【ST开发板评测】使用Python来开发STM32F411

前言

板子申请了也有一段时间了，也快到评测截止时间了，想着做点有意思的东西，正好前一段时间看到过可以在MCU上移植MicroPython的示例，就自己尝试一下，记录移植过程。

MicroPython是什么

程序猿中有句俗语：

人生苦短，我用Python。

Python的强大和易用性让它不仅可以写网站，编程序，在嵌入式领域也有一席之地。

MicroPython，是Python3编程语言的一个完整软件实现，包括Python标准库的一小部分，用C语言编写，经过优化可在微控制器和受限环境中运行。MicroPython是运行在微控制器硬件之上的完全的Python编译器和运行时系统。提供给用户一个交互式提示符（REPL）来立即执行所支持的命令。除了包括选定的核心Python库，MicroPython还包括了给予编程者访问低层硬件的模块。

• MicroPython官方网站：MicroPython - Python for microcontrollers

• MicroPython中文社区：micropython - 中文社区

MicroPython支持的开发板

从官方网站我们可以了解到，官方开发板主要有以下几种：

• PYB Nano V1.1基于STM32F401

• PYB Nano V2基于STM32F411

• PyBoard CN V2基于STM32F405

• MicroPython ESP32

另外还支持其他系列的开发板：

• WiPy

• ESP8266 boards

• ESP32 boards

• STM32F4 Discovery board

• NUCLEO-F401RE board

• NUCLEO-F411RE board

• NUCLEO-F767ZI board

• NUCLEO-L476RG board

• Espruino Pico

MicroPython移植和板子关系不大，主要支持的是芯片，如果自己的板子芯片是上面的这些型号，也可以刷MicroPython固件，对应的IO口需要更改，而且需要重新编译生成对应的固件。具体操作方法可以查看：官方Github地址：https://github.com/micropython/micropython，里面包括了源代码和Linux下的编译方法。开发板固件下载：MicroPython downloads

Nucleo-F411RE移植MicroPython固件

正好MicroPython支持本次申请的Nucleo-F411RE开发板，就试着把刷成MicroPython的固件，尝试一下使用Python来开发STM32，具体移植过程。

1.准备工作

• 支持Nucleo-F411RE的MicroPython固件：NUCLEO_F411RE-20190604-v1.11-25-gce8262a16.dfu

• 用于STM32 DFU下载的软件：STSWSTM32080V3.0.6.zip

• PUTTY串口终端：putty-64bit-0.71-installer.msi

2.安装Dfu下载软件

下载完成后，安装DFU下载软件DfuSeDemo，非常简单，一路Next就行，在选择安装目录时，可以选择非系统盘。

3.硬件连接

由于Nucleo-F411RE板子的USB口是连接到ST-Link调试器，并没有一个连接到STM32 USB引脚的接口，所以我使用的是这种转接板，把USB的5个信号转接成5个排针，并和板子上的引脚连接：

4.烧录MicroPython固件

和串口下载程序一样，使用DFU烧录固件前，也要先把STM32切换为系统存储器启动模式：即下载模式。上电之前要先设置BOOT0=1，BOOT1(PB2)=0，然后烧录MicroPython固件。

• 设置完成之后，连接电脑，设备管理会出现一个DFU设备

• 打开DfuSeDemo软件，选择已经下载的固件：NUCLEO_F411RE-20190604-v1.11-25-gce8262a16.dfu

• 点击Upgrade升级，在弹出的界面，点击“是”。

• 等待升级完成，断电，把BOOT短接线拔掉，重新上电。

5.安装Putty

安装Putty，打开串口终端，选择ST-Link虚拟串口号，波特率115200

按一下板子上的黑色复位按键，串口输出：

1. MicroPython v1.11-12-g6077d1715 on 2019-06-03; NUCLEO-F411RE with STM32F411xE

2. Type "help()" for more information.

3. >>> help()

4. Welcome to MicroPython!

5. For online help please visit http://micropython.org/help/.

6. Quick overview of commands for the board:

7. pyb.info() -- print some general information

8. pyb.delay(n) -- wait for n milliseconds

9. pyb.millis() -- get number of milliseconds since hard reset

10. pyb.Switch() -- create a switch object

11. Switch methods: (), callback(f)

12. pyb.LED(n) -- create an LED object for LED n (n=1,2,3,4)

13. LED methods: on(), off(), toggle(), intensity(<n>)

14. pyb.Pin(pin) -- get a pin, eg pyb.Pin('X1')

15. pyb.Pin(pin, m, [p]) -- get a pin and configure it for IO mode m, pull mode p

16. Pin methods: init(..), value([v]), high(), low()

17. pyb.ExtInt(pin, m, p, callback) -- create an external interrupt object

18. pyb.ADC(pin) -- make an analog object from a pin

19. ADC methods: read(), read_timed(buf, freq)

20. pyb.DAC(port) -- make a DAC object

21. DAC methods: triangle(freq), write(n), write_timed(buf, freq)

22. pyb.RTC() -- make an RTC object; methods: datetime([val])

23. pyb.rng() -- get a 30-bit hardware random number

24. pyb.Servo(n) -- create Servo object for servo n (n=1,2,3,4)

25. Servo methods: calibration(..), angle([x, [t]]), speed([x, [t ]])

26. pyb.Accel() -- create an Accelerometer object

27. Accelerometer methods: x(), y(), z(), tilt(), filtered_xyz()

28. Pins are numbered X1-X12, X17-X22, Y1-Y12, or by their MCU name

29. Pin IO modes are: pyb.Pin.IN, pyb.Pin.OUT_PP, pyb.Pin.OUT_OD

30. Pin pull modes are: pyb.Pin.PULL_NONE, pyb.Pin.PULL_UP, pyb.Pin.PULL_DOWN

31. Additional serial bus objects: pyb.I2C(n), pyb.SPI(n), pyb.UART(n)

32. Control commands:

33. CTRL-A -- on a blank line, enter raw REPL mode

34. CTRL-B -- on a blank line, enter normal REPL mode

35. CTRL-C -- interrupt a running program

36. CTRL-D -- on a blank line, do a soft reset of the board

37. CTRL-E -- on a blank line, enter paste mode

38. For further help on a specific object, type help(obj)

39. For a list of available modules, type help('modules')

40. >>>

6.开始Python开发之旅——点亮一个LED

点亮板载的绿色LED，串口输入命令点亮和熄灭LED

1. >>> pyb.LED(1).on()

2. >>> pyb.LED(1).off()

3. >>> pyb.LED(1).on()

4. >>>

更多Python控制外设的命令：Quick reference for the pyboard：

http://docs.micropython.org/en/latest/pyboard/quickref.html

一些问题

官方介绍移植成功之后，会在电脑上显示一个PYBFLASH的盘符，但是我这次移植并没有出现，不知道是什么问题。

参考资料

• Micropython学习（二）STM32移植：

  https://blog.csdn.net/bobo184/article/details/84174990

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