STM32 进阶教程 2 - micropython 使用

本文详细介绍在STM32F407ZET6开发板上移植Micropython的过程,解决LED控制与串口操作问题,使Python在嵌入式开发中得到应用。

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前言

Python是一种解释型、面向对象、动态数据类型的高级程序设计语言。

Python 是一个高层次的结合了解释性、编译性、互动性和面向对象的脚本语言。具有如下特点:

1.易于学习:Python有相对较少的关键字,结构简单,和一个明确定义的语法,学习起来更加简单。

2.易于阅读:Python代码定义的更清晰。

3.易于维护:Python的成功在于它的源代码是相当容易维护的。

4.一个广泛的标准库:Python的最大的优势之一是丰富的库,跨平台的,在UNIX,Windows和Macintosh兼容很好。

5.互动模式:互动模式的支持,您可以从终端输入执行代码并获得结果的语言,互动的测试和调试代码片断。

6.可移植:基于其开放源代码的特性,Python已经被移植(也就是使其工作)到许多平台。

7.可扩展:如果你需要一段运行很快的关键代码,或者是想要编写一些不愿开放的算法,你可以使用C或C++完成那部分程序,然后从你的Python程序中调用。

8.数据库:Python提供所有主要的商业数据库的接口。

9.GUI编程:Python支持GUI可以创建和移植到许多系统调用。

10.可嵌入: 你可以将Python嵌入到C/C++程序,让你的程序的用户获得"脚本化"的能力。

MicroPython 是Python 3编程语言的一种精简而高效的实现,它包含Python标准库的一个小子集,并且经过优化,可以在微控制器和受限环境中运行。MicroPython包含了许多高级特性,比如交互式提示符、任意精确整数、闭包、列表理解、生成器、异常处理等等。但是它足够紧凑,可以在256k的代码空间和16k的RAM中运行。MicroPython的目标是尽可能与普通Python兼容,允许您轻松地将代码从桌面转移到微控制器或嵌入式系统。

本节将带领大家在STM32F407ZET6开发板上移植micropython,让python的优点进入到单片机,进入到嵌入式程序开发层次!

 

示例详解

基于硬件平台: 正点原子的stm32f4 探索者开发板,MCU 的型号是 STM32F4ZET6, 首先笔者使用的实验环境为WIN10+Ubuntu14.04(虚拟机,安装了python2.7 )。所用到的工具有JFLAH, PUTTY, ST_DFU工具(非必需)。

https://i-blog.csdnimg.cn/blog_migrate/4b9ea5f5520ec2b360f63529692968f8.png

ST_DFU 工具下载:http://www.stmcu.org.cn/document/detail/index/id-215019

Putty工具下载:https://www.putty.org/

Jflasha工具下载(配合JLINK使用): https://www.segger.com/downloads/jlink/#J-LinkSoftwareAndDocumentationPack

https://i-blog.csdnimg.cn/blog_migrate/faf05f61f56fb5f51d5c633e7db8e986.png

 

本示例所用的开发板及部分原理图:

https://www.eeboard.com/shop/data/uploads/2018/08/01/1533087371.jpg

 

  1. 在上一讲中我们成功完成了micropython的移植工作,但是在使用后发现通过pyb.LED(1).on() 命令控制不了板子上的LED。通过UART(1).write(‘hello’) 也无法操作串口,还报错。这些问题要怎么解决了,本节将以我手中的这个开发板主例带领大家一一解决上面问题。

 

LED控制问题,在putty窗口给开发板发命令,发现命令执行成功,但LED无动作:

原因很简单,可能是先前编译的micropython固件对LED引脚的定义与我们的开发板不符,这里我们直接用Pin脚控制方式来控制一下看看效果:

这次直接说PF9没有定义,好吧,先这样,我们看看串口1功能:

出现串口1不存在错误,接着试一下发现串口2,3,6,可用,1,4,5不可用:

 

  1. 针对上面的问题,现在我们来逐个解决,首先是LED控制无效问题,我们到mircopython/ports/stm32/boards/MYBOARD文件夹下看到有如下几个文件:

其中mpconfigboard.h是板子接口配置文件,用vi工具或gedit工具打开它,将对应位置代码按下图所示进行修改:

打开mpconfigboard.mk 发现会用到boards/stm32f405_af.csv和boards/stm32f405.ld 以及boards/common_ifs.ld三个文件:

最后打开pins.csv文件,在文件末尾加入PF9,PF10引脚的定义:

完成以上修改之后,CTRL+ALT+T 打开终端,输入命令:

cd micropython/ports/stm32/

make BOARD=MYBOARD PYTHON=python2

重新编译工程,并将编译成功后的firmware.hex复制到win10环境下,按上一讲的步骤将新固件烧录到开发板中。

 

c) 再次验证,打开PUTTY,连接上开发板:

依次执行命令,发现无论是通过Pin脚还是通过LED都可控制LED的亮和灭了,第一讲中出现的各种报错也没有了:

串口一的使用也是可以用了,通过python命令成功控制串口1输出数据:

 

 

本次的基于micropython的移植教程就完成了,关于micropython的更多介绍与教程可以去:http://docs.micropython.org/en/latest/pyboard/quickref.html#timers,有兴趣的同学或有实际应用案例的同学可以好好研究与利用一下。

OK,本期实验完成!下期见!同时如果大家有什么疑问或是有想了解的其它内容,也欢迎大家留言!!最后喜欢这个公众号的同学们记得加关注了,会有不定期技术干货推出!!

文中源码资料下载,在公众号里给十三发消息:

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<think>好的,用户问的是“STM32怎么使用”,我需要详细回答这个问题。首先,STM32是一个比较广泛的主题,可能用户是刚开始接触单片机或者嵌入式系统的新手,所以需要从基础开始讲起,结构要清晰,分步骤说明。 首先,我应该介绍STM32的基本情况,比如它属于ARM Cortex-M内核的微控制器,应用领域广泛,包括工业控制、物联网、消费电子等。然后分步骤说明如何使用,可能需要包括硬件准备、开发环境搭建、编程语言、基本开发流程、外设使用、调试方法以及进阶学习资源。 接下来,每个步骤要详细展开。比如硬件准备部分,用户需要选择合适的型号,可能需要考虑性能、外设需求、成本等因素。然后开发板的选择,推荐一些常见的开发板,比如STM32F103C8T6(蓝莓派)或者STM32F4 Discovery。下载器和调试工具部分,ST-Link和J-Link是常用的,需要说明它们的用途,比如程序下载和调试。 然后是开发环境搭建,这里需要提到几种常见的IDE,比如Keil MDK-ARM、IAR Embedded Workbench,以及免费的STM32CubeIDE。可能用户对成本敏感,所以强调STM32CubeIDE是免费的,适合初学者。还要提到STM32CubeMX,这个工具可以图形化配置引脚和时钟,生成初始化代码,对新手非常友好。 编程语言方面,主要用C语言,部分情况用汇编,高级应用可能用MicroPython或Arduino框架。这里需要说明不同语言适用的场景,帮助用户选择合适的工具。 基本开发流程要分步骤:创建项目、配置时钟和引脚、编写代码、编译下载、调试。每个步骤要简明扼要,比如在STM32CubeIDE中创建项目,配置时钟树,使用HAL库或标准库,编写主循环代码,编译后通过ST-Link下载,然后用调试工具检查问题。 外设使用部分,可以举例GPIO控制LED,PWM控制电机,ADC读取传感器,UART通信,定时器做精准控制等。每个例子简单说明,让用户知道如何入手。 调试方法包括printf输出到串口,使用断点、单步执行,逻辑分析仪或示波器检查信号。这部分帮助用户解决问题,提高开发效率。 进阶学习资源方面,推荐官方文档、社区论坛、实战项目,以及RTOS和协议栈的学习。用户可能需要后续的学习方向,所以给出这些资源可以帮助他们深入学习。 最后总结步骤,强调从硬件到软件,再到调试和进阶的流程,鼓励用户动手实践。同时要检查是否符合系统级指令,比如数学公式是否正确使用,结构是否清晰,使用中文回答,语法正确等。确保没有使用任何Markdown格式,语言口语化,分步骤说明,帮助用户逐步解决问题。</think>以下是STM32微控制器的使用指南,按步骤分解帮助您入门: 一、硬件准备 1. 选型:根据需求选择型号(如STM32F103/F4/F7系列) 2. 开发板:建议使用主流开发板(如STM32F103C8T6最小系统板) 3. 下载器:准备ST-Link V2/J-Link调试器 4. 外设模块:LED、按键、传感器等实验配件 二、开发环境搭建 1. 安装IDE: - STM32CubeIDE(官方免费工具) - Keil MDK-ARM(需授权) - PlatformIO(基于VS Code) 2. 安装驱动: - ST-Link USB驱动 - 串口驱动(CH340/CP2102等) 三、基础开发流程 1. 创建工程: 使用STM32CubeMX生成初始化代码 $$ GPIO\_InitStruct.Pin = GPIO\_PIN\_13; $$ $$ GPIO\_InitStruct.Mode = GPIO\_MODE\_OUTPUT\_PP; $$ 2. 编写代码框架: ```c int main(void) { HAL_Init(); SystemClock_Config(); MX_GPIO_Init(); while(1) { HAL_GPIO_TogglePin(GPIOA, GPIO_PIN_5); HAL_Delay(500); } } ``` 3. 烧录程序: - 通过SWD接口连接开发板 - 使用ST-Link Utility或IDE内置烧录工具 四、核心功能开发 1. GPIO控制: - 设置输入/输出模式 - 使用HAL库函数操作引脚电平 2. 中断配置: ```c HAL_NVIC_SetPriority(EXTI15_10_IRQn, 0, 0); HAL_NVIC_EnableIRQ(EXTI15_10_IRQn); ``` 3. 定时器应用: - 基础定时:TIMx基本定时配置 - PWM输出:调节占空比控制外设 - 输入捕获:测量脉冲宽度 五、调试技巧 1. 使用ST-Link进行在线调试 2. 通过SWO接口输出调试信息 3. 利用逻辑分析仪分析信号时序 4. 使用STMStudio监控变量实时变化 六、进阶学习路径 1. 掌握外设: - ADC/DAC数据采集 - SPI/I2C/UART通信协议 - USB/CAN总线开发 2. 学习RTOS: - FreeRTOS任务调度 - 线程同步与通信机制 3. 优化技巧: - 电源功耗管理 - DMA传输配置 - 代码执行效率优化 七、学习资源推荐 1. 官方文档: -STM32参考手册》 - 《Cortex-M编程指南》 2. 开发库: - HAL库(高层抽象) - LL库(底层直接操作) 3. 社区支持: - ST官方论坛 - 电子工程社区(如电子发烧友) 建议从GPIO控制LED开始实践,逐步增加串口通信、中断响应等功能模块。注意在开发过程中合理使用__weak弱定义函数重写和回调机制,保持代码可维护性。
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