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【ST开发板评测】使用Python来开发STM32F411

前言

板子申请了也有一段时间了,也快到评测截止时间了,想着做点有意思的东西,正好前一段时间看到过可以在MCU上移植MicroPython的示例,就自己尝试一下,记录移植过程。

MicroPython是什么

程序猿中有句俗语:

人生苦短,我用Python

Python的强大和易用性让它不仅可以写网站,编程序,在嵌入式领域也有一席之地。

MicroPython,是Python3编程语言的一个完整软件实现,包括Python标准库的一小部分,用C语言编写,经过优化可在微控制器和受限环境中运行。MicroPython是运行在微控制器硬件之上的完全的Python编译器和运行时系统。提供给用户一个交互式提示符(REPL)来立即执行所支持的命令。除了包括选定的核心Python库,MicroPython还包括了给予编程者访问低层硬件的模块。

  • MicroPython官方网站:MicroPython - Python for microcontrollers
  • MicroPython中文社区:micropython - 中文社区

MicroPython支持的开发板

从官方网站我们可以了解到,官方开发板主要有以下几种:

  • PYB Nano V1.1基于STM32F401
  • PYB Nano V2基于STM32F411
  • PyBoard CN V2基于STM32F405
  • MicroPython ESP32

另外还支持其他系列的开发板:

  • WiPy
  • ESP8266 boards
  • ESP32 boards
  • STM32F4 Discovery board
  • NUCLEO-F401RE board
  • NUCLEO-F411RE board
  • NUCLEO-F767ZI board
  • NUCLEO-L476RG board
  • Espruino Pico

MicroPython移植和板子关系不大,主要支持的是芯片,如果自己的板子芯片是上面的这些型号,也可以刷MicroPython固件,对应的IO口需要更改,而且需要重新编译生成对应的固件。具体操作方法可以查看:官方Github地址:https://github.com/micropython/micropython,里面包括了源代码和Linux下的编译方法。开发板固件下载:MicroPython downloads

Nucleo-F411RE移植MicroPython固件

正好MicroPython支持本次申请的Nucleo-F411RE开发板,就试着把刷成MicroPython的固件,尝试一下使用Python来开发STM32,具体移植过程。

1.准备工作

  • 支持Nucleo-F411RE的MicroPython固件:NUCLEO_F411RE-20190604-v1.11-25-gce8262a16.dfu
  • 用于STM32 DFU下载的软件:STSWSTM32080V3.0.6.zip
  • PUTTY串口终端:putty-64bit-0.71-installer.msi

2.安装Dfu下载软件

下载完成后,安装DFU下载软件DfuSeDemo,非常简单,一路Next就行,在选择安装目录时,可以选择非系统盘。

3.硬件连接

由于Nucleo-F411RE板子的USB口是连接到ST-Link调试器,并没有一个连接到STM32 USB引脚的接口,所以我使用的是这种转接板,把USB的5个信号转接成5个排针,并和板子上的引脚连接:

4.烧录MicroPython固件

和串口下载程序一样,使用DFU烧录固件前,也要先把STM32切换为系统存储器启动模式:即下载模式。上电之前要先设置BOOT0=1,BOOT1(PB2)=0,然后烧录MicroPython固件。

  • 设置完成之后,连接电脑,设备管理会出现一个DFU设备
  • 打开DfuSeDemo软件,选择已经下载的固件:NUCLEO_F411RE-20190604-v1.11-25-gce8262a16.dfu
  • 点击Upgrade升级,在弹出的界面,点击“是”。
  • 等待升级完成,断电,把BOOT短接线拔掉,重新上电。

5.安装Putty

安装Putty,打开串口终端,选择ST-Link虚拟串口号,波特率115200

按一下板子上的黑色复位按键,串口输出:

MicroPython v1.11-12-g6077d1715 on 2019-06-03; NUCLEO-F411RE with STM32F411xE
Type "help()" for more information.
>>> 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')
>>>

6.开始Python开发之旅——点亮一个LED

点亮板载的绿色LED,串口输入命令点亮和熄灭LED

>>> pyb.LED(1).on()
>>> pyb.LED(1).off()
>>> pyb.LED(1).on()
>>>

更多Python控制外设的命令:Quick reference for the pyboard:

http://docs.micropython.org/en/latest/pyboard/quickref.html

一些问题

官方介绍移植成功之后,会在电脑上显示一个PYBFLASH的盘符,但是我这次移植并没有出现,不知道是什么问题。

参考资料

  • Micropython学习(二)STM32移植: https://blog.csdn.net/bobo184/article/details/84174990

本文分享自微信公众号 - 电子电路开发学习(mcu149),作者:wcc149

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原始发表时间:2019-06-05

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