【雕爷学编程】MicroPython手册之 ESP32

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【雕爷学编程】MicroPython手册之 ESP32

2024-01-08 04:59| 来源: 网络整理| 查看: 265

在这里插入图片描述 MicroPython是为了在嵌入式系统中运行Python 3编程语言而设计的轻量级版本解释器。与常规Python相比，MicroPython解释器体积小(仅100KB左右)，通过编译成二进制Executable文件运行，执行效率较高。它使用了轻量级的垃圾回收机制并移除了大部分Python标准库，以适应资源限制的微控制器。

MicroPython主要特点包括: 1、语法和功能与标准Python兼容,易学易用。支持Python大多数核心语法。 2、对硬件直接访问和控制,像Arduino一样控制GPIO、I2C、SPI等。 3、强大的模块系统,提供文件系统、网络、图形界面等功能。 4、支持交叉编译生成高效的原生代码,速度比解释器快10-100倍。 5、代码量少,内存占用小,适合运行在MCU和内存小的开发板上。 6、开源许可,免费使用。Shell交互环境为开发测试提供便利。 7、内置I/O驱动支持大量微控制器平台，如ESP8266、ESP32、STM32、micro:bit、掌控板和PyBoard等。有活跃的社区。

MicroPython的应用场景包括: 1、为嵌入式产品快速构建原型和用户交互。 2、制作一些小型的可 programmable 硬件项目。 3、作为教育工具,帮助初学者学习Python和物联网编程。 4、构建智能设备固件,实现高级控制和云连接。 5、各种微控制器应用如物联网、嵌入式智能、机器人等。

使用MicroPython需要注意: 1、内存和Flash空间有限。 2、解释执行效率不如C语言。 3、部分库函数与标准版有差异。 4、针对平台优化语法,订正与标准Python的差异。 5、合理使用内存资源,避免频繁分配大内存块。 6、利用原生代码提升速度关键部位的性能。 7、适当使用抽象来封装底层硬件操作。

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总体来说,ESP32-S3在功耗、硬件资源和功能支持方面进行了优化，非常适合作为低功耗物联网设备的处理平台。相比ESP32，ESP32-S3在无线、安全性和稳定性等方面有所提升。

1、搭载 Xtensa® 32 位 LX7 双核处理器，主频 240 MHz，内置 512 KB SRAM (TCM)，具有 45 个可编程 GPIO 管脚和丰富的通信接口。 2、支持更大容量的高速 Octal SPI flash 和片外 RAM，支持用户配置数据缓存与指令缓存。 3、加入了用于加速神经网络计算和信号处理等工作的向量指令 (vector instructions)，性能对比 ESP32 有可观的提升。 4、集成 2.4 GHz Wi-Fi (802.11 b/g/n)，支持 40 MHz 带宽；其低功耗蓝牙子系统支持 Bluetooth 5 (LE) 和 Bluetooth Mesh，可通过 Coded PHY 与广播扩展实现远距离通信。它还支持 2 Mbps PHY，用于提高传输速度和数据吞吐量。 5、外设新增 LCD 接口、USB、SD/MMC 主机控制器和 TWAI TM 控制器等常用外设接口。 6、拥有完善的安全机制和保护措施，支持基于 AES-XTS 算法的 flash 加密、基于 RSA 算法的安全启动、数字签名和 HMAC。还新增了一个“世界控制器 (World Controller)”模块，提供了两个互不干扰的执行环境，实现可信执行环境或权限分离机制。

在这里插入图片描述 MicroPython的ESP32-S3芯片具备3.2寸LCD显示屏（电阻触摸）的驱动功能，以下是关于其主要特点、应用场景和需要注意的事项的详细解释：

主要特点：

3.2寸LCD显示屏：ESP32-S3的3.2寸LCD显示屏具有适中的尺寸，可提供较大的显示区域，适合显示图形、文本和用户界面等内容。

电阻触摸功能：此LCD显示屏具备电阻触摸功能，可以实现基本的触摸操作，如点击、滑动和手势识别。用户可以通过触摸屏与设备进行交互，实现用户界面的操作和控制。

易于使用：ESP32-S3的3.2寸LCD显示屏通过MicroPython编程进行控制，提供简化的API接口。用户可以使用少量的代码实现显示内容的更新、触摸事件的处理等功能。

应用场景：

嵌入式系统：ESP32-S3的3.2寸LCD显示屏适用于各种嵌入式系统应用。开发人员可以使用LCD显示屏来展示设备状态、监控数据、图形界面等信息，提供更直观和友好的用户体验。

智能家居控制面板：LCD显示屏可以作为智能家居控制面板的显示设备。用户可以通过触摸屏操作界面来控制家居设备，如调节灯光亮度、控制温度、播放音乐等，实现智能家居的控制和管理。

工业控制和自动化：ESP32-S3的3.2寸LCD显示屏适用于工业控制和自动化应用。它可以作为人机界面的一部分，显示设备状态、报警信息、生产数据等，并支持触摸操作，方便用户进行操作和监控。

需要注意的事项：

引脚配置：在使用LCD显示屏时，需要正确配置与显示屏通信的引脚。ESP32-S3芯片具有特定的引脚用于LCD显示屏驱动功能，需要根据芯片规格和显示屏要求进行正确的引脚配置。

分辨率和显示效果：LCD显示屏具有特定的分辨率，用户在使用时需要根据显示屏的分辨率进行图形和文本的设计。合理的分辨率选择和显示效果优化可以提供更好的用户体验。

触摸校准：电阻触摸屏需要进行触摸校准，以确保准确的触摸位置和操作响应。在使用LCD显示屏时，需要进行触摸校准，并在程序中进行相应的触摸事件处理。

电源供应：LCD显示屏需要适当的电源供应来提供足够的电流。在设计中，需要确保电源能够满足所连接的LCD显示屏的电流需求。

综上所述，MicroPython的ESP32-S3的3.2寸LCD显示屏（电阻触摸）具有适中的尺寸和电阻触摸功能。它适用于嵌入式系统、智能家居控制面板和工业控制和自动化等应用场景。在使用LCD显示屏时，需要注意引脚配置、分辨率和显示效果、触摸校准以及电源供应等方面的问题，以确保正确的通信和良好的用户体验。

案例一：显示当前时间

from machine import I2C, Pin import ssd1306 import time # 初始化I2C接口 i2c = I2C(scl=Pin(4), sda=Pin(5)) # 创建SSD1306对象 lcd = ssd1306.SSD1306_I2C(128, 64, i2c) while True: # 获取当前时间 current_time = time.localtime() hour = current_time[3] minute = current_time[4] second = current_time[5] # 清空屏幕 lcd.fill(0) # 在屏幕上显示时间 lcd.text("Time:", 0, 0) lcd.text(str(hour).zfill(2) + ":" + str(minute).zfill(2) + ":" + str(second).zfill(2), 0, 10) # 更新屏幕显示 lcd.show() # 等待1秒 time.sleep(1)

要点解读：导入所需的库，包括machine、ssd1306和time。初始化I2C接口，用于连接ESP32-S3的LCD显示屏。创建一个SSD1306对象，用于操作LCD显示屏。使用while True循环不断获取当前时间，并显示在屏幕上。使用lcd.fill(0)清空屏幕。使用lcd.text()方法在屏幕上显示时间。使用lcd.show()更新屏幕显示。使用time.sleep(1)等待1秒后再次获取时间。

案例二：显示欢迎信息

from machine import I2C, Pin import ssd1306 import time # 初始化I2C接口 i2c = I2C(scl=Pin(4), sda=Pin(5)) # 创建SSD1306对象 lcd = ssd1306.SSD1306_I2C(128, 64, i2c) while True: # 清空屏幕 lcd.fill(0) # 在屏幕上显示欢迎信息 lcd.text("Welcome!", 0, 0) # 更新屏幕显示 lcd.show() # 等待1秒 time.sleep(1)

要点解读：与案例一类似，首先导入所需的库，然后初始化I2C接口和创建SSD1306对象。使用while True循环不断在屏幕上显示欢迎信息。使用lcd.fill(0)清空屏幕。使用lcd.text()方法在屏幕上显示欢迎信息。使用lcd.show()更新屏幕显示。使用time.sleep(1)等待1秒后再次显示欢迎信息。

案例三：显示温度传感器数据

from machine import I2C, Pin import ssd1306 import time # 初始化I2C接口 i2c = I2C(scl=Pin(4), sda=Pin(5)) # 创建SSD1306对象 lcd = ssd1306.SSD1306_I2C(128, 64, i2c) # 假设已经连接了温度传感器，这里用一个模拟函数代替实际的温度读取 def read_temperature(): return 25.5 while True: # 读取温度数据 temperature = read_temperature() # 清空屏幕 lcd.fill(0) # 在屏幕上显示温度数据 lcd.text("Temperature:", 0, 0) lcd.text(str(temperature) + " C", 0, 10) # 更新屏幕显示 lcd.show() # 等待1秒 time.sleep(1)

要点解读：与案例一类似，首先导入所需的库，然后初始化I2C接口和创建SSD1306对象。使用read_temperature()函数模拟读取温度传感器的数据。实际应用中需要替换为实际的温度读取函数。使用while True循环不断读取温度数据并在屏幕上显示。使用lcd.fill(0)清空屏幕。使用lcd.text()方法在屏幕上显示温度数据。使用lcd.show()更新屏幕显示。使用time.sleep(1)等待1秒后再次读取温度数据。

案例四：显示一个简单的图形

from machine import Pin from utouch import UTouch from uGFX import uGFX # 设置引脚 lcd_reset = Pin(25, Pin.OUT) lcd_cs = Pin(15, Pin.OUT) lcd_dc = Pin(13, Pin.OUT) lcd_backlight = Pin(33, Pin.OUT) # 初始化触摸屏 t = UTouch(1) # 假设我们使用的是串口1 t.init() # 初始化LCD lcd = uGFX(lcd_reset, cs=lcd_cs, dc=lcd_dc, backlight=lcd_backlight) lcd.init() lcd.clear(0xFF) # 清屏 # 画一个圆形 lcd.circle(100, 100, 50) # 在(100,100)位置画一个半径为50的圆形 lcd.draw(t) # 将触摸屏的数据绘制到LCD上

解读：这个程序用于在LCD显示屏上绘制一个简单的图形。首先，我们定义了用于连接LCD显示屏和触摸屏的引脚（在这个例子中，我们使用了多个引脚）。然后，我们初始化了触摸屏和LCD显示屏。最后，我们在LCD显示屏上画了一个圆形，并将触摸屏的数据绘制到LCD上。

案例五：使用触摸屏控制LCD显示内容

from machine import Pin from utouch import UTouch from uGFX import uGFX import time # 设置引脚 lcd_reset = Pin(25, Pin.OUT) lcd_cs = Pin(15, Pin.OUT) lcd_dc = Pin(13, Pin.OUT) lcd_backlight = Pin(33, Pin.OUT) # 初始化触摸屏 t = UTouch(1) # 假设我们使用的是串口1 t.init() # 初始化LCD lcd = uGFX(lcd_reset, cs=lcd_cs, dc=lcd_dc, backlight=lcd_backlight) lcd.init() lcd.clear(0xFF) # 清屏 while True: x, y = t.get() # 获取触摸屏的坐标数据 if x is not None and y is not None: # 如果获取到了有效的坐标数据... lcd.text("(%d,%d)" % (x, y), 10, 10) # 在LCD显示屏上显示坐标数据 time.sleep(0.5) # 等待0.5秒，然后再次检测触摸屏数据

解读：这个程序使用了一个循环来持续监测触摸屏的坐标数据。如果获取到了有效的坐标数据（即，触摸屏被点击或触摸），程序将把坐标数据显示在LCD显示屏上。注意，您需要在实际代码中添加更多的逻辑来处理不同的触摸事件（例如，点击、滑动等）。这个示例只是一个基本的演示。

案例六：在LCD显示屏上显示图片和文字

from machine import Pin from utouch import UTouch from uGFX import uGFX, image16bitToGIF, Point, GRect, GFXfontfreesans48pt8b, GFXfontfreesans32pt8b import os # 设置引脚 lcd_reset = Pin(25, Pin.OUT) lcd_cs = Pin(15, Pin.OUT) lcd_dc = Pin(13, Pin.OUT) lcd_backlight = Pin(33, Pin.OUT) # 初始化触摸屏 t = UTouch(1) # 假设我们使用的是串口1 t.init() # 初始化LCD lcd = uGFX(lcd_reset, cs=lcd_cs, dc=lcd_dc, backlight=lcd_backlight) lcd.init() lcd.clear(0xFF) # 清屏 # 读取BMP文件并转换为GIF格式 bmp_file = 'example.bmp' # 假设我们有一个名为example.bmp的16位BMP图像文件 if os.path.exists(bmp_file): # 检查文件是否存在 img = image16bitToGIF(bmp_file) # 将BMP文件转换为GIF格式 if img is not None: # 如果转换成功 # 在LCD显示屏上显示GIF图像 lcd.image(img, 0, 0) # 在屏幕左上角显示图像，坐标为(0, 0) # 显示文字 text = 'Hello, world!' # 假设我们要在LCD显示屏上显示的文字是"Hello, world!" font = GFXfontfreesans48pt8b # 使用48点大小的字体库 if font is not None: # 如果字体库加载成功 text_width, text_height = lcd.textsize(text, font) # 获取文字的宽度和高度 # 将文字显示在LCD显示屏的中央位置 lcd.text(text, (lcd.width - text_width) // 2, (lcd.height - text_height) // 2, font)

在上述示例代码中，我们首先初始化了触摸屏和LCD显示屏。然后，我们使用image16bitToGIF函数将16位BMP图像转换为GIF格式，并使用lcd.image方法将转换后的图像显示在LCD显示屏上。最后，我们使用GFXfontfreesans48pt8b字体库将文字显示在LCD显示屏的中央位置。需要注意的是，在实际使用中，需要根据具体的应用场景和硬件设备进行相应的调整和优化。例如，需要根据LCD显示屏的分辨率和显示效果来选择合适的字体和图像大小，同时也需要根据硬件设备的性能和内存限制等因素来优化程序的运行效率和稳定性。

案例七：使用ILI9341驱动程序显示图像和接收电阻触摸输入：

import machine import ili9341 import time # 配置LCD显示屏引脚 lcd_pin_cs = machine.Pin(5, machine.Pin.OUT) lcd_pin_dc = machine.Pin(4, machine.Pin.OUT) lcd_pin_rst = machine.Pin(16, machine.Pin.OUT) lcd_pin_mosi = machine.Pin(23, machine.Pin.OUT) lcd_pin_clk = machine.Pin(18, machine.Pin.OUT) # 创建ILI9341对象 lcd = ili9341.ILI9341( spihost=machine.SPI(1), cs=lcd_pin_cs, dc=lcd_pin_dc, rst=lcd_pin_rst, mosi=lcd_pin_mosi, clk=lcd_pin_clk ) # 显示图像和接收触摸输入 while True: # 在LCD上绘制图像 lcd.fill(ili9341.BLACK) lcd.text('Hello, World!', 20, 20, ili9341.WHITE) lcd.show() # 接收触摸输入 touch = lcd.get_touch() if touch is not None: x, y = touch print("Touch position: x={}, y={}".format(x, y)) time.sleep(0.1)

要点解读：该代码片段演示了如何使用MicroPython在ESP32-S3上使用ILI9341驱动程序控制3.2寸LCD显示屏，并接收电阻触摸输入。使用machine.Pin()函数配置LCD显示屏引脚（例如CS引脚为GPIO 5，DC引脚为GPIO 4，RST引脚为GPIO 16，MOSI引脚为GPIO 23，CLK引脚为GPIO 18）。创建ili9341.ILI9341()对象并传入SPI参数和引脚参数，以创建ILI9341对象。在循环中，使用lcd.fill()和lcd.text()方法在LCD上绘制图像和文本。使用lcd.show()方法将绘制的内容显示在LCD上。使用lcd.get_touch()方法接收电阻触摸输入，并获取触摸位置坐标。使用time.sleep()函数控制循环的刷新间隔。

案例八：使用SSD1963驱动程序显示图像和接收电阻触摸输入：

import machine import ssd1963 import time # 配置LCD显示屏引脚 lcd_pin_cs = machine.Pin(5, machine.Pin.OUT) lcd_pin_rs = machine.Pin(4, machine.Pin.OUT) lcd_pin_rst = machine.Pin(16, machine.Pin.OUT) lcd_pin_wr = machine.Pin(23, machine.Pin.OUT) lcd_pin_rd = machine.Pin(18, machine.Pin.OUT) lcd_pins_db = [machine.Pin(pin, machine.Pin.OUT) for pin in [12, 13, 14, 15]] # 创建SSD1963对象 lcd = ssd1963.SSD1963( cs=lcd_pin_cs, rs=lcd_pin_rs, rst=lcd_pin_rst, wr=lcd_pin_wr, rd=lcd_pin_rd, db=lcd_pins_db ) # 初始化LCD显示屏 lcd.init() # 显示图像和接收触摸输入 while True: # 在LCD上绘制图像 lcd.fill_screen(ssd1963.BLACK) lcd.draw_string('Hello, World!', 20, 20, ssd1963.WHITE) lcd.display() # 接收触摸输入 touch = lcd.get_touch() if touch is not None: x, y = touch print("Touch position: x={}, y={}".format(x, y)) time.sleep(0.1)

请注意，以上案例只是为了拓展思路，可能存在错误或不适用的情况。不同的硬件平台、使用场景和MicroPython版本可能会导致不同的使用方法。在实际编程中，您需要根据您的硬件配置和具体需求进行调整，并进行多次实际测试。需要正确连接硬件并了解所使用的传感器和设备的规范和特性非常重要。对于涉及到硬件操作的代码，请确保在使用之前充分了解和确认所使用的引脚和电平等参数的正确性和安全性。

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