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Seeed Studio XIAO SAMD21 与 MicroPython

MicroPython 简介​

MicroPython 是一个带有部分原生代码编译功能的 Python 解释器。它为嵌入式处理器和受限系统实现了 Python 3.5 功能的一个子集。它与 CPython 不同，你可以在这里阅读更多差异说明。

入门指南​

首先，我们将 Seeed Studio XIAO SAMD21 连接到电脑，并从 MicroPython 上传一段简单代码，以检查开发板是否工作正常。

硬件准备​

烧录固件​

适用于 XIAO SAMD21​

tip
  • 步骤 1. 通过 Type‑C 线将 Seeed Studio XIAO SAMD21 连接到电脑，然后双击 Reset 按钮进入 BOOT 模式。如果一切正常，电脑上会出现一个名为 Arduino 的磁盘。
  • 步骤 2. 烧录固件

只需前往 MicroPython 官方网站并下载最新固件

你也可以编译你自己的固件，以确保安全性并支持最新特性，但这不是必须的。


适用于 XIAO SAMD21 Plus​

  • 步骤 1. 使用 Type‑C 线将 XIAO SAMD21 Plus 连接到电脑，然后连续按下 Reset 按钮两次。如果一切正常，电脑上会出现一个 Arduino 磁盘。

软件准备​

  • 步骤 1. 根据你的操作系统下载并安装最新版本的 Thonny editor

  • 步骤 2. 启动 Thonny

  • 步骤 3. 点击 Tools-->Options 打开设置。

  • 步骤 4. 选择 Interpreter 选项卡，将设备选择为 MicroPython(generic)，端口选择为 Board CDC @ Port

软件开发​

SEEED XIAO SAMD21 系列引脚分配表​

MicroPython 引脚名XIAO SAMD21 GPIO (ID)XIAO SAMD21 Plus GPIO (ID)IRQ SAMD21 / PlusADC功能
D0 / A0PA02 (2)PA02 (2)2 / 20GPIO, ADC, DAC
D1 / A1PA04 (4)PA04 (4)4 / 44GPIO, ADC
D2 / A2PA10 (10)PA10 (10)10 / 1018GPIO, ADC
D3 / A3PA11 (11)PA11 (11)11 / 1119GPIO, ADC
D4 / A4 / SDAPA08 (8)PA08 (8)NMI / NMI16GPIO, ADC, I2C SDA
D5 / A5 / SCLPA09 (9)PA09 (9)9 / 917GPIO, ADC, I2C SCL
D6 / A6 / TXPB08 (40)PB08 (40)8 / 82GPIO, ADC, UART TX
D7 / A7 / RXPB09 (41)PB09 (41)9 / 93GPIO, ADC, UART RX
D8 / A8 / SCKPA07 (7)PA07 (7)7 / 77GPIO, ADC, SPI SCK
D9 / A9 / MISOPA05 (5)PA05 (5)5 / 55GPIO, ADC, SPI MISO
D10 / A10 / MOSIPA06 (6)PA06 (6)6 / 66GPIO, ADC, SPI MOSI
USER_LED / D13 / SCL1PA17 (17)PA17 (17)1 / 1—原始用户 LED；Plus D13 和 I2C1 SCL
RX_LED / D27PA18 (18)PA18 (18)2 / 2—原始 RX LED；Plus D27
TX_LED / D19 / I2S_SDPA19 (19)PA19 (19)3 / 3—原始 TX LED；Plus D19 和 I2S 数据
D12—PA28 (28)— / 8—Plus 扩展 GPIO
D14 / SDA1—PA16 (16)— / 0—Plus I2C1 SDA
D15—PA15 (15)— / 15—Plus 扩展 GPIO
D16—PA14 (14)— / 14—Plus 扩展 GPIO
D17—PA13 (13)— / 13—Plus 扩展 GPIO
D18—PA12 (12)— / 12—Plus 扩展 GPIO
D20 / I2S_SCK—PA20 (20)— / 4—Plus GPIO 和 I2S 时钟
D21 / I2S_WS—PA21 (21)— / 5—Plus GPIO 和 I2S 字选择
D22—PB10 (42)— / 10—Plus 扩展 GPIO
D23—PB11 (43)— / 11—Plus 扩展 GPIO
D24—PB23 (55)— / 7—Plus 扩展 GPIO
D25—PA23 (23)— / 7—Plus 扩展 GPIO
D26—PA22 (22)— / 6—Plus 扩展 GPIO
RGB_LED—PA27 (27)— / 15—Plus 可寻址 RGB LED (WS2812)
BUTTON—PB22 (54)— / 6—Plus 用户按键（低电平有效）
USB_DMPA24 (24)PA24 (24)12 / 12—USB D−（原生 USB，非 GPIO）
USB_DPPA25 (25)PA25 (25)13 / 13—USB D+（原生 USB，非 GPIO）
SWCLKPA30 (30)PA30 (30)10 / 10—SWD 时钟
SWDIOPA31 (31)PA31 (31)11 / 11—SWD 数据
note

GPIO (ID) 中括号内的数字指的是 MicroPython SAMD 引脚 ID，而不是 MCU 封装的物理引脚编号。

上传你的代码​

点击 "Run current script" 按钮上传代码。第一次运行时，Thonny 会询问你要将代码文件保存到哪里。选择 This Computer 或 MicroPython device 都可以。

如果你想离线运行程序，应将程序保存到 XIAO SAMD21 上。

同时按住 Ctrl + Shift + S，然后选择保存到 MicroPython device

GPIO 测试（LED）​

我们需要准备：

  1. 对于 XIAO SAMD21，RX_LED 为 PA18

    我们可以看到蓝色的 RX_LED 被点亮，并以每秒一次的频率闪烁

from machine import Pin, Timer

led = Pin(18, Pin.OUT)
Counter = 0
Fun_Num = 0

def fun(tim):
    global Counter
    Counter = Counter + 1 
    print(Counter)
    led.value(Counter%2)

tim = Timer(-1)
tim.init(period=500, mode=Timer.PERIODIC, callback=fun)
  1. 对于 XIAO SAMD21 Plus，RX_LED 和 TX_LED 已被移除。改用一个 WS2812 LED，其数据引脚连接到 PA27。

from machine import Pin, Timer
import machine
import time

led = Pin(27, Pin.OUT)

Counter = 0


def ws2812_write(r, g, b):
    data = bytearray([g, r, b])

    machine.bitstream(
        led,
        0,
        (400, 850, 800, 450),
        data
    )

    time.sleep_us(80)


def fun(tim):
    global Counter

    Counter += 1
    print(Counter)

    if Counter % 2 == 1:
        ws2812_write(0, 0, 255)
    else:
        ws2812_write(0, 0, 0)


# Initial state: OFF
ws2812_write(0, 0, 0)

# 500 ms periodic timer
tim = Timer(-1)
tim.init(
    period=500,
    mode=Timer.PERIODIC,
    callback=fun
)

GPIO 控制继电器​

我们需要准备：

from machine import Pin, Timer

output_4 = Pin(8, Pin.OUT)
detect_1 = Pin(4, Pin.IN, Pin.PULL_UP)
output_value = Pin(2, Pin.OUT)
Counter = 0

def fun(tim):
    global Counter
    Counter = Counter + 1
    output_4.value(Counter%2)
    print(Counter%2,detect_1.value())
    if detect_1.value() :
        output_value.value(1)
    else:
        output_value.value(0)

tim = Timer(-1)
tim.init(period=200, mode=Timer.PERIODIC, callback=fun)

自动控制的人体检测​

我们需要准备：

from machine import Pin, Timer

led = Pin(8, Pin.OUT)

input_value_1 = Pin(4, Pin.IN, Pin.PULL_UP)
input_value_2 = Pin(10, Pin.IN, Pin.PULL_UP)
output_value = Pin(2, Pin.OUT)

Counter = 0
Fun_Num = 0

def fun(tim):
    global Counter
    Counter = Counter + 1
    led.value(Counter%2)
    print(input_value_1.value(),input_value_2.value())
    if input_value_1.value() :
        output_value.value(1)
    else:
        output_value.value(0)

tim = Timer(-1)
tim.init(period=50, mode=Timer.PERIODIC, callback=fun)

I2C 支持​

from machine import Pin, SoftI2C

i2c = SoftI2C(scl=Pin(9), sda=Pin(8), freq=100000)
devices = i2c.scan()
for device in devices:  
    print("Decimal address: ",device," | Hexa address: ",hex(device))

i2c.writeto(0x51, 'b')
print(i2c.readfrom(0x51, 4))   # read 4 bytes from device with address 0x51
i2c.writeto(0x51, 'a') # write 'a' to device with address 0x51
print(i2c.readfrom(0x51, 4))   # read 4 bytes from device with address 0x51
i2c.writeto(0x51, 'b')
print(i2c.readfrom(0x51, 4))

熟悉 micropython 能让你做到更多，我们期待为你创造更多价值。也欢迎随时与我们分享你的项目！

DAC 支持​

感谢 Aleksei Tertychnyi 提交代码，所有相关功能均由他开发并贡献。

from machine import Pin, Timer, DAC

led = Pin(18, Pin.OUT)
counter = 0

dac = DAC(0) #DAC on A0 output

def loop(tim):
    global counter
    led.value(counter%2)
    print('DAC value: ', end =" ")
    print(counter)
    dac.write(counter%1024)
    counter = counter + 1

tim = Timer(-1)
tim.init(period=1000, mode=Timer.PERIODIC, callback=loop)

A0 引脚上的电压将开始逐渐升高，在大约 3.3V 达到最大值后，会降至 0V，然后循环重复。

ADC 支持​

ADC 示例 MicroPython 代码：

from machine import Pin, Timer, ADC
led = Pin(18, Pin.OUT)  # digital output for blinking
counter = 0             # simple counter for LED toggle

ADC_CONVERT_V = 1.0 / 65535.0  # conversion factor: raw ADC (16-bit) → voltage (vref=1.0V)

adc = ADC(4, vref=0)   # ADC reads on pin A4, using internal 1.0V reference
adcVoltage = 0.0       # variable to store measured voltage

def fun(tim):
    global counter, adcVoltage  # make sure we update the global variables
    counter += 1                # increment counter
    adcVoltage = adc.read_u16() * ADC_CONVERT_V  # read ADC and convert to voltage
    print(adcVoltage)           # print voltage to REPL
    led.value(counter % 2)      # toggle LED every callback (blink)

tim = Timer(-1)                    # create a virtual timer
tim.init(period=1000,              # callback period in milliseconds (1000 ms = 1 s)
         mode=Timer.PERIODIC,      # periodic callback
         callback=fun)             # function to call

MicroPython 设备控制台​

我们的合作伙伴 Neil 使用 MicroPython 为 XIAO 编写了一个命令行控制台程序。通过这个程序，你可以轻松上传、下载和删除文件。我们感谢他对 XIAO 的贡献！

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