MicroPython中文社区

和MicroPython一样，在CircuitPython中，可以非常容易的模拟USB HID设备，可以将设备作为USB键盘或者USB鼠标。先看一下USB HID的基本用法：

import usb_hid

kb = usb_hid.devices
kb.send_report(buf)

buf是bytes或者bytearray类型，对于键盘，需要发送8字节的数据，而对于鼠标，需要发送4字节数据。

具体的使用如下， USB键盘 ：

import usb_hid
from time import sleep

kb = usb_hid.devices

def kb_send(chr, shift=0):
buf=bytearray(8)
buf = chr
buf = shift...

circuitpython支持RTC功能。RTC的使用很简单，基本用法如下：

import rtc
r = rtc.RTC()
r.datetime

datetime的返回值是一个struct_time的类，如：

struct_time(tm_year=2000, tm_mon=1, tm_mday=1, tm_hour=0, tm_min=17, tm_sec=53, tm_wday=5, tm_yday=1, tm_isdst=-1)

如果需要改变rtc的时间，直接给datetime赋值即可，参数类型也是struct_time，如：

r.datetime = time.struct_time((2019,10,17,22,00,00,4,1,-1))

在microcontroller模块中，除了包含NVM功能外，还有一些其它与控制器相关的功能：

microcontroller.cpu

import microcontroller

cpu = microcontroller.cpu
cpu.temperature
cpu.frequency
cpu.uid

目前包含了三个功能，用于读取温度、频率、序列号，这三个功能都是只读的。

temperature，CPU的温度
frequency，CPU的运行频率
uid，CPU的序列号

其它一些有用的功能：

microcontroller.disable_interrupts()，禁止系统中断
microcontroller.enable_interrupts()，允许系统中断...

在SAMR21中，可以使用部分flash空间模拟EEPROM，这部分空间被称为NVM（Non-Volatile Memory）。使用EEPROM的方式比flash简单，可以直接读写byte，不需要像flash那样用页面方式管理。

在目前circuitpython版本中，划分了256字节作为NVM。NVM的使用非常简单，只需要通过microcontroller模块引用nvm就可以。如下面所示：

>>> import microcontroller
>>> from microcontroller import nvm
>>> nvm

>>> len(nvm)
256
>>> nvm
255
>>> nvm =5
>>>...

一直忘记将引脚定义贴出来了。下面是GPIO的定义，图是SAMD21的，但是定义是相同的。
 
名称|引脚
-|-
A0|PA02
A1|PB08
A2|PB09
A3|PA04
A4|PA05
A5|PB02
D0|PA11
D1|PA10
D2|PA14
D3|PA09
D4|PA08
D5|PA15
D6|PA20
D7|PA21
D8|PA06
D9|PA07
D10|PA18
D11|PA16
D12|PA19
D13|PA17
LED|PA17
SDA|PA22
SCL|PA23
TXD|PB22
RXD|PB23
MOSI|PB10
MISO|PA12
SCK|PB11
  R21-19.jpg

前面一节介绍了WS2812的驱动方法，在此基础上，我们可以设计出多种有趣的应用。首先看看WS2812灯带显示彩虹，在makecode中已经介绍过，这里介绍用python实现的方法。

彩虹是由赤橙黄绿青蓝紫7种颜色组成，考虑到颜色可以回绕，我们可以将灯带平均分为7段，每一段的端点就是7种颜色，中间按照与端点的距离计算对应的颜色。因为WS2812是由RGB三色组成，所以需要对每种颜色分量进行插值计算，最后在合成显示的颜色。

参考子程序 如下：

def np_rainbow(np, num, bright=32, offset = 0):
rb = ((255,0,0), (255,127,0), (255,255,0), (0,255,0),...

在SAMR21上，可以使用任何一个GPIO去驱动WS2812，使用方法是：

from microcontroller import pin
import neopixel_write
import digitalio

pin = digitalio.DigitalInOut(pin.PA07)
pin.direction = digitalio.Direction.OUTPUT
buf = bytearray(24)
for i in range(8):
buf = i
neopixel_write.neopixel_write(pin, buf)...

在circuitpython中，串口的用法和micropython有较大区别。先看circuitpython中的用法:

from microcontroller import pin
from busio import UART

u = UART(pin.PA18, pin.PA19)
u.baudrate = 115200
u.write(b'123')
u.read()

UART功能还是通过busio库提供，可以指定串口的引脚，大部分GPIO都可以作为TX和RX，但是需要按照一定方式设置，TX和RX要使用相邻的引脚，并且TX是SERCOMx.2n，RX是SERCOMx.2n+1。...

单总线也是一种常见的工业总线，只需要一个数据线就可以实现数据传输。它是DALLAS的发明，在DALLAS被MAXIM收购后现在属于MAXIM。在CircuitPython中busio模块提供了对单总线的支持，提供了最基本的复位reset()、写位write_bit()、读位read_bit()操作。

onewire的基本用法：

import busio
import board

onewire = busio.OneWire(board.D9)
onewire.reset()
onewire.write_bit(True)
onewire.write_bit(False)...

前面介绍了在MakeCode中使用LPS22气压传感器，下面介绍在CircuitPython中的使用方法。

首先需要注意，CircuitPython中，I2C的读写函数与micropython不同，它只提供了下面两个函数：

readfrom_into (address, buffer, *, start=0, end=None)
writeto (address, buffer, *, start=0, end=None, stop=True)

因此我们以前编写的MicroPython驱动程序需要做一点修改，将寄存器操作函数替换为CircuitPython的函数。主要修改是：

def setreg(self, reg, dat):
buf = bytearray( )...

在circuitpython中，I2C、SPI、UART等功能是通过busio模块提供的，因此需要先import busio，然后才能使用。我们先看看I2C的用法：

import busio
from board import *

i2c = busio.I2C(SCL, SDA)
i2c.try_lock()
i2c.scan()
i2c.unlock()

使用I2C时，先定义i2c引脚，然后先锁定I2C，再访问总线，使用后释放总线。

注：
目前circuitpython的busio库中，不支持软件I2C模式，只能使用特定的GPIO。在SAMR21上，默认的SCL=PA23，SDA=PA22，可以指定其它GPIO，但是有一定限制。...

在circuitpython中，带有旋转编码器的驱动库 rotaryio。使用旋转编码器，只需要连接到任意两个GPIO，就可以读取旋转编码器的位置。

如下图方式，将PA06和PA07分别连接到的DT和CLK，并连接电源和地线。使用下面的程序，就可以方便的读取旋转编码器的位置了：

import rotaryio
import time
from microcontroller import pin

enc = rotaryio.IncrementalEncoder(pin.PA06, pin.PA07)
last_position = None
while True:
position = enc.position
if last_position == None or position !=...

PWM功能是在pulseio模块中。它的使用也非常容易，如：

import pulseio
import board

pwm = pulseio.PWMOut(board.D13, frequency=50)
pwm.duty_cycle = 2 ** 15

通过duty_cycle 参数，就可以调整PWM输出的占空比，它的范围是 0-65535。

在SAMR21上，我们可以用PWM功能做一个呼吸灯：

import time
import pulseio
from microcontroller import pin

pwm = pulseio.PWMOut(pin.PA19)
n = 0

while 1:
pwm.duty_cycle = abs(65535 - n*4096)
n...

在circuitpython中，通过touchio库可以使用触摸按键功能。例如：

import time
import touchio
from microcontroller import pin

tp = touchio.TouchIn(pin.PA04)
while 1:
time.sleep(0.5)
tp.value

这里的触摸按键是电容式，而不是电阻式的，所以只需要一根线就可以了。触摸按键的返回是一个bool值，我们还可以读取触摸键的原始数值，或者设置触摸按键的门限，如：

tp.raw_value
tp.threshold

通过修改threshold的数值，就可以调整触摸按键的灵敏度。

在circuitpython中，支持模拟输入和模拟输出功能，也就是ADC和DAC。但是它的用法和MicroPython有一些差异，不能用micropython的方法。

import analogio
from board import *

adc = analogio.AnalogIn(A1)
val = adc.value

首先设定adc使用的引脚，然后通过value读取模拟输入的数值。注意这里是当作整数读取的，而不是函数，所以后面没有括号。

引脚除了使用预定义的A0/A1这样的方式，也可以直接指定端口，如：

import analogio
from microcontroller import pin

adc=analogio.AnalogIn(pin.PA04)...

Python的闪灯程序，用法和MicroPython稍有区别。

import board
import digitalio
import time
led = digitalio.DigitalInOut(board.D12)
led.direction = digitalio.Direction.OUTPUT
while True:
led.value = True
time.sleep(0.5)
led.value = False
time.sleep(0.5)

首先指定led对应的引脚，然后设定led为输出，最后在主循环中，每0.5s改变led的输出，实现了闪灯的效果。

在python下开发，严格来说不需要特别的软件，用文本编辑器写代码，然后复制到开发板的磁盘，复位后就可以运行。但是一个好的工具可以实现查找错误、代码提示、自动补全、显示数据、文件同步、REPL等功能，可以有效的提高编程效率。

推荐的软件有：

MU ，这是adafruit推荐的编程软件，具有编程、语法检查、调试、数据显示、串口等多种功能，它支持多种操作系统。

VSCode + RT-Thread MicroPython 插件

VSCode 最好用的 MicroPython 插件，为 MicroPython 开发提供了强大的开发环境，主要特性如下：

便捷的开发板连接方式（串口、网络、USB）
支持基于 MicroPython 的代码智能补全与语法检查
支持 MicroPython REPL...

前面介绍了使用MakeCode进行图形化编程的方法，通过图形化方式，可以非常容易和快速的编写程序。通过扩展（库），也非常容易的驱动传感器和外设。

图形化虽然简单，但是稍微复杂一点的程序还是使用代码编程更方便。比如有数十个数据需要输入，使用图形化不但占用空间大，输入步骤多，也容易错；而代码方式就显得方便多了。

MakeCode同时支持图形化（block）编程，也支持代码编程。单击编程界面上方中间的javascipt，就可以切换到代码方式...

WS2812及兼容RGB彩灯现在使用越来越多，因为它只需要一个数据线，可以级联，驱动简单，效果绚丽。

在makecode中，使用WS2812彩灯非常容易，只需要简单的几个模块，就可以实现各种效果。首先在LIGHT分类下，设置彩灯驱动的引脚（几乎任何引脚都可以），以及彩灯的数量。然后就可以使用它驱动彩灯了。下面是一个简单的例子。

R21-18.jpg

LSM6DSO是一个六轴陀螺仪传感器。通过SAMR21的I2C，可以方便的读取传感器数据，并显示数据曲线。

首先添加LSM6DSO软件扩展包：

然后将串口映射到控制台，并将传感器的数据打印到控制台

R21-17.jpg

最后在show console device中，就可以查看传感器的数据和曲线了。

X-NUCLEO-IKS01A3使用了I2C与外部连接，因此只需要将I2C连接到SAMR21上（连接方式请参考第12篇）。为了显示数据，将OLED连接到X-NUCLEO-IKS01A3反面排针的I2C上，电源使用了SAMR21输出的3.3V。

依次添加OLED、LPS22、HTS221、LIS2MDL等扩展，扩展的地址如下：

OLED：
LPS22：
HTS221：
LIS2MDL：

然后读取各传感器的数值，并显示在OLED上

R21-16.jpg

在线编程：

前面介绍了MakeCode图形化编程的一些基本方法，下面将介绍OLED、传感器等的方法。

OLED这个例子需要一个I2C接口128x64分辨率的OLED模块，并将SDA/SCL连接到SAMR21上。

连接方式：

SDA：PA22
SCL：PA23

首先在编程界面的右上角单击齿轮图标，在弹出下拉菜单中选择 Extensions （扩展）。

进入后，将显示一个扩展选择界面。界面有一个输入框，可以输入扩展名称或者地址，快速搜索需要的扩展。

在扩展输入框中，输入下面网址，然后回车或者单击搜索图标：...

多任务是现代嵌入式系统的一个特点，从小容量的8位单片机，到32位arm，以至更复杂的控制器，都支持多任务功能。资源少的单片机只能通过时间片方式分时运行多任务，而多核MCU可以同时并行多个任务。

在makecode中，也支持多任务功能。在软件中它被叫做“run in parallel”（并行运行）。run in parallel的使用方法和我们常见的RTOS非常相似，需要在它内部放入一个无限循环，将需要执行的任务放在循环中。此外还要放置暂停模块，这样任务之间才能切换。一个典型的多任务程序结构如下：

R21-13.jpg

在makecode中，多任务的使用也很容易，将它放在初始化（on...

在makecode中，串口还有一个特殊用法，就是将串口的输出连接到控制台，这样就可以方便的打印调试信息，检查运行状态，找出程序的问题。

映射的方法是在Serial下，找到 Serial attach to console 模块，在程序初始化的时候调用一次。然后就可以用Console下的模块打印调试信息了。

打印的调试信息，在模拟运行时可以通过 show console simulator 查看。

在下载到开发板后，可以通过show console device查看。例如，下面程序中，随机产生一个0-10之间的整数，然后打印到控制台。

R21-11.jpg

控制台的效果是：

R21-12.jpg

前面介绍了串口通信的基本用法。使用了查询方式接收数据，效率比较低。我们还可以通过串口接收事件（串口接收中断）方式，这样程序的运行效率就会提高很多。

R21-10.jpg