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標題: MicroPython技術及應用前景介紹 [打印本頁]

作者: bodasister 時間: 2019-1-19 09:38
標題: MicroPython技術及應用前景介紹
1 Micropython技術是什么？

MicroPython極精簡高效的實現了Python3語言。它包含Python標準庫的一小部分，能在單片機和受限環境中運行。

1.1 MicroPython發展

由劍橋大學的理論物理學家喬治.達明設計，遵循MIT許可協議，與Arduino類似，擁有自己的解析器、編譯器、虛擬機和類庫等，MicroPython更強大。目前它支持基于32-bit的ARM處理器，比如STM32F405、STM32f407等，也就是說ARM處理器STM32F405上直接可運行Python語言，用Python語言來控制單片機。在單片機上能運行Python，實際上Python已經完全脫離系統，也就是說，你可以通過Python腳本語言開發單片機程序。

1.2 MicroPython支持的芯片

支持的mcu系列有：stm32f405、stm32f407，也支持esp8266，接下來會增強stm32f103和esp32的穩定性，芯片將會擴展到FPGA和A7。

1.3 MicroPython固件

固件就是寫入EROM（可擦寫只讀存儲器）或EEPROM(電可擦可編程只讀存儲器)中的程序。是指設備內部保存的設備“驅動程序”，通過固件，操作系統才能按照標準的設備驅動實現特定機器的運行動作，比如光驅、刻錄機或手機等都有內部固件。

主要由以下構成：
py/--核心python實現，包括編譯器、運行時和核心庫。
mpy cross/--用于將腳本轉換為預編譯字節碼的Micropyhon交叉編譯器。
ports/unix/--在unix上運行的微星版本。
ports/stm32/--運行在Pyboard和類似的stm32板上的Micropyhon版本（使用st的cube-hal驅動程序）。
ports/minimal/--最小的Micropython端口。
tests/--測試框架和測試腳本。
docs/——sphinx格式的用戶文檔。呈現的HTML文檔可在tpyboard上找到。

其他組件
ports/bare-arm/--用于ARM MCU的最小MicroPython版本。主要用于控制代碼大小。
ports/teensy/--運行在teensy 3.1上的MicroPython版本（初步但功能正常）。
ports/pic16bit/--16位pic微控制器的MicroPython版本。
ports/cc3200/--在TI的cc3200上運行的Micropython版本。
ports/esp8266/--運行在espressf的esp8266 soc上的MicroPython版本。
ports/esp32/--運行在espressf的esp32 soc上的MicroPython版本。
ports/nrf/--在nrf51和nrf52 mcu上運行的MicroPython版本。
extmod/--在C中實現的附加（非核心）模塊。
tools/--各種工具
example/--幾個Python腳本示例。
Micropython當前最新版本是1.94，TPYBoard增加了顯示屏，紅外等常用接口驅動程序，可以直接使用這些設備。

1.4 TPYBoard是什么？

TPYBoard是一塊能裸機運行MicroPython的緊湊型電路板，提供了用于控制各種單片機接口的底層Python操作系統。它是蘿卜設計一塊支持MicroPython的開發板。
MicroPython包含了諸如交互式提示，任意精度整數，關閉，列表解析，生成器，異常處理等高級功能。適合運行在只有256k的代碼空間和16k的RAM的芯片上。MicroPython旨在盡可能與普通Python兼容，讓您輕松將代碼從桌面傳輸到微控制器或嵌入式系統。

當前TPYBoard有

V10x—主要是基礎的TPYBoard開發板。
V201—局域網通信，有LAN網口的TPYBoard開發板。
V202—wifi通信，支持wifi模塊的TPYBoard開發板。
V702—遠距離通信的，支持SIM卡的TPYBoard開發板。

2、MicroPython能干什么

既然MicroPython是用Python語言能來控制單片機，那么單片機能做什么基本能反映出它能做什么。還是讓我們一起看一下單片機能干什么？

2.1 智能儀器

單片機具有體積小、功耗低、控制功能強、擴展靈活、微型化和使用方便等優點，廣泛應用于儀器儀表中，結合不同類型的傳感器，可實現諸如電壓、電流、功率、頻率、濕度、溫度、流量、速度、厚度、角度、長度、硬度、元素、壓力等物理量的測量。采用單片機控制使得儀器儀表數字化、智能化、微型化，且功能比起采用電子或數字電路更加強大。例如精密的測量設備（電壓表、功率計，示波器，各種分析儀）。
2.2 工業控制
單片機具有體積小、控制功能強、功耗低、環境適應能力強、擴展靈活和使用方便等優點，用單片機可以構成形式多樣的控制系統、數據采集系統、通信系統、信號檢測系統、無線感知系統、測控系統、機器人等應用控制系統。例如工廠流水線的智能化管理，電梯智能化控制、各種報警系統，與計算機聯網構成二級控制系統等。在工業疏水閥檢測已經的到了實質性推廣應用。
2.3 家用電器
現在的家用電器廣泛采用了單片機控制，從電飯煲、洗衣機、電冰箱、空調機、彩電、其他音響視頻器材、再到電子秤量設備和白色家電等。
2.4 網絡和通信
現代的單片機普遍具備通信接口，可以很方便地與計算機進行數據通信，為在計算機網絡和通信設備間的應用提供了極好的物質條件，現在的通信設備基本上都實現了單片機智能控制，從手機，電話機、小型程控交換機、樓宇自動通信呼叫系統、列車無線通信、再到日常工作中隨處可見的移動電話，集群移動通信，無線電對講機等。
2.5 醫用設備領域
單片機在醫用設備中的用途亦相當廣泛，例如醫用呼吸機，各種分析儀，監護儀，超聲診斷設備及病床呼叫系統等等。
2.6 模塊化系統
某些專用單片機設計用于實現特定功能，從而在各種電路中進行模塊化應用，而不要求使用人員了解其內部結構。如音樂集成單片機，看似簡單的功能，微縮在純電子芯片中（有別于磁帶機的原理），就需要復雜的類似于計算機的原理。如：音樂信號以數字的形式存于存儲器中（類似于ROM），由微控制器讀出，轉化為模擬音樂電信號（類似于聲卡）。在大型電路中，這種模塊化應用極大地縮小了體積，簡化了電路，降低了損壞、錯誤率，也方便于更換。
2.7 汽車電子
單片機在汽車電子中的應用非常廣泛，例如汽車中的發動機控制器，基于CAN總線的汽車發動機智能電子控制器、GPS導航系統、abs防抱死系統、制動系統、胎壓檢測等。
2.8 其他
單片機在工商、金融、科研、教育、電力、通信、物流和國防航空航天等領域都有著十分廣泛的用途。

3 MicroPython的應用

蘿卜電子致力于MicroPython在國內的普及和推廣，是專業的MicroPython培訓和應用專家。蘿卜電子除了TPYBoard開發板系列，在MicroPython的青少年編程領域以及工業應用領域都獲得了實質性進展并取得了不俗成績。

3.1 TMS無線疏水閥檢控系統

TMS疏水閥檢測系統將MicroPython成功應用到工業領域，是真正意義上的智能化疏水閥在線監測系統。系統利用壓電振動檢測，實現實時閥門泄漏的定量監測，準確判斷系統中泄漏點和泄漏狀態。TMS疏水閥無線監測系統能高效地監測和診斷蒸汽疏水閥的工作狀況，以防止因泄漏造成能源損失去。
TMS無線疏水閥檢控系統現已在蒙牛乳業, 青島雙星, 萬達寶通, 飛鶴乳業, 遵義煙廠, 貴定煙廠等企業成功安裝上線。

3.2 學科編程教育

蘿卜教育學科式編程始終以“代碼編程”教育為主要目標，從課程入門階段便引導孩子脫離“積木式拖拽編程”思維模式，逐步形成“面向對象代碼編程”思想。不僅教會孩子編程，更多的是不斷地激發孩子的潛能，讓孩子利用編程思維，創新、高效、全面地解決實際生活中的問題，增強孩子在人工智能時代的競爭能力。

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