尝尝MicroPython控制单片机

1. 摘要

本文档主要介绍，在python环境下，如何开发嵌入式应用程序，以STM32H43板卡为例介绍. 从系统环境搭建，到编译，到用python实现硬件控制。可作为入门教程。

2. 准备工作

2.1 开发环境搭建

2.1.1 Win10自带linux系统

开发环境可以自己使用虚拟机然后安装ubuntu系统，而Win10系统自带有linux系统，只需要使能就可以使用，比较方便，所以我们以win10自带的linux子系统为例。

在控制面板中启用linux子系统，点击启用或关闭Windows功能。

如下图勾选适用于linux的windows子系统，然后重启电脑

点击立即重新启动

重启后进入windows 10 应用商店，搜索Ubuntu，可以选择18.04或者20.02进行安装

下载安装完毕，点击启动

设置用户名和密码，

安装的默认路径是

C:Usershpp19AppDataLocalPackagesCanonicalGroupLimited.Ubuntu18.04onWindows_79rhkp1fndgscLocalState ootfshome

路径不能修改，至此linux环境就好了，可以输入一些常用命令看看，如ls，cp， rm等命令。

Win10地下安装的linux子系统只支持命令行， 没有自己用虚拟机安装的功能全面，但是对于开发micropython 足够。

2.1.2 虚拟机安装

如果不想用windows10 安装的，想自己搭建也是可以，需要安装虚拟机和下载ubunut的iso镜像文件，进行安装，这种安装网上很多，我们就不详细列出了，推荐第一种安装。

2.1.3 依赖软件安装

Git安装，git用来获取软件包

使用克隆micropython的软件包，也可以去官网自己下载，拷贝到linux环境的home目录下。

使用git 克隆软件包

如果网络不好，要等一段时间，比较慢。也可以自己到官网下载，我已经下好，大家可以找我索取当前最新板micropython-1.13

http://www.micropython.org/download/

2.1.4 Micropython 目录结构

目录结构比较重要，只有清除目录结构了，你才能移植到不同的板卡。

详细的目录结构介绍可以参考README.md

主要关注下目前micropython支持的ST开发板，和我们关系比较大的是H7系列，可以看到目前支持很多的ST芯片。

3. 交叉编译工具链

在终端输入sudo apt install gcc make 命令安装 gcc， make

安装完后可以查看下版本

输入 sudo apt-get install gcc-arm-none-eabi 安装针对ARM的编译器

如果你的交叉工具链安装下载比较慢的话，请按以下步骤修改，因为linux自带的软件源地址都是国外的，国内更新下载安装的话会比较慢，需要将列表更新为国内

将打开的文件内容全部删除掉，替换为以下镜像源

deb http://mirrors.aliyun.com/ubuntu/ focal main restricted universe multiverse

deb http://mirrors.aliyun.com/ubuntu/ focal-security main restricted universe multiverse

deb http://mirrors.aliyun.com/ubuntu/ focal-updates main restricted universe multiverse

deb http://mirrors.aliyun.com/ubuntu/ focal-proposed main restricted universe multiverse

deb http://mirrors.aliyun.com/ubuntu/ focal-backports main restricted universe multiverse

deb-src http://mirrors.aliyun.com/ubuntu/ focal main restricted universe multiverse

deb-src http://mirrors.aliyun.com/ubuntu/ focal-security main restricted universe multiverse

deb-src http://mirrors.aliyun.com/ubuntu/ focal-updates main restricted universe multiverse

deb-src http://mirrors.aliyun.com/ubuntu/ focal-proposed main restricted universe multiverse

deb-src http://mirrors.aliyun.com/ubuntu/ focal-backports main restricted universe multiverse

修改完软件源后，更新软件列表和软件：

sudo apt update

sudo apt upgrade

如果对vim编辑器命令不熟悉，可以自己百度，或者直接在以下目录

C:Usershpp19AppDataLocalPackagesCanonicalGroupLimited.Ubuntu20.04onWindows_79rhkp1fndgscLocalState ootfsetcapt 下将sources.list文件替换为以下阿里云镜像源，这样速度会很快。

编译mpy-cross， mpy-cross是一个micropython的辅助工具，在编译过程中会用到，在micropython的源码根目录中输入命令make -C mpy-cross

至此交叉编译工具链就安装完毕，可以编译STM32的程序了。

4. 编译程序

在源码根目录下输入命令make -C ports/stm32 如果不指定BOARD，则默认编译的是ports/stm32下的PYBV10板子，而我们需要的是能在H743上跑，所以需要裁剪移植一个对H743的板子，查看下可以看到micropython目前支持的STM32板卡有F091, F401,F429,F446，F746，H743等，

复制NUCLEO_H743ZI命名为BODEBOARD

输入命令ls查看下已经有BODEBOARD文件夹和文件，进入查看下

主要有5个文件，而我们就需要修改这里面的文件

首先修改时钟为25000000，主要是修改stm32h7xx_hal_conf.h文件

修改mpconfigboard.h

将时钟修改为如下配置，可以复制我们之前IAR工程下的时钟配置。

修改其他管脚，这一节我们只以修改三个LED和UART1等管脚为例，在文档的下一个版本更新中，会更新所有用到的硬件管脚，还是在这个文件中继续修改对应的硬件管脚

保存退出

修改pins.csv文件

添加LED和UART1的管脚

保存退出。

因为我们是参照的NUCLEO_H743ZI，所以mpconfigboard.mk文件不用修改。至此修改完毕，可以编译，在micropython根目录下输入命令 make -C ports/stm32 BOARD=BODEBOARD

等待编译完成。

可以看到生成了.hex和.dfu固件，任选一种下载入H743板子，这样板卡里就有了python解析器，可以识别python语言

编译好的固件怎么样复制到windows主机呢，当然你可以直接去生成的目录底下拷贝，在win10 的linux子系统中默认已经将windows分区挂载好了，我们可以在/mnt目录下看到

这样我们就可以直接使用命令cp拷贝到windows了，当然如果你不习惯命令行操作，可以安装midinight commander 软件，可以方便的管理文件，输入命令sudo apt install mc 进行安装，安装完后，输入mc可以直接打开软件。

不管用那种方法，将Hex文件下载到硬件板卡，下载完毕后，给板子重新上电，可以看到出现一个PYBFLASH类似U盘的盘符，打开里面有boot.py

main.py 等四个文件，我们最后的应用程序直接写在main.py就可以运行了。

5. 测试

我们先来演示使用putty来控制板子上的LED灯，打开putty，配置波特率和串口号，

导入LED库，就可以控制LED了

可以观察H743的板子三个LED灯依次点亮，通过Putty可以控制硬件就完成了，那么如何让板子上电就三个LED灯点亮，而不需要通过Putty控制呢。？

这就要编辑我们前面提到的main.py文件，使用任何文本编辑器打开，写入python代码，保存退出，就可以运行了。

通过以上代码就实现了LED的点亮控制，实现用python控制单片机。至此就可以用python编写很多好玩的东西在单片机上跑了。

6. 参考文档