MicroPython的系统结构
MicroPython系统的经典结构由三部分组成，分别是微控制器硬件、MicroPython固件、用户程序。
MicroPython支持的其它类型开发板，需要自己编译源代码，产生固件，并将固件下载到微控制器中才能运行MicroPython。（此内容我们后面会讲解到，千万别好高骛远！）
MicroPython连接电脑
STM32微控制器的pyboard系列的开发板，通常都是带有原生USB 功能的开发板，在通过USB连接计算机后，默认情况下会出现两个设备：
- 虚拟磁盘（MSD）
- 虚拟串口（USB Comm Port)
Windows系统的设备管理器中显示的pyboard设备
虚拟磁盘设备可自动被系统识别出来，就想普通的U盘一样，无论是Windows、Linux、MacOS，都会识别出一个可移动磁盘设备。如图虚拟磁盘和串口显示了Windows系统的设备管理器中发现的uPy microSD Flash USB Device磁盘设备。（如图：虚拟磁盘里面默认的四个文件）
pyboard虚拟磁盘
如图虚拟磁盘的卷标是“PYBFLASH”，里面默认有4个文件。这个虚拟磁盘可以像普通的U盘一样使用，能够复制文件，存放程序和数据。我们可以将编写好的 Python 程序直接复制运行，系统复位后默认从 boot.py 加载基本参数，然后从main.py开始运行。（如图：虚拟磁盘里面默认的四个文件）
pyboardUSB串口
正常情况下，串口识别出来后系统会多出一个pyboard USB Comm Port设备，具体的串口号与计算机已安装的其他设备有关。（如图：虚拟磁盘和串口）
虚拟磁盘里面pybcdc.inf文件有什么作用？
在Windows10、Linux、MacOS操作系统上（包括32位和64位操作系统），虚拟串口会自动识别，无须安装额外的驱动。但是在Win10以下的系统中，虚拟串口需要安装一个设备驱动文件才能被正确识别和使用。MicroPython的作者使用了一个非常巧妙的方法，将这个驱动文件放在了自带的虚拟磁盘中（文件名是pybcdc.inf），这样不用到网上下载就能直接安装了，非常方便。（如图：虚拟磁盘里面默认的四个文件）
注：什么是原生USB功能？
串口是指利用串行方式传输数据的接口，它是一大类接口，USB接口、RS232接口、网线RJ45接口、RS485接口、SATA接口等等都属于串口。各种串口之间的通讯协议、接口电平等并不完全相同，因此有一种串口得到另一种串口时需要转换。一般来说，串口默认是指RS232接口，所谓的USB转串口实际上就是USB转RS232装置。USB接口隶属于串口。而所谓原生，指的是芯片自身提供的接口。
虚拟磁盘和串口：
虚拟磁盘：
虚拟磁盘里面默认的四个文件：
调试工具
MicroPython和PC的标准连接是通过USB接口，使用虚拟磁盘和虚拟串口（VCP）方式。其中虚拟串口（在pyboard和STM32上可以同时使用USB虚拟串口和物理串口两种方式）是调试中最常用的方式，无须频繁复制文件避免造成Flash的损耗。
USB虚拟串口通信是USB设备使用CDC类在主机上虚拟出一个串口来。在主机上使用完全和标准串口一样。CDC类定义的是设备上下文对象的类。（了解一下就行，不必深究）
REPL人机交互
在MicroPython上我们使用串口终端软件和MicroPython的REPL进行交互，发送命令。通过串口终端软件，我们可以方便地在 REPL（Read Evaluate Print Loop）中输入代码，运行和调试程序，打印结果。
Putty串口终端软件
怎样打开REPL人机交互界面？ 可以使用Putty串口终端软件打开
其它常用的终端软件有：
Windows ● 超级终端（WinXP，可以在Win7/Win10下使用） ● putty ● kitty ● SecureCRT ● MobaXterm Linux ● putty ● screen ● picocom ● minicom MacOS ● screen
MicroPython已经移植到了很多硬件平台上，有很多不同的移植版本。但是无论哪种MicroPython的移植版本，对于串口参数的设置都是一样的：
特别要注意流量控制（Flow Control）参数，很多软件默认使用硬件方式或者Xon/Xoff，在使用MicroPython时需要改为None，否则在有的终端软件中将无法输入数据。
putty串口终端软件：
注：
● REPL可以和虚拟串口或者标准串口通信，它们的串口参数是一样的。
● 在一些操作系统中，虚拟串口的波特率可以随便设置，效果和设置为115200的相同。因为虚拟串口没有真正的物理串口信号，是通过驱动程序转换USB的数据。
● 极少数的 MicroPython 移植版因为硬件限制使用了不同的波特率，如Ameba RTL8915A开发板使用波特率为38400。
USB串口 = 虚拟串口 + 物理串口
上面我们有提到的虚拟串口和物理串口，其实就是USB串口，我们后面就直接叫做USB串口。我们不管它是虚拟串口还是物理串口，只要知道它就是一个USB串口，功能是通讯和数据传输，需要设置波特率和串口号就行，具体细分时再考虑虚拟串口和物理串口的区别，省的自己稀里糊涂。
打开REPL人机交互界面
在Putty里面按图（putty串口终端软件）设置好波特率和串口的端口号，然后回车就会进入REPL人机交互界面：（你可以按ctrl + c 或 ctrl + b测试是否连接上pyboard,连接上了就会有一串英文字符出现)
成功连接：
MicroPython v1.11 on 2019-05-29; PYBv1.1 with STM32F405RG Type "help()" for more information.
MicroPython的REPL（read-evaluate-print-loop)
REPL是Read-Evaluate-Print Loop（读取-计算-输出循环）的缩写。很多编程语言都带有REPL（名称可能不完全相同），它像是一个小型的Shell，可以方便地在解释器（内核）和命令之间交互，可以方便输入各种命令，观察运行状态，因此在程序调试的时候能够起到非常大的作用。
Python语言的REPL功能非常强大，MicroPython虽然是一个微型的Python，但是它的REPL功能同样强大，通过REPL交互环境，我们可以访问pyboard，输入程序，测试代码，查找问题，查看帮助，查看磁盘文件……因为MicroPython是面向嵌入式应用的，所以MicroPython的REPL与Python的标准REPL相比，还有一些差异，快捷键不同，还提供了额外的功能和用法，如果熟练掌握这些功能就可以帮助我们更好地使用MicroPython。
快捷键的好处：在 REPL 提供了不少快捷键，使用这些快捷键可以有效减少按键的次数，提高代码输入效率。
REPL的快捷键：
使用help()函数
在Python中可以使用help（）函数查看简单的帮助，在MicroPython中同样支持help（）函数。在REPL下直接输入help（），可以显示基本的帮助界面，内容是pyboard基本函数和REPL用法，可以帮助我们了解基本的命令和函数。
>>> help() Welcome to MicroPython! For online help please visit http://micropython.org/help/. Quick overview of commands for the board: pyb.info() -- print some general information pyb.delay(n) -- wait for n milliseconds pyb.millis() -- get number of milliseconds since hard reset pyb.Switch() -- create a switch object Switch methods: (), callback(f) pyb.LED(n) -- create an LED object for LED n (n=1,2,3,4) LED methods: on(), off(), toggle(), intensity(<n>) pyb.Pin(pin) -- get a pin, eg pyb.Pin('X1') pyb.Pin(pin, m, [p]) -- get a pin and configure it for IO mode m, pull mode p Pin methods: init(..), value([v]), high(), low() pyb.ExtInt(pin, m, p, callback) -- create an external interrupt object pyb.ADC(pin) -- make an analog object from a pin ADC methods: read(), read_timed(buf, freq) pyb.DAC(port) -- make a DAC object DAC methods: triangle(freq), write(n), write_timed(buf, freq) pyb.RTC() -- make an RTC object; methods: datetime([val]) pyb.rng() -- get a 30-bit hardware random number pyb.Servo(n) -- create Servo object for servo n (n=1,2,3,4) Servo methods: calibration(..), angle([x, [t]]), speed([x, [t]]) pyb.Accel() -- create an Accelerometer object Accelerometer methods: x(), y(), z(), tilt(), filtered_xyz() Pins are numbered X1-X12, X17-X22, Y1-Y12, or by their MCU name Pin IO modes are: pyb.Pin.IN, pyb.Pin.OUT_PP, pyb.Pin.OUT_OD Pin pull modes are: pyb.Pin.PULL_NONE, pyb.Pin.PULL_UP, pyb.Pin.PULL_DOWN Additional serial bus objects: pyb.I2C(n), pyb.SPI(n), pyb.UART(n) Control commands: CTRL-A -- on a blank line, enter raw REPL mode CTRL-B -- on a blank line, enter normal REPL mode CTRL-C -- interrupt a running program CTRL-D -- on a blank line, do a soft reset of the board CTRL-E -- on a blank line, enter paste mode For further help on a specific object, type help(obj) For a list of available modules, type help('modules') >>>
可以通过 help（模块名或函数名）查看更详细的帮助，如查看 pyb 模块的详细帮助：
>>> help(pyb) object <module 'pyb'> is of type module __name__ -- pyb fault_debug -- <function> bootloader -- <function> hard_reset -- <function> info -- <function> unique_id -- <function> freq -- <function> repl_info -- <function> wfi -- <function> disable_irq -- <function> enable_irq -- <function> stop -- <function> standby -- <function> main -- <function> repl_uart -- <function> usb_mode -- <function> hid_mouse -- (1, 2, 4, 8, b'x05x01 x02xa1x01 x01xa1x00x05 x19x01)x03x15x00%x01x95x03ux01x81x02x95x01ux05x81x01x05x01 0 1 8x15x81%x7fux08x95x03x81x06xc0 <x05xff x01x15x00%x01ux01x95x02xb1"ux06x95x01xb1x01xc0') hid_keyboard -- (1, 1, 8, 8, b'x05x01 x06xa1x01x05x07x19xe0)xe7x15x00%x01ux01x95x08x81x02x95x01ux08x81x01x95x05ux01x05x08x19x01)x05x91x02x95x01ux03x91x01x95x06ux08x15x00%ex05x07x19x00)ex81x00xc0') USB_VCP -- <class 'USB_VCP'> USB_HID -- <class 'USB_HID'> have_cdc -- <function> hid -- <function> millis -- <function> elapsed_millis -- <function> micros -- <function> elapsed_micros -- <function> delay -- <function> udelay -- <function> sync -- <function> mount -- <function> dht_readinto -- <function> Timer -- <class 'Timer'> rng -- <function> RTC -- <class 'RTC'> Pin -- <class 'Pin'> ExtInt -- <class 'ExtInt'> pwm -- <function> servo -- <function> Servo -- <class 'Servo'> Switch -- <class 'Switch'> Flash -- <class 'Flash'> SD -- <SDCard> SDCard -- <class 'SDCard'> LED -- <class 'LED'> I2C -- <class 'I2C'> SPI -- <class 'SPI'> UART -- <class 'UART'> CAN -- <class 'CAN'> ADC -- <class 'ADC'> ADCAll -- <class 'ADCAll'> DAC -- <class 'DAC'> Accel -- <class 'Accel'> LCD -- <class 'LCD'>
还可以进一步查看pyb内部模块的帮助：
>>> help(pyb.Pin) object <class 'Pin'> is of type type init -- <function> value -- <function> off -- <function> on -- <function> irq -- <function> low -- <function> high -- <function> name -- <function> names -- <function> af_list -- <function> port -- <function> pin -- <function> gpio -- <function> mode -- <function> pull -- <function> af -- <function> mapper -- <classmethod> dict -- <classmethod> debug -- <classmethod> board -- <class 'board'> cpu -- <class 'cpu'> IN -- 0 OUT -- 1 OPEN_DRAIN -- 17 ALT -- 2 ALT_OPEN_DRAIN -- 18 ANALOG -- 3 PULL_UP -- 1 PULL_DOWN -- 2 IRQ_RISING -- 269549568 IRQ_FALLING -- 270598144 OUT_PP -- 1 OUT_OD -- 17 AF_PP -- 2 AF_OD -- 18 PULL_NONE -- 0 AF1_TIM1 -- 1 AF1_TIM2 -- 1 AF2_TIM3 -- 2 AF2_TIM4 -- 2 AF2_TIM5 -- 2 AF3_TIM10 -- 3 AF3_TIM11 -- 3 AF3_TIM8 -- 3 AF3_TIM9 -- 3 AF4_I2C1 -- 4 AF4_I2C2 -- 4 AF5_SPI1 -- 5 AF5_SPI2 -- 5 AF7_USART1 -- 7 AF7_USART2 -- 7 AF7_USART3 -- 7 AF8_UART4 -- 8 AF8_USART6 -- 8 AF9_CAN1 -- 9 AF9_CAN2 -- 9 AF9_TIM12 -- 9 AF9_TIM13 -- 9 AF9_TIM14 -- 9
甚至可以一级一级深入查看，如：
>>> help(pyb.Pin.board) object <class 'board'> is of type type X1 -- Pin(Pin.cpu.A0, mode=Pin.OUT) X2 -- Pin(Pin.cpu.A1, mode=Pin.OUT) X3 -- Pin(Pin.cpu.A2, mode=Pin.IN) X4 -- Pin(Pin.cpu.A3, mode=Pin.IN) X5 -- Pin(Pin.cpu.A4, mode=Pin.IN) X6 -- Pin(Pin.cpu.A5, mode=Pin.IN) X7 -- Pin(Pin.cpu.A6, mode=Pin.IN) X8 -- Pin(Pin.cpu.A7, mode=Pin.IN) X9 -- Pin(Pin.cpu.B6, mode=Pin.OUT) X10 -- Pin(Pin.cpu.B7, mode=Pin.IN) X11 -- Pin(Pin.cpu.C4, mode=Pin.IN) X12 -- Pin(Pin.cpu.C5, mode=Pin.IN) X17 -- Pin(Pin.cpu.B3, mode=Pin.IN, pull=Pin.PULL_UP) X18 -- Pin(Pin.cpu.C13, mode=Pin.IN) X19 -- Pin(Pin.cpu.C0, mode=Pin.IN) X20 -- Pin(Pin.cpu.C1, mode=Pin.IN) X21 -- Pin(Pin.cpu.C2, mode=Pin.IN) X22 -- Pin(Pin.cpu.C3, mode=Pin.IN) Y1 -- Pin(Pin.cpu.C6, mode=Pin.OUT) Y2 -- Pin(Pin.cpu.C7, mode=Pin.OUT) Y3 -- Pin(Pin.cpu.B8, mode=Pin.IN) Y4 -- Pin(Pin.cpu.B9, mode=Pin.IN) Y5 -- Pin(Pin.cpu.B12, mode=Pin.IN) Y6 -- Pin(Pin.cpu.B13, mode=Pin.IN) Y7 -- Pin(Pin.cpu.B14, mode=Pin.IN) Y8 -- Pin(Pin.cpu.B15, mode=Pin.IN) Y9 -- Pin(Pin.cpu.B10, mode=Pin.IN) Y10 -- Pin(Pin.cpu.B11, mode=Pin.IN) Y11 -- Pin(Pin.cpu.B0, mode=Pin.IN) Y12 -- Pin(Pin.cpu.B1, mode=Pin.IN) SW -- Pin(Pin.cpu.B3, mode=Pin.IN, pull=Pin.PULL_UP) LED_RED -- Pin(Pin.cpu.A13, mode=Pin.OUT) LED_GREEN -- Pin(Pin.cpu.A14, mode=Pin.OUT) LED_YELLOW -- Pin(Pin.cpu.A15, mode=Pin.OUT) LED_BLUE -- Pin(Pin.cpu.B4, mode=Pin.OUT) MMA_INT -- Pin(Pin.cpu.B2, mode=Pin.IN) MMA_AVDD -- Pin(Pin.cpu.B5, mode=Pin.OUT) SD_D0 -- Pin(Pin.cpu.C8, mode=Pin.ALT, pull=Pin.PULL_UP, af=12) SD_D1 -- Pin(Pin.cpu.C9, mode=Pin.ALT, pull=Pin.PULL_UP, af=12) SD_D2 -- Pin(Pin.cpu.C10, mode=Pin.ALT, pull=Pin.PULL_UP, af=12) SD_D3 -- Pin(Pin.cpu.C11, mode=Pin.ALT, pull=Pin.PULL_UP, af=12) SD_CMD -- Pin(Pin.cpu.D2, mode=Pin.ALT, pull=Pin.PULL_UP, af=12) SD_CK -- Pin(Pin.cpu.C12, mode=Pin.ALT, pull=Pin.PULL_UP, af=12) SD -- Pin(Pin.cpu.A8, mode=Pin.IN, pull=Pin.PULL_UP) SD_SW -- Pin(Pin.cpu.A8, mode=Pin.IN, pull=Pin.PULL_UP) USB_VBUS -- Pin(Pin.cpu.A9, mode=Pin.IN) USB_ID -- Pin(Pin.cpu.A10, mode=Pin.ALT_OPEN_DRAIN, pull=Pin.PULL_UP, af=10) USB_DM -- Pin(Pin.cpu.A11, mode=Pin.ALT, af=10) USB_DP -- Pin(Pin.cpu.A12, mode=Pin.ALT, af=10) >>>
如果能够灵活使用help（）函数，就可以查看大部分函数的基本用法和很多常量定义，甚至不需要看手册就能知道用法。
查看模块包含的变量和函数--dir()
有时候，我们需要了解一个模块内部有哪些变量和函数，在Python中是通过dir（）函数查看，在MicroPython中同样也支持dir（）。使用dir（），可以快速查看系统当前已经导入了哪些模块和变量：
>>> import pyb >>> import math >>> import os >>> dir() ['os', 'start1', 'run', 'x1', '__name__', 'Pin', 'flag', 'Timer', 'x2', 'Echo', 'start', 'y1', 'left', 'back', 'y2', 'num', 'math', 'stop', 'Trig', 'stop1', 'pyb', 'go', 'right', 'machine'] >>>
善用help（）和dir（）函数，可以在调试和输入代码时，帮助我们查看内部的变量和函数名称，了解模块的功能和用法。
硬件平台之Pyboard
通常情况下，pyboard指的是MicroPython官方设计的开发板，如PYB V1.0 （也可写为PVB V10）、PYBV1.1（也可写为PVB V11）、PYBV3、PYBV4、PYB Lite 等。这些开发板的硬件和外形结构类似，功能差别也很小，主要差别在于是否带有加速度传感器、LED的数量、PCB的布局等。
但是因为 MicroPython 已经移植到了很多其他 STM32 开发板上（如STM32F4系列Nucleo开发板、STM32F4系列Discovery开发板），并且在这些STM32的开发板运行MicroPython时，基本功能和用法都类似，所以我们也可以把这些开发板称为pyboard。
那如何查看板子的型号：在REPL里面按ctrl + b（如果按不出来就先按ctrl + c 停止当前板子程序运行，特别是程序里面存在while循环时）就会显示你板子的型号引脚芯片的型号。
>>> MicroPython v1.11 on 2019-05-29; PYBv1.0 with STM32F405RG Type "help()" for more information. >>>
我这个板子的型号是PYBv1.0，芯片是STM32F405RG。
官方的 pyboard（PYBv1x 系列）使用了 64 脚 LQFP64 封装的高性能STM32F405RGT6微控制器，它的主要特点有：
● 1MB Flash和196KB SRAM ● 168MHz主频 ● RTC实时时钟 ● 51个通用GPIO ● 17个定时器 ● 多路PWM输出 ● 16路ADC输入 ● 2路DAC输出 ● 3个I2C接口 ● 4个UART接口 ● 3个SPI接口 ● 一个USB2.0全速接口 ● 2个CAN接口 ● SDIO接口 ● 硬件随机数发生器 ● 唯一ID号 ● 1.8～3.6V工作电压 pyboard的主要功能： ● 一个复位按键 ● 一个用户按键 ● 4个不同颜色的LED（其中两个带有亮度调节功能） ● MMA7660C三轴加速度传感器 ● microSD插座
除了 MicroPython 软件是开源的，pyboard 的硬件同样也是开源的。在github相关资料：https://github.com/RT-Thread-packages/micropython
原理图：https://micropython.org/resources/PYBv11.pdf
PYB V10使用了PA13、PA14、PA15、PB4四个GPIO控制LED，每个LED的颜色都不同。其中PA15也是TIM2_CH1，PB4是TM3_CH1，所以这两个GPIO支持PMW功能，可以通过调整PWM输出占空比改变LED的亮度。另外两个LED不支持亮度调节功能。
MCU
LED（1-4）
三轴加速器
SD存储卡
Power电源分配
引出的I/0口端子
用户按键SW2使用PB3，通过内部上拉电阻连接到VCC，按下SW2时PB3输入低电平。不过因为PB3上没有电容去抖（可以自己增加一个0.1μF的电容），所以在按键时容易出现抖动问题。
加速度传感器MMA7660连接到MCU的I2C1上，传感器的中断输出连接PB2，传感器的模拟电源通过 PB5 提供（这是因为传感器的功耗很低，需要的电流很小）。这样就可以通过PB5控制传感器是否工作了。
microSD连接到MCU的SDIO接口上，因此PYB V10访问SD卡的速度并不慢，比通过SPI方式快很多，而PA8用于检测SD卡是否插入。
系统主时钟由 8MHz 的外部无源振荡器提供，也可以使用其他频率的时钟（4-26MHz），但是频率必须是整数倍，这样才能支持USB功能。而32kHz晶体为系统提供RTC时钟信号。
PYB V10的四周是用于扩展的接口，使用了2.54mm的标准间距，可以焊接排针或者排母。官方开发板上使用的是排母，可以连接液晶、蜂鸣器、触摸按键等专用扩展板。不过焊接排针更适合使用杜邦线连接到各种传感器。
编译器：uPyCraft IDE （Windows）
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