PYB操作-點燈開箱、GPIO操作

學習內容

pyb的一些簡單操作。熟悉micropython在pyb上面的應用

開發環境

putty、PYB nano

MocroPython的啓動模式

在啓動後，MicroPython會先運行 boot.py 文件，加載用戶驅動，然後在運行main.py，執行用戶程序。可以將用戶程序放在main.py中，也可以在main.py中再加載其它的文件。

常見故障

在使用過程中，我們需要注意下面問題，避免造成文件系統破壞、數據丟失。
取下數據線前，需要先U盤那樣安全刪除硬件，彈出PYBFLASH磁盤，否則可能會造成文件系統破壞，特別在修改了文件或複製新文件到PYBFLASH磁盤後。
不要輕易按復位鍵，這樣會造成當前的USB通訊中斷。一般的問題，可以通過按下Ctrl-D軟復位接近。

出廠模式

使用時間長了，因爲各種原因可能會出現故障，造成無法正常啓動，不能進入REPL，文件系統破壞等現象，這時就需要通過出廠模式進行恢復。

進入出廠模式的方法是：
按下復位鍵（RESET）的同時，按住用戶按鍵SW。
然後保持用戶按鍵不放，釋放復位鍵。
這時LED將循環顯示：綠－》黃－》綠+黃－》滅
等黃綠燈同時亮時，鬆開用戶鍵，這時黃綠燈會同時快速閃4次
然後紅燈亮起（這時紅綠黃三個燈同時亮）
紅燈滅，開始進行恢復到出廠狀態
所有燈都滅，恢復出廠設置完成。
恢復出廠設置後，PYBFLASH中的內容會丟失，變爲默認文件。

升級固件

MicroPython的更新速度很快，每次更新都會帶來一些新的功能，修正錯誤。所以掌握 MicroPython 的固件升級方法是有必要的。

PYB Nano支持下面幾種升級方法：
通過DFU模式升級 通過SWD方式升級
使用DFU模式，需要安裝ST的DfuSe_demo軟件（Windows）或者dfu-util（Linux）。使用SWD需要將開發板的SWD接口（PA13/PA14）連接到編程器，通過編程軟件下載。

REPL 的用法

通常調試程序時，都是在 MicroPython 的 REPL （read–eval–print loop，循環交互解釋器）環境下運行。在REPL下可以直接輸入命令，有內置的解釋器執行。如果命令輸入正常，就會顯示運行結果，否則會給出錯誤提示。

MicroPython支持幾個常用的快捷鍵，如果你熟悉串口終端，會發現它們的習慣是一樣的。

• Ctrl-C，停止正在的程序或終止當前的命令行

• Ctrl-D，軟復位（soft reset）

• Ctrl-B，顯示系統提示

• Ctrl-E，進入粘貼模式。可以按下Ctrl-C退出粘貼模式，Ctrl-D完成粘貼

• Tab，鍵盤上的Tab鍵，可以補全命令
  除了Ctrl-C，其它快捷鍵需要在空命令行下（沒有輸入任何字符）才能生效。此外，還可以使用上下左右光標鍵

• 上下鍵，調出以前輸入的命令。MicroPython可以保存最後輸入的6條命令

• 左右鍵，在當前命令行中移動，編輯命令

配置終端

MicroPython和PC的標準連接是通過USB接口，使用虛擬磁盤和虛擬串口（VCP）方式。其中虛擬串口（在pyboard和STM32上可以同時使用USB虛擬串口和物理串口兩種方式）是調試中最常用的方式，無須頻繁複制文件避免造成Flash的損耗。在MicroPython上我們使用串口終端軟件和MicroPython的REPL進行交互，發送命令。通過串口終端軟件，我們可以方便地在 REPL 中輸入代碼，運行和調試程序，打印結果。開發MicroPython程序時，掌握終
端軟件的使用是非常有必要的，注意不要使用Windows下的串口調試助手、串口精靈這樣的軟件，因爲它們只適合一般的串口調試，發送數據，但是不方便輸入命令，不支持粘貼功能，不能和REPL進行交互操作。
這裏我用的是putty
配置過程接很簡單，首先打開設備管理器：

這裏可以看到對應PYB板子的串口，我們只需要在PUTTY打開這個串口終端即可。
這裏我的串口是COM20 波特率是115200，記得選擇serial。當然爲了方便大家可以把這個COM存起來。

大功告成！現在只需要打開對應的端口即可使用，效果如圖：

當然我們也可以在我的電腦板子上的文件：

下面就簡單操作下板載的函數熟悉下操作吧~

PYB庫函數操作

1.點燈工程師~（點亮，關閉，翻轉，閃爍）

首先要說明的是可以在終端進行代碼操作，也可以將代碼輸入main.py中，在終端中輸入的將不會保存，而在main.py中輸入後，保存後按下Ctrl+D後，實現軟件復位。將會看到編寫的代碼實現的操作。

import pyb
# 點亮操作
pyb.LED(1).on() #點亮 LED1
pyb.LED(2).on() #點亮 LED2
pyb.LED(3).on() #點亮 LED3
pyb.LED(4).on() #點亮 LED4

# 關閉操作
pyb.LED(1).off() #關閉 LED1
pyb.LED(2).off() #關閉 LED2

# 翻轉操作
pyb.LED(1).toggle() #翻轉 LED1

#閃爍操作
while True:
	pyb.LED(1).toggle() #翻轉 LED1
	pyb.delay(200) #延時200ms

除了打開、關閉、翻轉功能外，部分 LED 還可以控制亮度。在PYB上，LED3和LED4支持亮度調整功能，如可以這樣控制LED3的亮度：

import pyb
pyb.LED(3).intensity(10)

亮度的範圍爲0～255，0最暗（關閉），255最亮。對於那些不支持亮度功能的LED，在設置亮度時，0是關，大於0就是開。
LED.intensity([value])
讀取或者設置LED亮度。亮度的範圍是0（熄滅）到255（最亮）。
注意：只有LED（3）和LED（4）支持亮度調節功能，它們使用定時器的PWM方式來控制LED的亮度。LED（3）使用定時器2，LED（4）使用定時器3（如果改變了定時器2/3的參數，亮度調整功能會受到影響）。只有在使用了LED.intensity（）功能，並且參數在1～
254之間時定時器纔會自動配置爲PWM模式。

1.1跑馬燈

import pyb
leds =[pyb.LED(i) for i in range(1,5)] #定義led
n=0
while True:
	n = (n+1)%4
	leds[n].on()
	pyb.delay(200)
	leds[n].off()

1.2.往返式跑馬燈

import pyb
n=1
dn=1
while True:
	pyb.LED(n).toggle()
	pyb.delay(200)
	pyb.LED(n).toggle()
	n=n+dn
	if (n>3)or(n<2):
		dn=-dn;#改變方向

2.按鍵的操作

2.1 讀取按鍵鍵值

import pyb
sw = pyb.Switch() #定義按鍵對象
print(sw()) #讀取按鍵狀態

如果按下了按鍵，就返回True，否則返回False。我們還可以定義一個按鍵的回調函數（類似C語言裏的中斷函數），當按下按鍵時將自動執行這個回調函數。下面定義的回調函數中，每當按下一次按鍵，就將翻轉一次LED1。

2.2 讀取按鍵鍵值

import pyb
sw = pyb.Switch() #定義按鍵對象
print(sw()) #讀取按鍵狀態
while True:
	sw.callback(lambda:pyb.LED(1).toggle())

自己定義函數進行類似外部中斷操作：

# main.py -- put your code here!
import pyb
sw = pyb.Switch() #定義按鍵對象
print(sw()) #讀取按鍵狀態
def f():
	pyb.LED(1).toggle()
while True:
	sw.callback(f)

3.GPIO的使用

首先我們需要導入pyb中的Pin模塊，然後就可以定義一個Pin對象，及其使用的引腳和功能。這個和PYNQ操作類似：

3.1 配置gpio

from pyb import Pin
pin_demo =  Pin(Pin.cpu.A0) # 定義GPIO
pin_demo.init(Pin.OUT) # 配置gpio爲輸出

3.2 配置gpio功能

我們知道一個標準的GPIO可以設置爲輸入或者輸出，在MicroPython中，可以用init（）函數去設置Pin的功能，除了通用輸出外，還可以設置推輓方式輸出和開漏輸出：

pin_demo.init(Pin.OUT) # 配置gpio爲通用輸出
pin_demo.init(Pin.OUT_PP) # 配置gpio爲推輓輸出
pin_demo.init(Pin.OUT_OD) # 配置gpio爲開漏輸出
pin_demo.init(Pin.IN) # 配置gpio爲輸入

對於輸入，還可以設置內部的上拉下拉電阻狀態，比如設置上拉電阻的方法是：

pin_demo.init(Pin.IN,pull=PULL_UP) # 配置gpio爲輸入

需要下拉電阻時設置pull參數爲：pull=PULL_DOWN，而不需要上拉下拉電阻時就設置pull=PULL_NONE。

3.3 配置GPIO的輸出

我們可以使用下面方法控制：

pin_demo.high()  #high
pin_demo(1)

pin_demo.low()  #low
pin_demo(0)

也可以使用value（）函數設置輸出電平：

pin_demo.value(1)
pin_demo.value(0)

3.4 配置GPIO的輸入

對於GPIO的輸入，可以直接讀取：

pin_demo()

或者使用不帶參數的value（）函數：

pin_demo.value()

init(mode,pull=Pin.PULL_NONE,af=-1)

初始化GPIO。
mode:
◆ Pin.IN-輸入
◆ Pin.OUT_PP-推輓輸出（push-pull）
◆ Pin.OUT_OD-開漏輸出（open-drain）
◆ Pin.AF_PP-第二功能，推輓模式
◆ Pin.AF_OD-第二功能，開漏模式
◆ Pin.ANALOG-模擬功能
pull
◆ Pin.PULL_NONE-無上拉下拉
◆ Pin.PULL_UP-上拉
◆ Pin.PULL_DOWN-下拉
af，當mode是Pin.AF_PP或Pin.AF_OD時，可以選擇第二功能索引或名稱
● af_list()
返回GPIO的第二功能列表

Pin.af_list(pyb.Pin.board.X1)
[Pin.AF1_TIM2, Pin.AF2_TIM5, Pin.AF7_USART2]

af()
返回GPIO第二功能索引值，如果沒有使用第二功能將返回0，否則返回實際的索引值。
注意這個索引值並不是對應af_list（）函數返回的列表，而是控制器手冊中的第二功能映射表。PYB V10使用的控制器是STM32F405RG，可以參考它的數據手冊第61頁的“Table 9.Alternatefunction mapping”。如，PA11是AF10_USB_DM功能：

 Pin.af(pyb.Pin("A11"))
10

3.5 name

name() 返回GPIO的名稱，如：

Pin.name(Pin("X15"))
'A8'

ain = Pin(Pin.cpu.A0)
ain.name()
'A0'

names()
返回GPIO和別名，如：

ain = Pin(Pin.cpu.A0)
ain.names()
['A0', 'X0', 'PA0']

pin() 返回引腳在端口中的序號
port() 返回端口序號。端口A的序號是0，端口B的序號是1，端口C的序號是2，以此類推。按鍵sw對應的引腳是B3，因此返回值是1。
● pull() 引腳的上拉狀態。具體參數含義參考init（）函數中pull參數。

在定義 GPIO 時我們使用了兩種不同方式的名稱。
第一種方式使用MCU的引腳名稱，比較直觀，但是比較長。
第二種方式是爲GPIO起一個別名（小名），通過這個別名去使用GPIO，比較簡潔。GPIO的別名並不是GPIO的定義，它只是爲了方便區分不同的GPIO，從而方便後面編程使用。
在PYB V10上有兩排排針，從板子中心分爲兩個部分。上邊的以字母″Y″加數字命名，下邊的以字母″X″加數字命名。注意″X″、″Y″這種方式只是MicroPython團隊給出的一種命名方式，並不是一種標準。GPIO的別名不同於GPIO的變量名，它是可以任意起的，它是在編譯固件時就設定好，一個GPIO可以有多個別名。如，對於用戶按鍵，就有″X17″、″SW″等別名，我們可以用下面幾種方式定義，效果是完全一樣的。