MicroPython核心開發筆記——基於MM32F3微控制器

《MicroPython核心開發筆記——基於MM32F3微控制器》是2023年6月1日清華大學出版社出版的圖書，作者：蘇勇，卓晴。

基本介紹

• 中文名：MicroPython核心開發筆記——基於MM32F3微控制器
• 作者：蘇勇，卓晴
• 出版時間：2023年6月1日
• 出版社：清華大學出版社
• ISBN：9787302630289
• 定價：89 元
• 印次：1-1
• 印刷日期：2023.06.02

內容簡介

MicroPython本身使用GNU C進行開發，在微控制器上實現了Python 3的基本功能，擁有完備的解析器、編譯器、虛擬機和類庫等。在保留了Python語言主要特性的基礎上，MicroPython還對微控制器的底層進行了封裝，將常用功能都封裝到庫中，甚至為一些常用的感測器和硬體編寫了專門的驅動。

全書共17章，在內容上可分為3部分： 搭建環境與基本方法(第1、2章)、移植和啟用核心功能(第3~7章)、設計實現更多模組(第8~17章)，並配備了豐富的樣例程式，用於驗證MicroPython功能模組可正常工作，並演示同這些模組相關的典型編程方法。

本書力求理論與實踐緊密結合，內容翔實，實例豐富，可操作性強。本書可作為高等院校“嵌入式系統”相關課程的教材，也可供從事嵌入式系統開發與套用的工程技術人員自學，還可為電子愛好者使用嵌入式系統實現創意作品提供參考。

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圖書目錄

目錄

第1章MicroPython： 用Python對微控制器編程

1.1緣起

1.1.1一切源自Python

1.1.2從桌面系統到微控制器

1.1.3從業餘愛好到商業項目

1.1.4Python與STEM學科

1.2微控制器軟體

1.2.1什麼是微控制器

1.2.2為什麼使用MicroPython

1.2.3為什麼不是C

1.2.4彙編語言怎么樣

1.2.5BASIC語言怎么樣

1.2.6與樹莓派相比

1.3MicroPython支持的硬體

1.3.1第一塊MicroPython開發板

1.3.2ESP8266/ESP32開發板

1.3.3BBC Micro： Bit開發板

1.3.4Adafruit和支持CircuitPython的一些開發板

1.4MicroPython編程體驗

1.4.1REPL

1.4.2命令行工具

1.4.3MicroPython集成開發環境

1.4.4編寫MicroPython代碼

1.5MicroPython套用場景

1.5.1驗證新產品原型設計

1.5.2驗證硬體系統

1.5.3編程教育

1.6本章小結

第2章準備MicroPython開發環境

2.1MicroPython源碼

2.1.1獲得MicroPython的原始碼

2.1.2MicroPython源碼檔案結構分析

2.2基於Windows作業系統搭建MicroPython編譯環境

2.2.1安裝msys2基礎軟體包

2.2.2在msys2中安裝make

2.2.3在msys2中安裝Python

2.2.4在msys2中安裝GCC工具鏈

2.2.5在msys2中導入armnoneeabigcc

2.2.6編譯minimal工程驗證編譯工具鏈

2.3硬體平台介紹

2.3.1MM32F3微控制器

2.3.2PLUSF3270開發板

2.3.3F3270最小系統實驗板

2.3.4POKTKE18F開發板

2.3.5MindSDK軟體包

2.4本章小結

第3章移植MicroPython最小工程

3.1MicroPython的最小工程

3.1.1minimal項目目錄下的檔案

3.1.2從Makefile追溯編譯過程

3.2基於MM32F3微控制器移植minimal工程

3.2.1在lib目錄中添加MindSDK代碼

3.2.2在ports目錄中創建mm32f3項目目錄

3.3首次在MM32F3微控制器上運行MicroPython

3.3.1下載執行檔到MM32F3微控制器

3.3.2驗證及演示程式

3.4本章小結

第4章MicroPython類模組實現綜述

4.1基本的類模組封裝模式

4.1.1新建類模組的源檔案

4.1.2編輯Makefile

4.1.3編譯運行

4.2本章小結

第5章新建Pin類模組

5.1新建硬體外設類模組框架

5.2定義machine_pin_obj_t結構

5.3在構造函式中實現返回實例化對象

5.4在構造函式中實現多種傳參方式指定實例化對象

5.5print()和call()

5.5.1print()方法

5.5.2call()方法

5.5.3其他基礎類屬性函式

5.6實驗

5.6.1向引腳輸出電平控制小燈亮滅

5.6.2讀取引腳電平獲取按鍵值

5.7本章小結

第6章移植utime類模組

6.1utime類模組簡介

6.2MicroPython自帶的utime類實現

6.3對接硬體定時器相關的函式實現

6.4在MicroPython中添加utime類模組

6.5實驗

6.6本章小結

第7章移植SD卡類模組實現檔案系統

7.1VFS檔案系統調用關係解析

7.1.1vfs_blockdev系列函式

7.1.2VFS統一檔案系統API

7.2從檔案系統中執行Python腳本檔案解析

7.2.1mp_lexer_new_from_file()

7.2.2mp_import_stat()和mp_builtin_open()

7.3對接硬體SD卡驅動程式

7.4新建SDCard類模組

7.4.1make_new()

7.4.2read_blocks() & write_blocks()

7.4.3ioctl()

7.4.4創建SDCard類模組的類型對象

7.4.5添加SDCard類

7.4.6更新Makefile

7.5調整MicroPython核心支持檔案系統

7.5.1改寫main()函式支持檔案系統

7.5.2配置mpconfigport.h檔案

7.6啟用uos類模組

7.7實驗

7.7.1運行來自SD卡的main.py

7.7.2在REPL中讀取main.py檔案的內容

7.7.3在檔案系統中創建並寫入檔案

7.7.4使用uos類模組查看和刪除檔案系統中的檔案

7.8本章小結

第8章啟用浮點和數學計算模組

8.1一些嘗試

8.2啟用浮點數和math數學計算模組

8.2.1在mpconfigport.h檔案中添加配置宏

8.2.2在Makefile中補充math函式的實現代碼

8.3僅啟用浮點數但不啟用math數學計算模組

8.4啟用複數及cmath複數計算模組

8.5實驗

8.5.1支持新功能產生代碼量變化的統計

8.5.2使用math模組進行計算

8.5.3使用cmath模組進行計算

8.5.4實現FFT計算過程

8.6本章小結

第9章新建DAC類模組

9.1分析已有移植項目的範例實現

9.1.1print()方法

9.1.2write()方法

9.1.3make_new()方法與mdac_obj_t結構體

9.2設計新建DAC類模組

9.2.1一些新需求

9.2.2machine_dac_obj_t

9.2.3make_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類模組

9.3實驗

9.3.1使用DAC類模組在引腳上輸出模擬電壓

9.3.2使用DAC輸出正弦波形

9.4本章小結

第10章新建ADC類模組

10.1ADC類模組的套用模型

10.2ADC硬體外設模組

10.2.1關於ADC硬體轉換器的觸發機制

10.2.2考慮轉換佇列的情況

10.3新建ADC類模組

10.3.1machine_adc_obj_t

10.3.2make_new()

10.3.3init()

10.3.4read_u16()

10.3.5系統方法call()和print()

10.3.6創建machine_adc_type

10.3.7向MicroPython中集成ADC類模組

10.4實驗

10.4.1使用ADC類模組測量引腳電壓

10.4.2ADC與DAC的聯合實驗

10.5本章小結

第11章新建UART類模組

11.1分析stream框架

11.1.1mp_stream_p_t結構體類型

11.1.2stream對外提供的屬性方法

11.1.3stream內部的適配函式

11.2提取移植接口並實現移植

11.2.1適配硬體相關的函式

11.2.2基於中斷機制的收發過程

11.2.3輪詢傳送和中斷接收機制的接口函式

11.2.4其他必要的方法

11.2.5向MicroPython中集成UART類模組

11.3實驗

11.4本章小結

第12章新建SPI類模組

12.1啟用machine_spi框架

12.2在移植項目中啟用SoftSPI類模組

12.2.1softspi.c中的SPI匯流排驅動

12.2.2用於產生波特率的軟體延時函式

12.2.3完成移植需要具體平台實現的函式

12.2.4向machine類中添加SoftSPI類模組

12.3創建硬體SPI類模組

12.3.1machine_hw_spi_obj_t

12.3.2make_new()

12.3.3transfer()

12.3.4print()

12.3.5machine_hw_spi_type

12.3.6向machine類中添加硬體SPI類模組

12.4實驗

12.4.1顯示SPI信息

12.4.2使用SPI傳送過程輸出波形

12.4.3使用SPI讀入數據

12.4.4使用SPI類訪問W25Q64

12.5本章小結

第13章新建I2C類模組

13.1通用I2C類模組框架machine_i2c

13.2軟體I2C類模組SoftI2C

13.3硬體I2C類模組I2C

13.3.1transfer_single()

13.3.2machine_hw_i2c_type

13.3.3make_new()

13.3.4print()

13.3.5集成硬體I2C模組到machine模組中

13.4實驗

13.4.1PLUSF3270

13.4.2POKTKE18F

13.5本章小結

第14章新建PWM類模組

14.1參考範例

14.2創建硬體PWM模組

14.2.1machine_pwm_obj_t

14.2.2make_new()

14.2.3init()和deinit()

14.2.4freq()

14.2.5duty()

14.2.6print()

14.2.7向machine類中添加PWM類模組

14.3實驗

14.3.1使用PWM類模組輸出基本波形

14.3.2動態改變占空比

14.3.3動態改變頻率

14.4本章小結

第15章新建Timer類模組

15.1參考範例

15.2創建硬體定時器Timer類模組

15.2.1machine_timer_obj_t

15.2.2make_new()

15.2.3print()

15.2.4init()

15.2.5deinit()

15.2.6del()

15.2.7實現硬體定時器中斷服務

15.3實驗

15.3.1通過定時器中斷控制小燈閃爍

15.3.2周期性採集ADC信號

15.4本章小結

第16章使用mem類方法

16.1mem類方法的使用

16.2探究數組方法的實現

16.3一些Python驅動外設的用例

16.3.1訪問微控制器的設備唯一編號

16.3.2使用COMP外設模組

16.3.3使用靈活高精度PWM

16.4本章小結

第17章使用Thonny IDE開發MicroPython

17.1Thonny簡介

17.2改寫MicroPython代碼適配Thonny

17.3在Thonny中調試MicroPython

17.3.1在Shell中執行Python腳本

17.3.2在代碼編輯區編寫代碼並運行

17.4實現下載模式和調試模式

17.5本章小結

附錄A圖索引

後記