MicroPython內(nèi)核開發(fā)筆記：基于MM32F3微控制器

第1章MicroPython： 用Python對微控制器編程
1.1緣起
1.1.1一切源自Python
1.1.2從桌面系統(tǒng)到微控制器
1.1.3從業(yè)余愛好到商業(yè)項目
1.1.4Python與STEM學(xué)科
1.2微控制器軟件
1.2.1什么是微控制器
1.2.2為什么使用MicroPython
1.2.3為什么不是C
1.2.4匯編語言怎么樣
1.2.5BASIC語言怎么樣
1.2.6與樹莓派相比
1.3MicroPython支持的硬件
1.3.1第一塊MicroPython開發(fā)板
1.3.2ESP8266/ESP32開發(fā)板
1.3.3BBC Micro： Bit開發(fā)板
1.3.4Adafruit和支持CircuitPython的一些開發(fā)板
1.4MicroPython編程體驗
1.4.1REPL
1.4.2命令行工具
1.4.3MicroPython集成開發(fā)環(huán)境
1.4.4編寫MicroPython代碼
1.5MicroPython應(yīng)用場景
1.5.1驗證新產(chǎn)品原型設(shè)計
1.5.2驗證硬件系統(tǒng)
1.5.3編程教育
1.6本章小結(jié)
第2章準(zhǔn)備MicroPython開發(fā)環(huán)境
2.1MicroPython源碼
2.1.1獲得MicroPython的源代碼
2.1.2MicroPython源碼文件結(jié)構(gòu)分析
2.2基于Windows操作系統(tǒng)搭建MicroPython編譯環(huán)境
2.2.1安裝msys2基礎(chǔ)軟件包
2.2.2在msys2中安裝make
2.2.3在msys2中安裝Python
2.2.4在msys2中安裝GCC工具鏈
2.2.5在msys2中導(dǎo)入armnoneeabigcc
2.2.6編譯minimal工程驗證編譯工具鏈
2.3硬件平臺介紹
2.3.1MM32F3微控制器
2.3.2PLUSF3270開發(fā)板
2.3.3F3270最小系統(tǒng)實(shí)驗板
2.3.4POKTKE18F開發(fā)板
2.3.5MindSDK軟件包
2.4本章小結(jié)
第3章移植MicroPython最小工程
3.1MicroPython的最小工程
3.1.1minimal項目目錄下的文件
3.1.2從Makefile追溯編譯過程
3.2基于MM32F3微控制器移植minimal工程
3.2.1在lib目錄中添加MindSDK代碼
3.2.2在ports目錄中創(chuàng)建mm32f3項目目錄
3.3首次在MM32F3微控制器上運(yùn)行MicroPython
3.3.1下載可執(zhí)行文件到MM32F3微控制器
3.3.2驗證及演示程序
3.4本章小結(jié)
第4章MicroPython類模塊實(shí)現(xiàn)綜述
4.1基本的類模塊封裝模式
4.1.1新建類模塊的源文件
4.1.2編輯Makefile
4.1.3編譯運(yùn)行
4.2本章小結(jié)
第5章新建Pin類模塊
5.1新建硬件外設(shè)類模塊框架
5.2定義machine_pin_obj_t結(jié)構(gòu)
5.3在構(gòu)造函數(shù)中實(shí)現(xiàn)返回實(shí)例化對象
5.4在構(gòu)造函數(shù)中實(shí)現(xiàn)多種傳參方式指定實(shí)例化對象
5.5print()和call()
5.5.1print()方法
5.5.2call()方法
5.5.3其他基礎(chǔ)類屬性函數(shù)
5.6實(shí)驗
5.6.1向引腳輸出電平控制小燈亮滅
5.6.2讀取引腳電平獲取按鍵值
5.7本章小結(jié)
第6章移植utime類模塊
6.1utime類模塊簡介
6.2MicroPython自帶的utime類實(shí)現(xiàn)
6.3對接硬件定時器相關(guān)的函數(shù)實(shí)現(xiàn)
6.4在MicroPython中添加utime類模塊
6.5實(shí)驗
6.6本章小結(jié)
第7章移植SD卡類模塊實(shí)現(xiàn)文件系統(tǒng)
7.1VFS文件系統(tǒng)調(diào)用關(guān)系解析
7.1.1vfs_blockdev系列函數(shù)
7.1.2VFS統(tǒng)一文件系統(tǒng)API
7.2從文件系統(tǒng)中執(zhí)行Python腳本文件解析
7.2.1mp_lexer_new_from_file()
7.2.2mp_import_stat()和mp_builtin_open()
7.3對接硬件SD卡驅(qū)動程序
7.4新建SDCard類模塊
7.4.1make_new()
7.4.2read_blocks() & write_blocks()
7.4.3ioctl()
7.4.4創(chuàng)建SDCard類模塊的類型對象
7.4.5添加SDCard類
7.4.6更新Makefile
7.5調(diào)整MicroPython內(nèi)核支持文件系統(tǒng)
7.5.1改寫main()函數(shù)支持文件系統(tǒng)
7.5.2配置mpconfigport.h文件
7.6啟用uos類模塊
7.7實(shí)驗
7.7.1運(yùn)行來自SD卡的main.py
7.7.2在REPL中讀取main.py文件的內(nèi)容
7.7.3在文件系統(tǒng)中創(chuàng)建并寫入文件
7.7.4使用uos類模塊查看和刪除文件系統(tǒng)中的文件
7.8本章小結(jié)
第8章啟用浮點(diǎn)和數(shù)學(xué)計算模塊
8.1一些嘗試
8.2啟用浮點(diǎn)數(shù)和math數(shù)學(xué)計算模塊
8.2.1在mpconfigport.h文件中添加配置宏
8.2.2在Makefile中補(bǔ)充math函數(shù)的實(shí)現(xiàn)代碼
8.3僅啟用浮點(diǎn)數(shù)但不啟用math數(shù)學(xué)計算模塊
8.4啟用復(fù)數(shù)及cmath復(fù)數(shù)計算模塊
8.5實(shí)驗
8.5.1支持新功能產(chǎn)生代碼量變化的統(tǒng)計
8.5.2使用math模塊進(jìn)行計算
8.5.3使用cmath模塊進(jìn)行計算
8.5.4實(shí)現(xiàn)FFT計算過程
8.6本章小結(jié)
第9章新建DAC類模塊
9.1分析已有移植項目的范例實(shí)現(xiàn)
9.1.1print()方法
9.1.2write()方法
9.1.3make_new()方法與mdac_obj_t結(jié)構(gòu)體
9.2設(shè)計新建DAC類模塊
9.2.1一些新需求
9.2.2machine_dac_obj_t 
9.2.3make_new()和init()
9.2.4write_u16()
9.2.5call()
9.2.6print()
9.2.7machine_dac_type
9.2.8向MicroPython中添加新建DAC類模塊
9.3實(shí)驗
9.3.1使用DAC類模塊在引腳上輸出模擬電壓
9.3.2使用DAC輸出正弦波形
9.4本章小結(jié)
第10章新建ADC類模塊
10.1ADC類模塊的應(yīng)用模型
10.2ADC硬件外設(shè)模塊
10.2.1關(guān)于ADC硬件轉(zhuǎn)換器的觸發(fā)機(jī)制
10.2.2考慮轉(zhuǎn)換隊列的情況
10.3新建ADC類模塊
10.3.1machine_adc_obj_t
10.3.2make_new()
10.3.3init()
10.3.4read_u16()
10.3.5系統(tǒng)方法call()和print()
10.3.6創(chuàng)建machine_adc_type
10.3.7向MicroPython中集成ADC類模塊
10.4實(shí)驗
10.4.1使用ADC類模塊測量引腳電壓
10.4.2ADC與DAC的聯(lián)合實(shí)驗
10.5本章小結(jié)
第11章新建UART類模塊
11.1分析stream框架
11.1.1mp_stream_p_t結(jié)構(gòu)體類型
11.1.2stream對外提供的屬性方法
11.1.3stream內(nèi)部的適配函數(shù)
11.2提取移植接口并實(shí)現(xiàn)移植
11.2.1適配硬件相關(guān)的函數(shù)
11.2.2基于中斷機(jī)制的收發(fā)過程
11.2.3輪詢發(fā)送和中斷接收機(jī)制的接口函數(shù)
11.2.4其他必要的方法
11.2.5向MicroPython中集成UART類模塊
11.3實(shí)驗
11.4本章小結(jié)
第12章新建SPI類模塊
12.1啟用machine_spi框架
12.2在移植項目中啟用SoftSPI類模塊
12.2.1softspi.c中的SPI總線驅(qū)動
12.2.2用于產(chǎn)生波特率的軟件延時函數(shù)
12.2.3完成移植需要具體平臺實(shí)現(xiàn)的函數(shù)
12.2.4向machine類中添加SoftSPI類模塊
12.3創(chuàng)建硬件SPI類模塊
12.3.1machine_hw_spi_obj_t
12.3.2make_new()
12.3.3transfer()
12.3.4print()
12.3.5machine_hw_spi_type
12.3.6向machine類中添加硬件SPI類模塊
12.4實(shí)驗
12.4.1顯示SPI信息
12.4.2使用SPI發(fā)送過程輸出波形
12.4.3使用SPI讀入數(shù)據(jù)
12.4.4使用SPI類訪問W25Q64
12.5本章小結(jié)
第13章新建I2C類模塊
13.1通用I2C類模塊框架machine_i2c
13.2軟件I2C類模塊SoftI2C
13.3硬件I2C類模塊I2C
13.3.1transfer_single()
13.3.2machine_hw_i2c_type
13.3.3make_new()
13.3.4print()
13.3.5集成硬件I2C模塊到machine模塊中
13.4實(shí)驗
13.4.1PLUSF3270
13.4.2POKTKE18F
13.5本章小結(jié)
第14章新建PWM類模塊
14.1參考范例
14.2創(chuàng)建硬件PWM模塊
14.2.1machine_pwm_obj_t
14.2.2make_new()
14.2.3init()和deinit()
14.2.4freq()
14.2.5duty()
14.2.6print()
14.2.7向machine類中添加PWM類模塊
14.3實(shí)驗
14.3.1使用PWM類模塊輸出基本波形
14.3.2動態(tài)改變占空比
14.3.3動態(tài)改變頻率
14.4本章小結(jié)
第15章新建Timer類模塊
15.1參考范例
15.2創(chuàng)建硬件定時器Timer類模塊
15.2.1machine_timer_obj_t
15.2.2make_new()
15.2.3print()
15.2.4init()
15.2.5deinit()
15.2.6del()
15.2.7實(shí)現(xiàn)硬件定時器中斷服務(wù)
15.3實(shí)驗
15.3.1通過定時器中斷控制小燈閃爍
15.3.2周期性采集ADC信號
15.4本章小結(jié)
第16章使用mem類方法
16.1mem類方法的使用
16.2探究數(shù)組方法的實(shí)現(xiàn)
16.3一些Python驅(qū)動外設(shè)的用例
16.3.1訪問微控制器的設(shè)備唯一編號
16.3.2使用COMP外設(shè)模塊
16.3.3使用靈活高精度PWM
16.4本章小結(jié)
第17章使用Thonny IDE開發(fā)MicroPython
17.1Thonny簡介
17.2改寫MicroPython代碼適配Thonny
17.3在Thonny中調(diào)試MicroPython
17.3.1在Shell中執(zhí)行Python腳本
17.3.2在代碼編輯區(qū)編寫代碼并運(yùn)行
17.4實(shí)現(xiàn)下載模式和調(diào)試模式
17.5本章小結(jié)
附錄A圖索引
后記