Type "help()" for more information.
>>>

2.wifi和时间同步

1.连接wifi(参考中文文档)

from network import *
sta_if = WLAN(STA_IF)
sta_if.active(True)
sta_if.connect("wifi名称","wifi密码")
while(!sta_if.isconnected())
    pass
print('wifi信息',sta_if.ifconfig())

2.同步时间(参考中文文档)

import ntptime
import time
ntptime.settime()
print('local time:',time.localtime())

3.写入main.py,使开发板开机自动运行

可配置rshell的 --editor [notepad | code | ...] 使用编辑器写入

或在项目中创建main.py后用cp指令覆盖进去

使用指令 cp main.py /pyboard/main.py

3.使用upip安装第三方模块

类似于python的pip在MicrPython中可以使用upip安装第三方库，在交互环境中使用

>>> import upip
>>> upip.install('umqtt.simple')
Installing to: /lib/
Warning: micropython.org SSL certificate is not validated
Installing umqtt.simple 1.3.4 from https://micropython.org/pi/umqtt.simple/umqtt.simple-1.3.4.tar.gz

MicroPython可使用的库 可以在 micropython-lib中查看

4.GPIO

1.获取说明文档的引脚分布图

​ 原理图和开发文档由商家提供

2.设置引脚 输入/输出 和 高/低 电平

from machine import Pin
p1 = Pin(0,Pin.OUT) #输出
p2 = Pin(1,Pin.IN) #输入
p1.value(1) #高电平
p2.value(0) #低电平

3.获取引脚高低电平

p1.value()
p2.value()

4.PWM

from machine import Pin
p1 = Pin(0,Pin.OUT) #输出
pwm1 = PWM(p1)
pwm1.freq(38000)  #频率 单位Hz
pwm1.duty(1023*0.5) #占空比 0-1023

5.Socket

  • 客户端

    import socket
import json
client = socket.socket(socket.AF_INET,socket.SOCK_STRAM)
client.connect(('192.168.0.30',4000))
client.sendall(bytes('hello','utf-8'))

  • 服务端

    import uasyncio as asyncio

async def client_connected(reader, writer):
  while True:
      resp = await reader.read(1024)
      print(resp)

loop = asyncio.get_event_loop()
loop.create_task(asyncio.start_server(client_connected, "0.0.0.0", 8081))
loop.run_forever()
loop.close()

6.外设

1.温湿度传感器DHT (Digital Humidity & Temperature)

>>> import dht
>>> from machine import Pin
>>> d = dht.DHT22(Pin(4,Pin.IN))
>>> d.measure() #进行一次测量
>>> d.temperature() #输出温度值 
>>> d.humidity() #输出湿度值
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