使用 MicroPython 和 CircuitPython 开发嵌入式项目

萧鼎

于 2025-03-11 15:24:55 发布

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分类专栏： python基础到进阶教程文章标签： python 嵌入式

本文链接：https://blog.youkuaiyun.com/liaoqingjian/article/details/146180186

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1. 引言

MicroPython 和 CircuitPython 是专门为嵌入式系统优化的 Python 版本，支持在微控制器（MCU）上运行 Python 代码，使得开发者能够使用 Python 轻松编写嵌入式程序，而不需要掌握复杂的 C 语言。

在本篇博客中，我们将介绍：

MicroPython 和 CircuitPython 的特点
适用的硬件平台
开发环境的搭建
通过一个实际项目（使用 ESP32 控制 LED 和读取传感器数据）展示如何使用它们

2. MicroPython vs CircuitPython

MicroPython 和 CircuitPython 都是针对嵌入式开发的 Python 解释器，但它们有一些不同点：

特性	MicroPython	CircuitPython
开发者	Damien George	Adafruit
适用平台	ESP32, STM32, RP2040, nRF52 等	Adafruit 开发板（如 Feather、Trinket、Metro）、Raspberry Pi Pico
文件系统	需要手动创建 `boot.py`、`main.py`	自动创建 `code.py`
库支持	更接近标准 Python（支持 asyncio）	适用于 Adafruit 生态系统
适用场景	适用于大部分 MCU	适用于 Adafruit 硬件，易上手

总结：

如果你的硬件是 ESP32、STM32 或其他非 Adafruit 设备 → 选择 MicroPython。
如果你使用 Adafruit 开发板或 Raspberry Pi Pico → 选择 CircuitPython。

3. 开发环境搭建

3.1 准备工作

硬件

开发板（ESP32、ESP8266、Raspberry Pi Pico、STM32、Adafruit Feather）
USB 数据线
传感器或外设（如 DHT11 温湿度传感器、OLED 显示屏）

软件

Thonny（适用于 MicroPython & CircuitPython）
mu Editor（适用于 CircuitPython）
esptool.py（用于烧录 MicroPython）

3.2 安装 MicroPython

如果你使用 ESP32/ESP8266，需要先刷入 MicroPython 固件：

下载 MicroPython 固件：MicroPython 官方下载

连接开发板到电脑，使用 esptool 烧录固件：

esptool.py --port /dev/ttyUSB0 erase_flash
esptool.py --chip esp32 --port /dev/ttyUSB0 --baud 460800 write_flash -z 0x1000 firmware.bin

重新连接开发板，并使用 Thonny 进行代码编写。

3.3 安装 CircuitPython

进入 CircuitPython 官网下载适合开发板的固件。
将开发板连接电脑，进入“Bootloader 模式”：
- 按住 BOOT 或 RESET 按钮，直到进入 USB 设备模式。
- 在电脑上会显示一个新的磁盘驱动器（如 CIRCUITPY）。
拖拽 .uf2 固件到 CIRCUITPY 盘，自动重启后即可运行。

4. 示例项目：使用 MicroPython/CircuitPython 控制 LED 和读取传感器

本项目演示：

控制 LED 亮灭
读取 DHT11 温湿度传感器数据
在 OLED 屏上显示信息

4.1 硬件连接

设备	ESP32 引脚	Raspberry Pi Pico 引脚
LED	GPIO2	GP2
DHT11	GPIO4	GP4
OLED (SSD1306)	I2C (SDA=21, SCL=22)	I2C (SDA=GP0, SCL=GP1)

4.2 代码实现（MicroPython）

控制 LED

from machine import Pin
import time

led = Pin(2, Pin.OUT)  # GPIO2 控制 LED

while True:
    led.value(1)  # LED 亮
    time.sleep(1)
    led.value(0)  # LED 灭
    time.sleep(1)

读取 DHT11 传感器

from machine import Pin
import dht
import time

sensor = dht.DHT11(Pin(4))

while True:
    sensor.measure()
    temp = sensor.temperature()
    humidity = sensor.humidity()
    print(f"温度: {temp}°C, 湿度: {humidity}%")
    time.sleep(2)

在 OLED 屏上显示信息

from machine import Pin, I2C
import ssd1306

i2c = I2C(-1, scl=Pin(22), sda=Pin(21))  # ESP32 I2C
oled = ssd1306.SSD1306_I2C(128, 64, i2c)

oled.text("Hello, MicroPython!", 0, 0)
oled.show()

4.3 代码实现（CircuitPython）

CircuitPython 代码稍有不同：

控制 LED

import board
import digitalio
import time

led = digitalio.DigitalInOut(board.D2)
led.direction = digitalio.Direction.OUTPUT

while True:
    led.value = True
    time.sleep(1)
    led.value = False
    time.sleep(1)

读取 DHT11 传感器

import board
import adafruit_dht

dht11 = adafruit_dht.DHT11(board.D4)

while True:
    print(f"温度: {dht11.temperature}°C, 湿度: {dht11.humidity}%")

在 OLED 屏上显示信息

import board
import busio
import adafruit_ssd1306

i2c = busio.I2C(board.SCL, board.SDA)
oled = adafruit_ssd1306.SSD1306_I2C(128, 64, i2c)

oled.text("Hello, CircuitPython!", 0, 0)
oled.show()