2.1. Pika 派开发板快速上手

今天我们不聊驱动开发还有架构原理这些令人头大的硬核内容,我们就单纯的用 Pika 派开发板玩玩 Python 编程!在单片机上点亮一个“人生苦短,我用 Python ”的成就!

视频链接

2.1.1. 开发板获取

如果手里还没有 Pika 派开发板的话,可以用下面的链接购买:

https://item.taobao.com/item.htm?spm=a21dvs.23580594.0.0.52de3d0dt7rqAx&ft=t&id=654947372034

开发板长下面这个样子,板载一个 STM32G0 芯片,上面有4个炫彩 RGB ,采用 Type-C 接口。

可选配置:

  • Lite 青春版:STM32G030 + CH340 串口芯片 64k flash 8k ram

  • Pro 专业版:STM32G030 + DAPLink 调试器 64K flash 8k ram

  • Plus 顶配版:STM32G070 + DAPLink 调试器 128k flash 32k ram

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这个开发板由 PikaScript 项目官方支持,持续滚动更新,PikaScript 的最新内核,最新功能,都可以在这个开发板上抢先体验到。

这个开发板也由项目官方适配了丰富外设模块、包括 GPIO、TIME、ADC、IIC、LCD、KEY、PWM 等模块的驱动都已经开发好,可以直接用 python 进行编程。

2.1.2. 视频教程

https://space.bilibili.com/5365336/channel/seriesdetail?sid=1034902

2.1.3. 固件升级

【重要】! 拿到开发板之后,先升级固件,否则不能运行例程!

2.1.3.1. 编译固件

固件是一个 Keil 工程,编译非常简单。

下载固件工程:

进入 pikascript 官网 http://pikascript.com

Lite 版和 Pro版使用 stm32g030 平台。

Plus 版使用 stm32g070 平台。

然后点击 "开始生成"。

(选择平台后会自动选择默认的模块)

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直接打开 Keil 工程就可以编译了。

[注意]

编译时需要使用不低于 V5.36 的 Keil,需要激活。

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2.1.3.2. 使用SWD升级

Lite 版自行连接 J-Link \ DAP-Link \ ST-Link 即可SWD升级。

Pro 版和 Plus 版板载 DAP-Link,直接连接USB即可SWD升级。

Lite 版和 Pro 版使用 bsp/stm32g030 工程。

Plus 版使用 bsp/stm32g070 工程。

在使用SWD升级时,应选择"全部擦除"的下载方式

_images/image-20220828180911429.png

2.1.4. 如何给单片机下载 Python 程序

下载方法非常简单,只需要连接上 Type-C 数据线就可以了。

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我们用一根 USB 数据线,连接电脑和 Pika 派开发板,就可以下载程序了。

下载程序的时候,需要使用一个串口助手工具,我们可以使用正点原子开发的 XCOM 助手,在正点原子的论坛可以下载到。

http://www.openedv.com/thread-279749-1-1.html

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选择好 COM 口,然后波特率选为 115200,再点打开串口,这时候,就和 Pika 派连接上了。直接发送一个 Pthon 脚本文件,就可以给 Pika 派下载 Python 程序了。为了验证下载能不能成功,我们使用 PikaScript 源码仓库里面的示例 Python 脚本。

我们进入 PikaScript 的代码仓库

https://gitee.com/Lyon1998/pikascript

惯例点一个 Star~

屏幕截图.png

然后我们点击 examples 文件夹,里面放的就是可以运行的 Python 例程。

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我们打开 Device 文件夹,来点亮一下流水灯看看~

Device 文件夹里面的 GPIO.py 就是 GPIO 的示例代码

我们可以点开 GPIO.py 看看~

import PikaStdLib
import machine

mem = PikaStdLib.MemChecker()
io1 = machine.GPIO()
time = machine.Time()

io1.setPin('PA8')
io1.setMode('out')
io1.enable()
io1.low()

print('hello pikascript')
print('mem.max :')
mem.max()
print('mem.now :')
mem.now()

while True:
    io1.low()
    time.sleep_ms(500)
    io1.high()
    time.sleep_ms(500)
    

先不解释里面的内容,我们直接下载这个脚本看看。

我们在桌面新建一个 main.py 文件,然后把这段代码复制进去。

[注意]

  1. python 文件开头应当包含 import 语句,才能触发 Python 文件下载功能。

  2. 需要在脚本的末尾保留 2 个空行,确保识别到文件结尾

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我们选择这个 main.py 文件

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然后点击"发送文件", 就可以把脚本下载进去了!

我们可以看到 [ OK ]: Programing ok! 的提示,这就是说明下载成功了!

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这时开发板上面的 LED 就会闪动起来!

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恭喜你达成单片机玩 Python 的成就!

2.1.5. GPIO的脚本里写了什么?

下面我们来逐行解析一下 GPIO 的这个例程。

import PikaStdLib
import machine

首先是第一行和第二行,这表示导入了两个模块,一个是PikaStdLib模块,一个是machine模块。

PikaStdLib 是 PikaScript 的标准库,里面有一些系统的功能,比如可以检查内存的占用。第四行里面,我们就新建了一个 mem 对象,这个对象的类是 PikaStdLib.MemChecker()。

mem = PikaStdLib.MemChecker()

这个类有 max() 方法和 now() 方法,使用这两个方法,就可以打印出当前 PikaScript 所使用的内存大小。

print('hello pikascript')
print('mem.max :')
mem.max()
print('mem.now :')
mem.now()

我们可以看看串口的打印输出,可以看到最大的内存占用是 1.51kB,而当前的内存占用是 0.61kB,是不是很小!

屏幕截图.png

time 对象是通过 machine 的 Time() 类新建的,可以提供基本的延时功能。

time = machine.Time()

通过 time.sleep_ms() 方法,就可以按毫秒进行延时了,比如下面代码的作用就是延时500ms。

time.sleep_ms(500)

io1 就是我们今天的主角了,这是一个 GPIO 对象,是用 machine .GPIO() 类新建的。

io1 = machine.GPIO()

在新建了 io1 对象之后,setPin('PA8') 表示使用 PA8 口 setMode('out') 表示使用输出模式,而 enable() 表示启动 io1 的硬件,low() 将 io1 的电平拉低。

PA8 上连接了 Pika 派上面的一个 led 灯,只要控制 PA8 的电平,就可以控制灯的亮灭了。

io1.setPin('PA8')
io1.setMode('out')
io1.enable()
io1.low()

而在程序的主循环里面,对 io1 进行高低电平的切换,就可以使 LED 闪动了~

while True:
    io1.low()
    time.sleep_ms(500)
    io1.high()
    time.sleep_ms(500)

2.1.6. 其他的Python例程解读

2.1.6.1. ADC

我们再解读一下 examples 里面的其他例程,比如这个 ADC 例程,就是读取 PA1 管脚上面的模拟电压值,然后打印出来~

import PikaStdLib
import machine

time = machine.Time()
adc1 = machine.ADC() #create an ADC objcet

adc1.setPin('PA1') # config Pin
adc1.enable() # launch the hardware

while True:
    val = adc1.read() # read the value of ADC and store to 'val'
    print('adc1 value:') # print out the value
    print(val)
    time.sleep_ms(500) # wait 0.5s
    

2.1.6.2. UART

下面是串口的例程,功能是读取收到的两个字节,然后打印出来

import PikaStdLib
import machine

time = machine.Time()
uart = machine.UART() #create a uart object
uart.setId(1) # set number of uart
uart.setBaudRate(115200) # set baudrate
uart.enable() #启动硬件

while True:
    time.sleep_ms(500)
    readBuff = uart.read(2) # read two chars
    print('read 2 char:')
    print(readBuff) # print out the char

2.1.6.3. PWM

再下面这个是 PWM 的例程,可以指定管脚输出PWM波,可以设置频率和占空比

import PikaStdLib
import machine

time = machine.Time()
pwm = machine.PWM()
pwm.setPin('PA8') # setup the pin numbcer
pwm.setFrequency(2000) # setup the frequency
pwm.setDuty(0.5) # set the duty to 50%
pwm.enable()

while True:
    time.sleep_ms(500)
    pwm.setDuty(0.5)
    time.sleep_ms(500)
    pwm.setDuty(0.001) # set the duty to 0.1%

2.1.6.4. RGB

再下面这个就是 RGB 的例程了~

import machine

import PikaStdLib

time = machine.Time()
adc = machine.ADC()
pin = machine.GPIO()
pwm = machine.PWM()
uart = machine.UART()
rgb = machine.RGB() # create an RGB object
mem = PikaStdLib.MemChecker()

rgb.init() # init the object
rgb.enable() # launch the hardware

print('hello 2')
print('mem used max:')
mem.max()

while True:
    print('flowing')
    rgb.flow() # let RGB flow

这个例程可以驱动板载的4个 RGB 流水灯~

_images/205338_ae2e2de2_5521445.png

2.1.6.5. LCD

还有一个 LCD 的例程,可以在 LCD 上面显示一个小方块,而你可以使用板载的四个按键控制小方块运动~

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import PikaStdLib
import machine

lcd = machine.LCD()
lcd.init()
lcd.clear('white') # init LCD set background to white
mem = PikaStdLib.MemChecker()
key = machine.KEY() # new a KEY object
key.init()
time = machine.Time()
h = 10
w = 10
x = 10
y = 10 #Used to represent the height, width, and coordinates of small squares
x_last = x
y_last = y #Record the last location and use it for erasure
is_update = 0 #A flag variable that controls the refresh screen
print('mem used max:')
mem.max()
lcd.fill(x, y, w, h, 'blue') #Draw small blue squares
while True:
    key_val = key.get() # Gets the value of the key
    if key_val != -1:
        x_last = x
        y_last = y
        is_update = 1 #Start the refresh
    if key_val == 0:
        x = x + 5 #Change the coordinates of small squares
    if key_val == 1:
        y = y - 5
    if key_val == 2:
        y = y + 5
    if key_val == 3:
        x = x - 5
    if is_update: #Refresh the screen
        is_update = 0
        lcd.fill(x_last, y_last, w, h, 'white') #Erase off the previous position
        lcd.fill(x, y, w, h, 'blue') #Draw the new location

当你熟悉了 LCD 驱动之后,可以试试自己开发小游戏哦~

2.1.7. 交互式运行

main.py 执行完毕后,就会进入交互式运行,因此只要取消 main.py 中的 while True :,使其能够执行完退出,就可以进入交互式运行。

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交互式运行支持单行,多行输入,和通用 Python 用法一致。建议使用 PuTTY 串口终端。

输入 exit() 则会直接重启系统。

[注意]

  1. 固件版本需要不低于 v1.3.2

  2. 如果使用 PuTTY 终端无法正常运行,请使用 XCOM。

  3. 在终端中应全部使用英文输入法。

  4. 缩进应使用 4 个空格,不要使用 TAB 键。

2.1.8. LCD 屏幕安装

  1. 参考下图焊接长脚排母

_images/1641957159752-18f9f608-8389-4a43-9c1d-ea6ce44c3e4a.png

  1. 插上屏幕,参考绿色小旗的方向,屏幕能亮就说明插的方向是对的,插反了不会亮

_images/1641957159517-c3adbb12-118a-4c9f-9662-c1801df59276.png

2.1.8.1. 使用固件下载 Python 程序

固件在编译时会加载 pikascript/main.py 作为默认 Python 程序。

2.1.9. 常见问题

1 模块找不到

模块的命名有变化,更新固件即可。

2 工程编译报错,缺少文件:

工程需要远程拉取模块和预编译,需要先运行 pikascript/pikaPackage.exe 和 pikascript/rust-msc-win10-latest.exe 再编译工程。

2.1.10. 原理图

2.1.10.1. Lite 青春版

_images/1641204367325-7c0751ac-7fe8-4029-a4c2-ee6ebb1e2733.png

2.1.10.2. Pro 专业版

_images/1641733841411-d3a3ed0f-4609-49eb-9985-b3a635e72b51.png

2.1.10.3. Plus 顶配版

_images/1641733943438-bdd0d52f-1e34-4a8e-a3bb-c53508ce4fc1.png

2.1.10.4. LCD

_images/1645715736921-0dcd26b4-732b-42bf-b17a-1ef3ce3d3ea6.png