เริ่มต้นใช้งาน MicroPython บน ESP8266: 10 ขั้นตอน (พร้อมรูปภาพ)

2024 ผู้เขียน: John Day | [email protected]. แก้ไขล่าสุด: 2024-01-30 13:05

คุณต้องการวิธีอื่นในการเขียนโปรแกรมบอร์ดที่ใช้ ESP8266 มากกว่าวิธีทั่วไปโดยใช้ Arduino IDE ร่วมกับภาษาการเขียนโปรแกรม C/C++ หรือไม่?

ในบทช่วยสอนนี้ เราจะเรียนรู้ว่าใครควรกำหนดค่าและควบคุมบอร์ด ESP8266 โดยใช้ MicroPython

สร้างเวลา: 60 นาที ยาก: คะแนน: ง่าย

ขั้นตอนที่ 1: MicroPython คืออะไร

MicorPython เป็นหนึ่งในภาษาการเขียนโปรแกรมมากมายที่เราสามารถใช้เขียนโปรแกรมโมดูล ESP8266 เป็นภาษาโปรแกรม Python 3 แบบลีนและเร็ว และมีข้อดีหลายประการเหนือภาษาโปรแกรมแบบเดิม เช่น C และ C++

MicroPython ได้รับการออกแบบมาให้เข้ากันได้กับ Python ปกติมากที่สุด มีคอมไพเลอร์ Python ที่สมบูรณ์และรันไทม์ และให้พรอมต์แบบโต้ตอบที่เรียกว่า REPL (Read-Eval-Print Loop)

MicorPython ได้รับการออกแบบมาเพื่อรองรับไมโครคอนโทรลเลอร์ประเภทต่างๆ แต่สำหรับบทช่วยสอนนี้ ฉันจะใช้รุ่นเดียวเท่านั้น: บอร์ดที่ใช้ ESP8266 (NodeMCU) โปรดทราบว่ามีบอร์ดหลายแบบที่คุณสามารถซื้อได้ด้วยชิปตัวเดียวกัน

การอ่านและแหล่งข้อมูล:

MicroPython

NodeMCU

ขั้นตอนที่ 2: ข้อกำหนด

เพื่อให้สามารถทำตามบทช่วยสอนนี้ได้ คุณเพียงแค่ต้องมีประสบการณ์การเขียนโค้ดขั้นพื้นฐานกับ Python คุณไม่จำเป็นต้องมีความรู้เกี่ยวกับไมโครคอนโทรลเลอร์ อุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ หรือแม้แต่ MicroPython มาก่อน

คุณจะต้องใช้คอมพิวเตอร์ Windows, Mac หรือ Linux ที่มีพอร์ต USB ฟรี เนื่องจากคุณจะต้องเชื่อมต่อไมโครคอนโทรลเลอร์กับคอมพิวเตอร์ของคุณเพื่อตั้งโปรแกรม

อะไหล่ที่ต้องการ:

1 x NodeMCU (หรือบอร์ดที่ใช้ ESP8266 อื่นๆ)

1 x สีแดง 5 มม. LED

1 x 220Ω 1 / 4W ตัวต้านทาน

1 x 10KΩ โพเทนชิโอมิเตอร์แบบหมุน

1 x เขียงหั่นขนม

1 x สาย USB เป็น MicroUSB

สายจัมเปอร์.

ขั้นตอนที่ 3: ทำไมต้องใช้บอร์ดแบบ ESP8266

วิธีหนึ่งที่คุณสามารถใช้ ESP8266 ให้เกิดประโยชน์สูงสุดคือการใช้ MicroPython นอกจากนี้ โมดูล ESP8266 ยังเป็นหนึ่งในแพลตฟอร์มที่ดีที่สุดในการเรียนรู้วิธีใช้ MicroPython เนื่องจาก ESP8266 มีฟังก์ชันการควบคุมพิน GPIO ที่เรียบง่าย เช่นเดียวกับฟังก์ชันไร้สาย ช่วยให้คุณทดสอบทุกแง่มุมของภาษาการเขียนโปรแกรม MicroPython

ชิป ESP8266 เป็นที่นิยมในอุตสาหกรรมการพัฒนาโอเพ่นซอร์ส มีบอร์ดพัฒนามากมายจากผู้ผลิตหลายรายที่ใช้ชิป ESP8266 MicroPython ได้รับการออกแบบมาเพื่อให้เป็นพอร์ตทั่วไปที่สามารถทำงานบนบอร์ดส่วนใหญ่ได้ โดยมีข้อจำกัดน้อยที่สุด พอร์ตนี้อิงตามบอร์ด Adafruit Feather HUZZAH เมื่อใช้บอร์ด ESP8266 อื่นๆ ตรวจสอบให้แน่ใจว่าคุณได้ตรวจสอบแผนผังและเอกสารข้อมูลเพื่อให้คุณสามารถระบุความแตกต่างระหว่างบอร์ด Adafruit Feather HUZZAH ได้ ด้วยวิธีนี้ คุณสามารถรองรับความแตกต่างในโค้ดของคุณได้

การอ่านและแหล่งข้อมูล:

ESP8266

Adafruit Feather HUZZAH

ขั้นตอนที่ 4: การตั้งค่าคอมพิวเตอร์ของคุณ

มีหลายสิ่งที่คุณต้องตั้งค่าก่อนที่จะใช้ MicroPython เพื่อตั้งโปรแกรมบอร์ด ESP8266 ของคุณ เราจะดำเนินการตามขั้นตอนการตั้งค่าในขั้นตอนนี้ ด้วยวิธีนี้ คุณจะรู้วิธีกำหนดค่าบอร์ด ESP8266 เพื่อใช้กับ MicroPython

เตรียมพร้อม

สิ่งที่คุณต้องมีตั้งแต่ขั้นตอนนี้จนถึงขั้นตอนที่ 6 คือ ESP8266 และสาย USB เชื่อมต่อบอร์ด ESP8266 กับคอมพิวเตอร์ของคุณ

ทำอย่างไร…

ขั้นตอนที่ 1: ติดตั้งไดรเวอร์อุปกรณ์

หากคุณมีคอมพิวเตอร์ Linux คุณไม่จำเป็นต้องติดตั้งไดรเวอร์อุปกรณ์ใด ๆ เพื่อให้โปรแกรมควบคุมไมโครคอนโทรลเลอร์เป็นที่รู้จักแต่คุณมีเครื่อง Mac หรือ Windows จำเป็นต้องมีไดรเวอร์เพื่อให้คอมพิวเตอร์รู้จักไมโครคอนโทรลเลอร์ เป็นอุปกรณ์อนุกรม

www.silabs.com/products/development-tools/software/usb-to-uart-bridge-vcp-drivers

ขั้นตอนที่ 2: ติดตั้ง Python

เครื่องมือที่คุณจะใช้เพื่อสื่อสารกับ ESP8266 เขียนด้วยภาษา Python ดังนั้นคุณต้องติดตั้ง Python บนคอมพิวเตอร์ของคุณ

หากระบบปฏิบัติการของคุณไม่มี Python ที่บรรจุไว้ล่วงหน้า คุณสามารถไปที่ https://python.org เพื่อดาวน์โหลดโครงสร้างอย่างเป็นทางการสำหรับระบบปฏิบัติการที่รองรับ

ขั้นตอนที่ 3: ติดตั้ง esptool และ rshell

ติดตั้งสองแพ็คเกจที่จะช่วยคุณจัดการบอร์ดของคุณโดยใช้ pip ในการดำเนินการนี้ให้เปิดเทอร์มินัลแล้วเรียกใช้

pip ติดตั้ง esptool rshell

ขั้นตอนที่ 4: ดาวน์โหลด MicroPython

ดาวน์โหลดเฟิร์มแวร์ MicroPython ล่าสุด.bin จากลิงค์ต่อไปนี้:

ในขณะที่ฉันกำลังเขียนสิ่งนี้ เวอร์ชันปัจจุบันคือ 1.11 และไฟล์เฟิร์มแวร์ชื่อ esp8266-20190529-v1.11.bin

เมื่อคุณทำเช่นนี้ คุณอาจพบรุ่นใหม่กว่า

ขั้นตอนที่ 5: กระพริบ MicroPython ด้วย Esptool.py

ก่อนที่จะแฟลชเฟิร์มแวร์ใหม่ลงในบอร์ด จะเป็นความคิดที่ดีที่จะลบข้อมูลก่อนหน้านี้ นี่คือสิ่งที่คุณควรทำเสมอเพื่อให้เฟิร์มแวร์ใหม่ทำงานจากสถานะที่สะอาด

ไปที่ที่คุณได้วางไฟล์.bin ใช้ esptool.py เพื่อลบแฟลช

สำหรับลินุกซ์:

esptool.py --port /dev/ttyUSB0 Erase_flash

สำหรับ Windows:

esptool.py --พอร์ต COM3 Erase_flash

คุณอาจต้องเปลี่ยนพอร์ตอนุกรมในคำสั่งของคุณเป็นพอร์ตอนุกรมที่บอร์ด ESP8266 ของคุณเชื่อมต่ออยู่ หากคุณไม่ทราบหมายเลขพอร์ตอนุกรมของ ESP8266 คุณสามารถตรวจสอบได้ใน Arduino IDE เพียงเปิด IDE แล้วคลิกที่ Tools | พอร์ต คุณควรเห็นพอร์ตอนุกรมของบอร์ด ESP8266 ของคุณแสดงอยู่ที่นั่น แทนที่พอร์ตอนุกรมในคำสั่ง (/dev/ttyUSB0) ด้วยพอร์ตอนุกรมของบอร์ดของคุณ

ตอนนี้บอร์ดถูกลบโดยสมบูรณ์แล้ว คุณสามารถแฟลช MicroPython build ที่คุณเพิ่งดาวน์โหลด ซึ่งทำได้ด้วยคำสั่ง esptool.py:

esptool.py --port /dev/ttyUSB0 --baud 460800 write_flash 0 esp8266-20190529-v1.11.bin

คำสั่งนี้จะเขียนเนื้อหาของไฟล์ MicroPython.bin ไปยังบอร์ดตามที่อยู่ 0

ตรวจสอบให้แน่ใจว่าคุณเปลี่ยนชื่อไฟล์เฟิร์มแวร์.bin ในคำสั่ง (esp82688-2019-080529-v1.11.bin) เป็นเฟิร์มแวร์ที่คุณดาวน์โหลด

เมื่อติดตั้งเฟิร์มแวร์บนบอร์ด ESP8266 สำเร็จแล้ว คุณสามารถเข้าถึง REPL บนบอร์ดของคุณผ่านการเชื่อมต่อแบบมีสาย (พอร์ตอนุกรม UART) หรือคิดว่าเป็น WiFi

ขั้นตอนที่ 6: การใช้ MicroPython REPL กับ Rshell

ตอนนี้คุณพร้อมที่จะเริ่ม MicroPython บนบอร์ด ESP8266 แล้ว

สิ่งที่ฉันจะแสดงให้คุณเห็นถึงวิธีเชื่อมต่อกับพรอมต์ Python ที่ทำงานบนบอร์ดของคุณ นี่เรียกว่า REPL ซึ่งย่อมาจาก "Read-Eval-Print-Loop" นี่คือพรอมต์ Python มาตรฐานที่คุณอาจเคยเห็นเมื่อทำงานกับล่าม Python ปกติ แต่คราวนี้มันจะต้องทำงานบนบอร์ดของคุณ และเพื่อโต้ตอบกับมัน คุณจะต้องใช้การเชื่อมต่อแบบอนุกรมกับคอมพิวเตอร์ของคุณ. พร้อม?

ในการเชื่อมต่อกับบอร์ดของคุณและเปิดเซสชัน REPL ให้ป้อนคำสั่งต่อไปนี้:

rshell --port

คำสั่งนี้จะนำคุณเข้าสู่พรอมต์ rshell ดูภาพด้านบน

หากคุณกำลังติดตามบทช่วยสอนนี้บน Windows โปรดทราบว่า rshell มีประวัติของปัญหาเมื่อใช้งานบน Windows

ดังนั้นเพื่อแก้ไขประเภทนั้น:

rshell -a --port COM3

จากพรอมต์นี้ คุณสามารถดำเนินการจัดการที่เกี่ยวข้องกับบอร์ดไมโครคอนโทรลเลอร์ของคุณ และเริ่ม Python REPL ที่คุณสามารถใช้เพื่อโต้ตอบกับบอร์ดได้แบบเรียลไทม์ ดังนั้นเพียงแค่ป้อนคำสั่งต่อไปนี้:

ตัวแทน

เพื่อให้แน่ใจว่าทุกอย่างใช้งานได้ ให้พิมพ์ประโยค Python อย่างง่าย:

พิมพ์ ("สวัสดีชาวโลก")

ขั้นตอนที่ 7: การควบคุมพินโดยใช้ MicroPython

ในขั้นตอนนี้ เราจะเรียนรู้วิธีควบคุมหมุด ESP8266 ด้วย MicroPython ในการทำเช่นนั้น เราจะมากับการตั้งค่าที่เราจะเปลี่ยนสถานะของ LED ที่เชื่อมต่อกับพิน GPIO ของบอร์ด ESP8266 สิ่งนี้จะช่วยให้คุณเข้าใจวิธีควบคุมเอาต์พุตดิจิทัลโดยใช้ MicoPython

เตรียมพร้อม

คุณจะต้องมีสิ่งต่อไปนี้เพื่อให้บรรลุขั้นตอนนี้:

1 x NodeMCU

1 x สีแดง 5 มม. LED

ตัวต้านทาน 1 x 220 Ω

1 x เขียงหั่นขนม

สายจัมเปอร์

The Build

เริ่มต้นด้วยการติดตั้ง LED ลงบนเขียงหั่นขนม ต่อปลายด้านหนึ่งของตัวต้านทาน 220 Ω เข้ากับขาบวกของ LED (ขาบวกของ LED มักจะสูงกว่าขาใดขาหนึ่งจากสองขา) เชื่อมต่อปลายอีกด้านของตัวต้านทานเพื่อพิน D1 ของบอร์ด ESP8266 จากนั้นต่อขั้วลบของ LED เข้ากับพิน GND ของบอร์ด ESP8266 การเชื่อมต่อดังแสดงในแผนภาพด้านบน

เมื่อตั้งค่าเสร็จแล้ว ให้เชื่อมต่อบอร์ด ESP8266 กับคอมพิวเตอร์ของคุณผ่านสาย USB

ทำอย่างไร…

พิมพ์รหัสต่อไปนี้ใน REPL ของคุณ:

# LED กะพริบทุก 1 วินาที

def กะพริบ (พิน = 5, เวลา = 1) # ฟังก์ชั่นกะพริบโดยค่าเริ่มต้นพิน = 5, เวลา = 1 วินาทีนำเข้าเครื่อง # โมดูลเครื่องเก็บการกำหนดค่าพินและโหมดจากการนำเข้าเวลาพัก # นำเข้าสลีปสำหรับความล่าช้า LED = เครื่องพิน (led_pin, machine. PIN. OUT) # กำหนดค่า LED เป็น OUTPUT ขณะที่ True: # รันตลอดไป LED.value(1) # ตั้งค่า LED เป็น HIGH sleep(time) # รอ 1 วินาทีโดยค่าเริ่มต้น LED.value(0) # ตั้งค่า LED ถึง LOW sleep (time) # wait 1 วินาทีโดยค่าเริ่มต้น

พิมพ์ blink() ในเซสชัน RPEL ของคุณเพื่อทดสอบโค้ดนี้ ซึ่งจะกะพริบไฟ LED ที่เชื่อมต่อกับ GPIO5 ทุกๆ 1 วินาที

คุณสามารถเปลี่ยนพินและ/หรือเวลาได้โดยโทร:

กะพริบตา (พิน = เวลา =)

กด ctrl+c เพื่อออกจากโค้ดที่รันอยู่

คุณสามารถใช้ MicroPython เพื่ออ่านอินพุตจากการเชื่อมต่อกับ ESP8266 ดำเนินการขั้นตอนต่อไปเพื่อเรียนรู้วิธีการทำเช่นนั้น

ตรวจสอบวิดีโอหากคุณติดขัด

ขั้นตอนที่ 8: ทำให้ LED จางลง

ในขั้นตอนนี้ เราจะเรียนรู้วิธีปรับความสว่างของ LED โดยใช้โพเทนชิออมิเตอร์แบบหมุน เราจะใช้เทคนิคที่เรียกว่า Pulse Width Modulation (PWM) ทำให้เราสามารถหรี่ LED ได้มากถึง 256 ค่า

หมายเหตุ: พินทั้งหมดของ ESP8266 สามารถใช้เป็นพิน PWM ได้ ยกเว้น GPIO16 (D0)

เตรียมพร้อม:

คุณจะต้องมีสิ่งต่อไปนี้เพื่อให้บรรลุขั้นตอนนี้:

1 x NodeMCU

1 x สีแดง 5 มม. LED

โพเทนชิโอมิเตอร์แบบหมุน 1 x 50 KΩ

1 x เขียงหั่นขนม

สายจัมเปอร์

The Build

การเชื่อมต่อดังแสดงในแผนภาพด้านบน: เมื่อตั้งค่าเสร็จแล้ว ให้เชื่อมต่อบอร์ด ESP8266 กับคอมพิวเตอร์ของคุณผ่านสาย USB

ทำอย่างไร…

พิมพ์รหัสต่อไปนี้ใน REPL ของคุณ:

# LED จางทุก 0.5 โดยการอ่านข้อมูลจากโพเทนชิออมิเตอร์

นำเข้าเครื่องจากเวลานำเข้า sleep led_pin = 5 # led pin POT = machine. ADC(0) # ADC0 pin LED = machine. Pin(led_pin) # create LED object LED_pwm = machine. PWM(LED, freq=500) # create LED_pwm วัตถุและตั้งค่าความถี่เป็น 500Hz ขณะที่ True: LED_pwm.duty(POT.read()) # รับค่าจาก Pot และตั้งค่าเป็นรอบการทำงานสลีป (0.5) # รอ 0.5

สิ่งนี้จะเปลี่ยนความสว่างของ LED ที่เชื่อมต่อกับ GPIO 5 โดยการเปลี่ยนค่าของโพเทนชิออมิเตอร์

กด ctrl+c เพื่อออกจากโค้ดที่รันอยู่

ตรวจสอบวิดีโอหากคุณติดขัด

ขั้นตอนที่ 9: จากนี้ไปที่ไหน

จนถึงตอนนี้ เราได้เห็นวิธีกำหนดค่าและเรียกใช้ MicroPython บนบอร์ดที่ใช้ ESP8266 แล้ว เราเรียนรู้วิธีควบคุมพินให้กะพริบ LED จากนั้นจึงเพิ่มโพเทนชิออมิเตอร์เพื่อควบคุมความสว่างของ LED โดยใช้เทคนิคการมอดูเลตความกว้างพัลส์

ตอนนี้ เราสามารถอ่านข้อมูลจากเซ็นเซอร์และส่งไปยังคลาวด์ได้ เรายังสามารถสร้างเซิร์ฟเวอร์ HTTP ซึ่งคุณสามารถพิมพ์ข้อมูลของเราในหน้าเว็บอย่างง่าย ฯลฯ …

สิ่งนี้ทำให้เรามีแนวคิดมากมายเกี่ยวกับ Internet of Things (IoT)

ขั้นตอนที่ 10: สรุป

ที่นั่นคุณมีมัน! ออกไปและพิชิตโลกของ MicroPython

หากคุณมีคำถามใด ๆ คุณสามารถแสดงความคิดเห็นได้

หากต้องการดูเพิ่มเติมเกี่ยวกับผลงานของฉัน โปรดไปที่ช่อง YouTube ของฉัน:

myYouTube

myGitHub

myLinkedin

ขอบคุณที่อ่านคำแนะนำนี้ ^^ และมีวันที่ดี

แล้วเจอกัน.

อาเหม็ด นูอิรา.