STM32 进阶教程 1 - micropython 移植

2023-11-17

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: 正点源子的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)。

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

 

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. 源码下载与编译:

 

      1. 进入ubuntu系统,确保电脑能连上网络,按ctrl+alt+t打开终端,先给电脑安装GIT(如果已经安装也没关系),在终端中输入命令:

sudo apt-get install git

下载micropythonid源码(速度与网络速度有关,几分钟到几个小时都有可能):

git clone https://github.com/micropython/micropython

下载完成后,在home目录下可以看到多了一个micropython文件夹:

在ports/stm32/boards下看到micropython支持的处理器或开发板:

 

      1. 编译,首先编译之前需要安装gcc和gcc-arm-none-eabi交叉编译器。

在终端中依次输入如下命令完成交叉编译器的安装:

sudo apt-get install gcc

sudo apt-get install gcc-arm-none-eabi

进入到micropython目录,并列出其内容:

cd micropython

ls

进入ports/stm32/boards目录,我们开发板芯片型号是STM32F407ET6, 最相近有F4 系列即STM32F4DISC。复制STM32F4DISC并重重命名为MYBOARD:

cd ports/stm32/boards

cp -r STM32F4DISC MYBOARD

回到源码目录micropython下,进入mpy-cross目录,先编译MicroPython cross-compiler(很多开发板需要先编译好mpy-cross 然后才能成功编译Micropython ):

cd mpy-cross

make

接下来就可以编译Micropython了,回到micropython输入下列命令下源码中的一些子模块submoudle下载下来:

git init

git submodule update –init (跟网络速度有关,要点时间)

(笔者电脑之前已初始化过,很快便完成了)

 

进入stm32目录下编译执行,生成我们所需要的固件DFU或者HEX形式的:

cd ports/stm32/

make BOARD=MYBOARD PYTHON=python2

BOARD=MYBOARD是用于指定要编译的开发板, PYTHON=python2是因为笔者电脑安装的python是2.7版本的,如果安装的是python3,该参数可以省略(见redme.md文件)。

如上图,编译成功,在stm32目录下会生成一个build-MYBOARD文件夹:

在文件夹中有对应的烧入或升级文件:

Firmware.elf, firmware.hex是用于烧录的完整固件,firmware0.bin是bootLoader程序文件,firmware1.bin是程序app文件,firmware.dfu是配合ST-DFU工具用的app文件。

本实现我们用jlink工具直接烧录firmware.hex文件来下载程序到开发板,关于DFU的使用请参考笔者的“STM32 基础系列教程 28 - USB_DFU”一节内容:

 

      1. 程序烧录与运行

将firmware.hex复制到WIN10系统,在win10环境下打开jflah工具,选择创建新工程后点“start j-flash”

选择对应开发板对应的芯片型号,操作如下:

直接OK后,选择File-Open data file … 打开刚复制过来的firmware.hex文件:

将jlink工具接上电脑,与开发板连接好,开发板供电接好,完整的接线如下图(当前步骤只是烧录,只要求JLINK与开发板连接好并开发板正常供电即可):

在jflash工具菜单中的Options选项中选择Project Seting命令,在弹出的对话框中选中Production标签页并勾选其中的Start application 选项:

依次执行 Target 菜单中的Connect 及 Production Programming 命令,完成对芯片的连接与编程操作,编程完成后弹出如下提示:

 

      1. 验证

程序运行后在电脑资源管理器中会多一个USB 串行设备串口,如下图中的COM24,

如果你的电脑中没有出现USB串行设备,而是多了一下STM32_BOOTloader设备,这可能是能的电脑上的打开了开发板上的USB_232串口 导致,这时需在PC上先关闭该串口(找到对应的串口工具,关闭串口先),然后按下开发板上的复位键即可。

程序正常跑起来后,在WIN10系统下按WIN+E快捷键,在弹出的资源管理器中可以看到电脑上多了个pybFLAHS盘:

 

安装并打开PUTTY工具,指令刚设置管理器中看到的USB 串行设备,打开串口,连接开发板:

成功连接,并且输出对应的提示信息,哈哈,大功完成一半:

下面就是来输入命令验证一下:

Help()

加减乘除运算:

操作IO口:

mypin.high()

mypin.low()

 

随机数产生:

 

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。本节内容只是成功移植了micropython,但是针对于本实例所用的开发板,还有很多功能是用不了的,比如不支持GPIOFK口的操作,LED控制的端口不对,UART1使用不了等等,下一节,将给大家介绍如何针对于我们的实验平台,一一的解决上面的问题。

 

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!!

 

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下载|STM32进阶教程1

 

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