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MicroPython_ESP8266_IoT——第二回 緻敬點燈（一切從點燈開始）

第二回 緻敬點燈（一切從點燈開始）

續接上回，接着折騰，接着學。

ESP8266通用資訊

ESP8266是Espressif Systems推出的一種流行的，具有WiFi功能的片上系統（SoC）。相關的Datasheet可以在這裡下載下傳 （密碼參考第一回内容）。

MicroPython for ESP8266庫（應該叫方法）中的Pin number都是基于ESP8266的晶片，而不是ESP8266子產品引出的引腳（意思就是不是那焊接的兩排排針的序号）。在網絡上找到了一張适配的引腳接線圖（花了好長時間），可以适配于ESP8266子產品和ESP8266的晶片，這張圖放的是原圖，可以直接下載下傳儲存：

MicroPython_ESP8266_IoT——第二回 緻敬點燈（一切從點燈開始）

為了後面使用友善，下裡提供一些技術規格：

  • CPU頻率：80 MHz，可以超頻至160 MHz（是不是一聽到超頻就激動滿滿）；
  • 總可用RAM：94KB（部分預留給系統）；
  • 外部FlashROM：存放程式和資料，通過SPI燒錄FLash，目前子產品挂在的胃4 MB；
  • GPIO：16 + 1（GPIOs 可複用為其他功能，包括外部FlashROM，UART，深睡喚醒等等）；
  • UART：一組收發UART（無硬體握手協定），一組隻有TX的UART；
  • SPI：2組SPI接口（一組用于FlashROM）；
  • I2C：無外部I2C（在任何引腳上均可以實作）；
  • 程式設計：使用UART的Boot ROM引導程式。

内部資源限制

ESP8266晶片的片上資源非常有限（RAM），是以建議避免配置設定太多的容量給對象（list清單，dictionaries字典），使用完檔案系統，sockets等要注意及時關閉。

關于ESP8266啟動程序，Real-time clock，Sockets 和 WiFi buffer 溢出，SSL/TLS限制的資訊，可參考官方文檔 ，此處不再贅述。

電腦識别序列槽

将ESP8266子產品通過MicroUSB線纜，與PC連接配接。預設此時已經完成了ESP8266子產品的上電操作。

電腦端應該已經識别了ESP8266子產品上的序列槽晶片，如果在資料總管中看到對應的COM口出現感歎号，就必須要安裝序列槽相關驅動了（這個之前有提到過）。下圖所示的狀态就是已經識别并成功安裝驅動：

MicroPython_ESP8266_IoT——第二回 緻敬點燈（一切從點燈開始）

也可以在CMD控制台中輸入

mode

指令：

C:\Users\Administrator>mode

控制台中就會列舉出已經連接配接的序列槽，如下圖所示：

MicroPython_ESP8266_IoT——第二回 緻敬點燈（一切從點燈開始）

序列槽波特率修改方式

序列槽波特率如果不是115200，可以在裝置管理器中進行修改，操作步驟如下（這個GIF制作的設定不動的顔色預設為綠色，不過不影響内容表達）：

MicroPython_ESP8266_IoT——第二回 緻敬點燈（一切從點燈開始）

擷取和燒錄固件

擷取固件

固件（firmware）可以了解為電腦的系統，有三種版本，适配不同的外挂Flash大小；本系列ESP8266子產品外挂Flash大小為4M，是以可以選用Stable firmware，這裡是下載下傳位址 （如果無法下載下傳或下載下傳過慢，之前的LZ網盤連接配接裡面也有此固件下載下傳）選擇最新版的即可：

  • esp8266-20200911-v1.13.bin (elf, map) (latest)

燒錄固件

需要使用esptool工具來燒錄剛才下載下傳好的固件。

安裝esptool

在CMD控制台中使用

pip

工具安裝esptool。pip為Python解釋器的工具，此處使用python 3，對應指令應修改為：

pip3 install esptool

如果提示pip需要更新，可按照提示指令将pip更新為最新版本。

安裝好之後鍵入

esptool.py version

，可以檢視目前工具版本：

C:\Users\Administrator>esptool.py version
esptool.py v2.6
2.6

這樣，就可以愉快的使用此工具進行ESP8266的固件燒錄了。

擦除Flash

可以使用這樣的指令清除ESP8266子產品上flash内容（現在端口修改為COM8）：

esptool.py --port COM8 erase_flash

如果擦除成功控制台會出現下面的提示：

C:\Python3\Lib\site-packages>esptool.py --port COM8 erase_flash
esptool.py v2.6
Serial port COM8
Connecting....
Detecting chip type... ESP8266
Chip is ESP8266EX
Features: WiFi
MAC: b4:e6:2d:34:ae:9d
Uploading stub...
Running stub...
Stub running...
Erasing flash (this may take a while)...
Chip erase completed successfully in 9.2s
Hard resetting via RTS pin...

C:\Python3\Lib\site-packages>

如果指令行執行一直顯示

serial.serialutil.SerialException: could not open port 'COM8': PermissionError(13, '拒絕通路。', None, 5)

，有兩點建議：

  1. 指令行切換到esptool.py的安裝目錄：

    C:\Python3\Lib\site-packages>

     ;
  2. 重新對ESP8266子產品重新上電。

直至出現燒錄，結束之後可以通過闆載的

RST

按鈕進行複位。

可以燒錄啦

接着剛才的目錄，将firmware檔案

esp8266-20200911-v1.13.bin

拷貝到該目錄下，在控制台中執行：

esptool.py --port COM8 --baud 460800 write_flash --flash_size=detect 0 esp8266-20200911-v1.13.bin

成功安裝将得到的結果如下：

C:\Python3\Lib\site-packages>esptool.py --port COM8 --baud 460800 write_flash --flash_size=detect 0 esp8266-20200911-v1.13.bin
esptool.py v2.6
Serial port COM8
Connecting....
Detecting chip type... ESP8266
Chip is ESP8266EX
Features: WiFi
MAC: b4:e6:2d:34:ae:9d
Uploading stub...
Running stub...
Stub running...
Changing baud rate to 460800
Changed.
Configuring flash size...
Auto-detected Flash size: 4MB
Flash params set to 0x0040
Compressed 638928 bytes to 419659...
Wrote 638928 bytes (419659 compressed) at 0x00000000 in 9.4 seconds (effective 541.1 kbit/s)...
Hash of data verified.

Leaving...
Hard resetting via RTS pin...

C:\Python3\Lib\site-packages>

而且， 燒錄成功預設ESP8266處于AP狀态，也就是說可以打開手機或電腦WIFI搜尋，搜尋到以MicroPython-xxxxxx形式存在的WIFI，這種連接配接方式作用于下一小節，通過WIFI連接配接REPL prompt。

如果未能成功安裝，詳細的排查方案參考這裡解決安裝問題 。筆者提供兩個檢查方法：

  1. 檢查指令行格式是否正确；
  2. 檢查檢查端口是否識别，可以先進行擦除，擦除成功後緊接着進行燒錄；

固件燒錄成功，也就意味着已經安裝好解釋器了，可以對輸入的Python指令行或腳本進行解釋了，那麼如何使用這個解釋器呢？

使用REPL prompt

REPL(Read Evaluate Print Loop)，可以了解為循環讀取評估闆資訊。ESP8266子產品就可以通過這互動了解内部的MicroPython程式或者指令行操作。可以通過UART序列槽或者WIFI進行連接配接。

本系列隻介紹UART連接配接，WIFI連接配接可自行檢視WebREPL - a prompt over WiFi 。

UART prompt

REPL始終映射的是UART0外設，ESP8266的GPIO1為TX，GPIO3為RX，波特率為1152000。

本系列的ESP8266子產品上有序列槽晶片，是以可以通過MicrUSB線纜直接連接配接電腦。

在Windows，本系列選用的是

Tera Term

工具，這裡留下Tera Term下載下傳位址正如前面所述，也可以使用其他帶有序列槽接受和發送的軟體。

打開軟體，設定好COM8和波特率，按下ESP8266子產品的

RST

按鍵，即可擷取資訊：

MicroPython v1.13 on 2020-09-11; ESP module with ESP8266
Type "help()" for more information.
>>>

這樣就是熟悉的界面，類似于Python的解釋器樣式，就可以使用Python的指令行操作：

MicroPython_ESP8266_IoT——第二回 緻敬點燈（一切從點燈開始）

嗯嗯，可以在這裡試一試Python相關的指令行操作，熟悉之後，就可以點燈啦！

點燈大法

ESP8266子產品預設闆載GPIO2連接配接了一顆LED燈（本系列是藍色的燈）。可以控制GPIO2來改變燈的狀态，鍵入如下Code，以下示意帶逐行解釋，實際操作不需要輸入

#

以及該行後面内容：

>>> import machine		# 導入machine
>>> pin = machine.Pin(2, machine.Pin.OUT)		#定義引腳2為輸出類型，名稱為pin
>>> pin.on()		# pin引腳打開（輸出高電平）
>>> pin.off()		# pin引腳關閉（輸出低電平）
>>>

如果操作正常，就應該能看到ESP8266子產品上的燈亮起；上述

pin.on()

和

pin.off()

的狀态與本系列的LED燈的控制相反，這個取決于LED在闆子上的連接配接方式，不必過多糾結。

循環點燈

在這個REPL pormpt指令行中，支援很多正常操作如：

  • 上鍵下鍵，擷取輸入曆史；
  • Tab自動補全；
  • 函數，方法定義自動換行續航，縮進；
  • Ctrl - E進入特殊粘貼模式，可以粘貼一段Code；

那麼就可以定義一個LED跳轉的函數，進行循環電燈的操作：

>>> import machine
>>> pin = machine.Pin(2, machine.Pin.OUT)
>>> pin.on()
>>> pin.off()
>>> def toggle(p):
...     p.value(not p.value())
...
>>> toggle(pin)
>>> toggle(pin)
>>> import time
>>> while True:
...     toggle(pin)
...     time.sleep_ms(500)
...

ESP8266子產品GPIO2被驅動閃爍的實際效果圖如下：

MicroPython_ESP8266_IoT——第二回 緻敬點燈（一切從點燈開始）

這個時候肯定是極大的喜悅。

這種指令行進行code編寫，在學習的時候比較友善；但是如果程式内容比較多，還是通過腳本檔案結構清晰，友善，第四回會介紹通過更新MicroPython腳本檔案的形式進行程式編寫。

通過配置GPIO為PWM輸出，也可以實作LED的呼吸狀态，在第三回，介紹PWM驅動的時候會嘗試。

結束語

第二回的内容比較重要，雖然是簡單的點燈，但可以将整個燒錄流程，REPL prompt方式熟悉。

接着就是第三回，學習其他常用的驅動方法。

2020-12-20；

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