音像MicroPython内核开发笔记 基于MM3F微控制器苏勇,卓晴 编

章MicroPython：用Python对微控制器编程

1.1缘起

1.1.1一切源自Python

1.1.2从桌面系统到微控制器

1.1.3从业余爱好到商业项目

1.1.4Python与STEM学科

1.2微控制器软件

1.2.1什么是微控制器

1.2.2为什么使用MicroPython

1..为什么不是C++

1.2.4汇编语言怎么样

1.2.5BASIC语言怎么样

1.2.6与树莓派相比

1.3MicroPython支持的硬件

1.3.1块MicroPython开发板

1.3.2ESP8266/ESP32开发板

1.3.3Micro：Bit开发板

1.3.4Adafruit和支持CircuitPython的一些开发板

1.4MicroPython编程体验

1.4.1REPL

1.4.2命令行工具

1.4.3MicroPython集成开发环境

1.4.4编写MicroPython代码

1.5MicroPython应用场景

1.5.1验新产品原型设计

1.5.2验硬系统

1.5.3编程教育

1.6本章小结

第2章准备MicroPython开发环境

2.1MicroPython源码

2.1.1获得MicroPython的源代码

2.1.2MicroPython源码文件结构分析

2.2基于Windows操作系统搭建MicroPython编译环境

2.2.1安装msys2基础软件包

2.2.2在msys2中安装make

2..在msys2中安装Python

2.2.4在msys2中安装GCC工具链

2.2.5在msys2中导入arm-none-eabi-gcc

2.2.6编译minimal工程验编译工具链

.硬件平台介绍

..1MM3F微控制器

..2PLUS-F3270开发板

..F3270系统实验板

..4POKT-KE18F开发板

..5MindSDK软件包

2.4本章小结

第3章移植MicroPython工程

3.1MicroPython的工程

3.1.1minimal项目目录下的文件

3.1.2从Makefile追溯编译过程

3.2基于MM3F微控制器移植minimal工程

3.2.1在lib目录中添加MindSDK代码

3.2.2在ports目录中创建mm3f项目目录

3.3首次在MM3F微控制器上运行MicroPython

3.3.1下载可执行文件到MM3F微控制器

3.3.2验及演示程序

3.4本章小结

第4章MicroPython类模块实现综述

4.1基本的类模块封装模式

4.1.1新建类模块的源文件

4.1.2编辑Makefile

4.1.3编译运行

4.2本章小结

第5章新建Pin类模块

5.1新建硬件外设类模块框架

5.2定义machine_pin_obj_t结构

5.3在构造函数中实现返回实例化对象

5.4在构造函数中实现多种传参方式指定实例化对象

5.5print()和call()

5.5.1print()方法

5.5.2call()方法

5.5.3基础类属函数

5.6实验

5.6.1向引脚输出电平控制小灯亮灭

5.6.2读取引脚电平获取按键值

5.7本章小结

第6章移植utime类模块

6.1utime类模块简介

6.2MicroPython自带的utime类实现

6.3对接硬件定时器相关的函数实现

6.4在MicroPython中添加utime类模块

6.5实验

6.6本章小结

第7章移植SD卡类模块实现文件系统

7.1VFS文件系统调用关系解析

7.1.1vfs_blockdev系列函数

7.1.2VFS统一文件系统API

7.2从文件系统中执行Python脚本文件解析

7.2.1mp_lexer_new_from_file()

7.2.2mp_import_stat()和mp_builtin_open()

7.3对接硬件SD卡驱动程序

7.4新建SDCard类模块

7.4.1make_new()

7.4.2read_blocks()&write_blocks()

7.4.3ioctl()

7.4.4创建SDCard类模块的类型对象

7.4.5添加SDCard类

7.4.6更新Makefile

7.5调整MicroPython内核支持文件系统

7.5.1改写main()函数支持文件系统

7.5.2配置mpconfigport.件

7.6启用uos类模块

7.7实验

7.7.1运行来自SD卡的main.py

7.7.2在REPL中读取main.py文件的内容

7.7.3在文件系统中创建并写入文件

7.7.4使用uos类模块查看和删除文件系统中的文件

7.8本章小结

第8章启用浮点和数学计算模块

8.1一些尝试

8.2启用浮点数和math数学计算模块

8.2.1在mpconfigport.件中添加配置宏

8.2.2在Makefile中补充math函数的实现代码

8.3仅启用浮点数但不启用math数学计算模块

8.4启用复数及cmath复数计算模块

8.5实验

8.5.1支持新功能产生代码量变化的统计

8.5.2使用math模块进行计算

8.5.3使用cmath模块进行计算

8.5.4实现FFT计算过程

8.6本章小结

第9章新建DAC类模块

9.1分析已有移植项目的范例实现

9.1.1print()方法

9.1.2write()方法

9.1.3make_new()方法与mdac_obj_t结构体

9.2设计新建DAC类模块

9.2.1一些新需求

9.2.2machine_dac_obj_t

9..make_new()和init()

9.2.4write_u16()

9.2.5call()

9.2.6print()

9.2.7machine_dac_type

9.2.8向MicroPython中添加新建DAC类模块

9.3实验

9.3.1使用DAC类模块在引脚上输出模拟电压

9.3.2使用DAC输出正弦波形

9.4本章小结

0章新建ADC类模块

10.1ADC类模块的应用模型

10.2ADC硬件外设模块

10.2.1关于ADC硬件转换器的触发机制

10.2.2考虑转换队列的情况

10.3新建ADC类模块

10.3.1machine_adc_obj_t

10.3.2make_new()

10.3.3init()

10.3.4read_u16()

10.3.5系统方法call()和print()

10.3.6创建machine_adc_type

10.3.7向MicroPython中集成ADC类模块

10.4实验

10.4.1使用ADC类模块测量引脚电压

10.4.2ADC与DAC的联合实验

10.5本章小结

1章新建UART类模块

11.1分析stream框架

11.1.1mp_stream_p_t结构体类型

11.1.2stream对外提供的属方法

11.1.3stream内部的适配函数

11.2提取移植接口并实现移植

11.2.1适配硬件相关的函数

11.2.2基于中断机制的收发过程

11..轮询发和断接收机制的接口函数

11.2.4必要的方法

11.2.5向MicroPython中集成UART类模块

11.3实验

11.4本章小结

2章新建SPI类模块

12.1启用machine_spi框架

12.2在移植项目中启用SoftSPI类模块

12.2.1softspi.c中的SPI总线驱动

12.2.2用于产生波特率的软件函数

12..完成移植需要具体平台实现的函数

12.2.4向machine类中添加SoftSPI类模块

1.创建硬件SPI类模块

1..1machine_hw_spi_obj_t

1..2make_new()

1..transfer()

1..4print()

1..5machine_hw_spi_type

1..向machine类中添加硬件SPI类模块

12.4实验

12.4.1显示SPI信息

12.4.2使用SPI发送过程输出波形

12.4.3使用SPI读入数据

12.4.4使用SPI类访问W2564

12.5本章小结

3章新建I2C类模块

13.1通用I2C类模块框架machine_i2c

13.2软件I2C类模块SoftI2C

13.3硬件I2C类模块I2C

13.3.1transfer_single()

13.3.2machine_hw_i2c_type

13.3.3make_new()

13.3.4print()

13.3.5集成硬件I2C模块到machine模块中

13.4实验

13.4.1PLUS-F3270

13.4.2POKT-KE18F

13.5本章小结

4章新建PWM类模块

14.1参考范例

14.2创建硬件PWM模块

14.2.1machine_pwm_obj_t

14.2.2make_new()

14..init()和deinit()

14.2.4freq()

14.2.5duty()

14.2.6print()

14.2.7向machine类中添加PWM类模块

14.3实验

14.3.1使用PWM类模块输出基本波形

14.3.2动态改变占空比

14.3.3动态改变频率

14.4本章小结

5章新建Timer类模块

15.1参考范例

15.2创建硬件定时器Timer类模块

15.2.1machine_timer_obj_t

15.2.2make_new()

15..print()

15.2.4init()

15.2.5deinit()

15.2.6del()

15.2.7实现硬件定时器中断服务

15.3实验

15.3.1通过定时器中断控制小灯闪烁

15.3.2周期采集ADC信号

15.4本章小结

6章使用mem类方法

16.1mem类方法的使用

16.2探究数组方法的实现

16.3一些Python驱动外设的用例

16.3.1访问微控制器的设备专享编号

16.3.2使用COMP外设模块

16.3.3使用灵活高精度PWM

16.4本章小结

7章使用ThonnyE开发MicroPython

17.1Thonny简介

17.2改写MicroPython代码适配Thonny

17.3在Thonny中调试MicroPython

17.3.1在Shell中执行Python脚本

17.3.2在代码编辑区编写代码并运行

17.4实现下载模式和调试模式

17.5本章小结

附录A图索引

后记

撰写本书的目的，原本是梳理之前在基于MM3F20微控制器上移植MicroPython的过程中总结出的开发规范，以及一些奇思妙想，整理成文稿后，可为软件组的同事在更多平台上移植MicroPython和深入开发编写的开发说明，撰写的重点在于如何移植现有的模块。