在ESP32上使用MicroPython

ESP32是一款非常好用的物联网芯片,MicroPython可以充分利用ESP32的各种资源,本文会对MicroPython在ESP32上的应用进行说明,包括初始使用、提示信息、使用 WebREPL、连接网络与互联网通信、使用硬件外设以及控制外部组件等等。

准备开发板

在进行下面的工作之前,需要先准备好一块ESP32芯片的开发板,ESP32的开发板很多,MicroPython支持ESP32芯片,很多开发板都可以使用,开发板的主要功能是如何将GPIO引脚连接到外部,以及是否包含内置USB串行转换器,以便使用UART连接到PC。

本文使用芯片名称给出引脚名称(如 GPIO2),这样可以比较容易找到特定开发板上对应的引脚。

为开发板供电

如果开发板上有USB接口,通常与电脑连接时很可能是通过USB供电,市面上大部分的开发板都通过USB口供电,也不排除有些板子需要单独的供电,相关的详细信息,可以参阅开发板的相关文档。

获取固件

在ESP32开发板上运行MicroPython前,需要先下载最新的MicroPython固件文件,有些开发板也可能已经下载好固件,可以根据情况自行决定是否重新安装新的固件。固件文件可以从MicroPython网站下载,有3种版本供选择:

  • 稳定固件版本
  • 每日固件升级
  • 支持SPIRAM的每日固件更新

如果刚开始使用MicroPython,最好选择稳定固件版本,如果是有丰富经验的用户,并且希望密切关注开发过程并帮助测试新功能,则可以选择每日固件构建。如果开发板支持SPIRAM,可以使用标准固件或支持SPIRAM的固件,在后一种情况下,有更多的内存用于Python对象。

部署固件

获得MicroPython固件后,需要将其下载到ESP32设备

ESP32使用MicroPython驱动OLED屏幕,主要依赖于MicroPython的`machine.I2C`模块和第三方提供的OLED驱动库。以下是一个完整的实现方案,涵盖硬件连接、初始化代码以及基本的文本显示功能。 ### 硬件连接 ESP32与OLED显示屏通常通过I2C接口通信。标准的引脚分配如下: - **SCL**: `Pin(22)` - **SDA**: `Pin(21)` - **VCC**: 接3.3V电源 - **GND**: 接地 部分OLED模块可能还需要外接一个电阻以保证稳定性,例如7线制OLED在某些情况下需要在D2和D1之间加装50Ω电阻[^2]。 ### 固件准备 确保ESP32已刷入支持MicroPython的固件,并且可以使用串口工具(如rshell或Thonny IDE)进行交互。不需要额外的中文字库固件,但若需显示中文字符,则需自行处理编码转换问题[^1]。 ### 初始化I2C接口 在MicroPython中,可以通过`machine.I2C`类创建I2C总线实例。以下是创建I2C对象并扫描设备地址的示例: ```python from machine import I2C, Pin i2c = I2C(0, scl=Pin(22), sda=Pin(21), freq=400000) print(i2c.scan()) # 打印I2C总线上检测到的设备地址 ``` 正常情况下,OLED屏幕的I2C地址会是`60`(0x3C)或`61`(0x3D),具体取决于模块配置。 ### 使用ssd1306驱动库 MicroPython官方提供了适用于SSD1306控制器的OLED驱动程序`ssd1306.py`,可通过以下方式导入并初始化: ```python import ssd1306 oled_width = 128 oled_height = 64 oled = ssd1306.SSD1306_I2C(oled_width, oled_height, i2c) oled.fill(0) # 清屏 oled.text("Hello World", 0, 0) # 显示文本 oled.show() # 刷新屏幕 ``` 这段代码将初始化OLED屏幕并在左上角显示“Hello World”字样。 ### 显示中文字符 由于MicroPython原生不支持UTF-8编码的中文字符渲染,因此需要额外处理。一种方法是预先将汉字转换为GB2312编码,再利用点阵字库进行逐行绘制。另一种更高效的方式是使用预生成的点阵数据文件加载到帧缓冲区中进行显示[^1]。 #### 示例:自定义中文点阵显示函数 假设已有中文点阵数据数组`chinese_font`,可按如下方式实现中文显示: ```python def draw_chinese_char(x, y, char_data): for page in range(16): # 假设字体大小为16x16 for col in range(16): if char_data[page * 2 + (col // 8)] & (1 << (col % 8)): oled.pixel(x + col, y + page, 1) else: oled.pixel(x + col, y + page, 0) ``` 然后调用该函数传入对应的字符点阵数据即可。 ### 完整示例 整合上述内容,最终完整代码如下所示: ```python from machine import I2C, Pin import ssd1306 # 初始化I2C总线 i2c = I2C(0, scl=Pin(22), sda=Pin(21), freq=400000) # 创建OLED对象 oled = ssd1306.SSD1306_I2C(128, 64, i2c) # 清屏并显示英文文本 oled.fill(0) oled.text("Hello World", 0, 0) oled.show() # 自定义中文显示函数(基于点阵) def draw_chinese_char(x, y, char_data): for page in range(16): for col in range(16): if char_data[page * 2 + (col // 8)] & (1 << (col % 8)): oled.pixel(x + col, y + page, 1) else: oled.pixel(x + col, y + page, 0) # 假设此处有某个汉字的点阵数据 example_char_data = bytearray([0x00]*32) # 替换为真实数据 draw_chinese_char(0, 20, example_char_data) oled.show() ``` 以上代码展示了如何在ESP32上通过MicroPython控制OLED屏幕,包括英文文本和中文字符的基本显示逻辑。
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