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Seeed Studio XIAO ESP32C3 与 MicroPython

MicroPython 是一个具有部分原生代码编译功能的 Python 解释器。它提供了 Python 3.5 功能的子集，专为嵌入式处理器和受限系统实现。它与 CPython 不同，您可以在这里了解更多关于差异的信息。

安装 MicroPython​

安装 Esptool​

如果您还没有安装 esptool.py，可以在您的电脑上使用 pip 进行安装：

pip install esptool

下载 XIAO ESP32C3 MicroPython 固件​

您需要从 micropython.org 下载固件二进制文件 下载正确的 bin 文件后，导航到该文件夹，并在那里打开一个 cmd 终端。 截至最终草稿，最新版本的 bin 文件是：

ESP32_GENERIC_C3-20230602-v1.23.0.bin

将 XIAO ESP32C3 连接到您的电脑​

您需要在将 type C USB 线缆插入电脑的同时，按住 XIAO ESP32C3 开发板上的 BOOT 按钮，以进入"引导加载程序"模式。

检查端口​

找出您电脑上的所有串行设备。

  • Linux

在 Linux 上，您可以使用 dmesg 命令查看已连接的设备：

dmesg | grep tty

或者，您可以使用 ls 列出串行设备：

ls /dev/ttyS* /dev/ttyUSB*
  • Windows

在 Windows 上，您可以通过设备管理器检查串行端口。查看"端口 (COM 和 LPT)"部分以查看可用的串行端口。您也可以在命令提示符中使用 mode 命令来列出串行端口：

mode
  • macOS

在 macOS 上，您可以使用 ls 命令列出可用的串行端口：

ls /dev/cu*

这将显示所有串口设备。

tip

如果端口繁忙，您可以使用以下命令查找并终止使用该端口的进程（在 macOS 上）： 识别使用端口的进程：

lsof | grep port

此命令列出打开的文件并搜索使用指定端口的任何进程。 从输出中找到进程ID(PID)并终止该进程：

kill -9 <PID>

将 PID 替换为找到的实际进程 ID。

Erase flash​

esptool.py --chip esp32c3 --port /dev/cu.usbmodem11301 erase_flash

将 '/dev/cu.usbmodem11301' 替换为您系统中正确的端口名称（例如 Windows 上的 COM3，Linux 上的 /dev/ttyUSB0）。

写入闪存​

将固件刷写到 XIAO ESP32C3：

esptool.py --chip esp32c3 --port /dev/cu.usbmodem11301 --baud 460800 write_flash -z 0x0 ESP32_GENERIC_C3-20240602-v1.23.0.bin

再次提醒，将 '/dev/cu.usbmodem11301' 替换为正确的端口名称，将 'ESP32_GENERIC_C3-20240602-v1.23.0.bin' 替换为您的空白固件文件路径。

然后就可以开始使用您喜欢的工具将脚本编译到 ESP32！

推荐的 MicroPython 编辑器​

下面列出了一些流行的工具。

1. Thonny​

安装并打开 thonny，然后按照说明配置 Thonny：

pip install thonny
#open thonny after installation
thonny

转到 Run-->Configure Interpreter，确保 Thonny 选项中的 Interpreter 选项卡如下所示，选择"CircuitPython (generic)"和端口：

在对话框中点击"OK"，您应该会在 thonny 窗口底部看到 Micropython shell，如下图所示。 逐行将脚本输入到 Shell 中以获取闪存和内存大小：

import gc
gc.mem_free()

import esp
esp.flash_size()

恭喜您成功在 XIAO ESP32C3 上使用 Thonny 设置了 MicroPython！

2. Arduino Lab for MicroPython​

下载 Arduino lab for MicroPython 并将设备连接到您的电脑。

代码如下：

from machine import Pin
import time

# Define the LED pin
led = Pin(7, Pin.OUT)  # Use the correct GPIO number instead of D10

# Blink the LED in a loop
while True:
    led.value(1)   # Turn the LED on
    time.sleep(1)  # Wait for a second
    led.value(0)   # Turn the LED off
    time.sleep(1)  # Wait for a second

3. Visual Studio Code 上的 Pymakr​

  • 安装 Pymakr 按照安装说明来安装 Pymakr。

  • 将您的 XIAO ESP32C3 连接到计算机。

  • 创建新项目 打开 VS Code 并为您的微控制器创建一个新项目。

  • 添加新的 Python 文件 在您的项目中创建一个新的 Python 文件。

  • 将脚本上传到 MCU 并编译脚本

4. uPtCraft IDE​

引脚定义/端口信息​

在 XIAO ESP32C3 上开始使用 MicroPython​

这里是micropython 操作 ESP32 的快速参考。 有关micropython 库的更多知识。

通用板控制​

MicroPython REPL（读取-求值-打印-循环）位于 UART0（GPIO1=TX，GPIO3=RX），波特率为 115200。Tab 补全功能有助于找出对象具有哪些方法。粘贴模式（ctrl-E）有助于将大段 Python 代码粘贴到 REPL 中。 可以在 MicroPython 中使用 dir() 函数（类似于 Python）来列出对象的属性和方法。 例如，在 shell 中输入 dir(machine)：

machine 模块：

import machine
machine.freq()          # get the current frequency of the CPU, for esp32c3 is 160000000
machine.freq(160000000) # set the CPU frequency to 160 MHz

The esp module:

import esp

esp.osdebug(None)       # turn off vendor O/S debugging messages
esp.osdebug(0)          # redirect vendor O/S debugging messages to UART(0)

# low level methods to interact with flash storage
esp.flash_size()
esp.flash_user_start()
esp.flash_erase(sector_no)
esp.flash_write(byte_offset, buffer)
esp.flash_read(byte_offset, buffer)

esp32 模块： ESP32C3、ESP32S2 和 ESP32S3 具有内置温度传感器，可返回摄氏度温度值：

import esp32
esp32.mcu_temperature() # read the internal temperature of the MCU, in Celsius

Network-WLAN​

Network 模块： 更多信息请参考这里。

import network

wlan = network.WLAN(network.STA_IF) # create station interface
wlan.active(True)       # activate the interface
wlan.scan()             # scan for access points
wlan.isconnected()      # check if the station is connected to an AP
wlan.connect('ssid', 'key') # connect to an AP
wlan.config('mac')      # get the interface's MAC address
wlan.ifconfig()  # get the interface's IPv4 addresses

ap = network.WLAN(network.AP_IF) # create access-point interface
ap.config(ssid='ESP-AP') # set the SSID of the access point
ap.config(max_clients=10) # set how many clients can connect to the network
ap.active(True)         # activate the interface

一个用于连接到本地 WiFi 网络的有用函数是：

def do_connect():
    import network
    wlan = network.WLAN(network.STA_IF)
    wlan.active(True)
    if not wlan.isconnected():
        print('connecting to network...')
        wlan.connect('ssid', 'key') #replace the ssid and key
        while not wlan.isconnected():
            pass
    print('network config:', wlan.ifconfig())

Delay and timing​

The time module:

import time

time.sleep(1)           # sleep for 1 second
time.sleep_ms(500)      # sleep for 500 milliseconds
time.sleep_us(10)       # sleep for 10 microseconds
start = time.ticks_ms() # get millisecond counter
delta = time.ticks_diff(time.ticks_ms(), start) # compute time difference

定时器​

ESP32 端口有四个硬件定时器。使用 class 和定时器 ID（从 0 到 3，包含边界值）：

from machine import Timer

tim0 = Timer(0)
tim0.init(period=5000, mode=Timer.ONE_SHOT, callback=lambda t:print(0))

tim1 = Timer(1)
tim1.init(period=2000, mode=Timer.PERIODIC, callback=lambda t:print(1))

周期以毫秒为单位。 此端口目前不支持虚拟定时器。

引脚和 GPIO​

machine.Pin 类：

from machine import Pin

p2 = Pin(2, Pin.OUT)    # create output pin on GPIO2
p2.on()                 # set pin to "on" (high) level
p2.off()                # set pin to "off" (low) level
p2.value(1)             # set pin to on/high

p3 = Pin(3, Pin.IN)     # create input pin on GPIO3
print(p3.value())       # get value, 0 or 1

p4 = Pin(4, Pin.IN, Pin.PULL_UP) # enable internal pull-up resistor
p5 = Pin(5, Pin.OUT, value=1) # set pin high on creation
p6 = Pin(6, Pin.OUT, drive=Pin.DRIVE_3) # set maximum drive strength

可用引脚来自以下范围（包含）：2,3,4,5,6,7,8,9,10,20,21。这些对应于 ESP32C3 芯片的实际 GPIO 引脚编号。

UART（串行总线）​

machine.UART 类：

from machine import UART

uart1 = UART(1, baudrate=9600, tx=21, rx=20)
uart1.write('hello')  # write 5 bytes
uart1.read(5)         # read up to 5 bytes

ESP32C3 有一个硬件 UART。引脚列表如下：

UARTPin
TX21
RX20

PWM(脉宽调制)​

PWM 可以在所有支持输出的引脚上启用。基频范围可以从 1Hz 到 40MHz，但存在权衡；随着基频增加，占空比分辨率会降低。 machine.PWM 类：

from machine import Pin, PWM

pwm2 = PWM(Pin(2), freq=5000, duty_u16=32768) # create PWM object from a pin
freq = pwm2.freq()         # get current frequency
pwm2.freq(1000)            # set PWM frequency from 1Hz to 40MHz

duty = pwm2.duty()         # get current duty cycle, range 0-1023 (default 512, 50%)
pwm2.duty(256)             # set duty cycle from 0 to 1023 as a ratio duty/1023, (now 25%)

duty_u16 = pwm2.duty_u16() # get current duty cycle, range 0-65535
pwm2.duty_u16(2**16*3//4)  # set duty cycle from 0 to 65535 as a ratio duty_u16/65535, (now 75%)

duty_ns = pwm2.duty_ns()   # get current pulse width in ns
pwm2.duty_ns(250_000)      # set pulse width in nanoseconds from 0 to 1_000_000_000/freq, (now 25%)

pwm2.deinit()              # turn off PWM on the pin

pwm3 = PWM(Pin(3), freq=20000, duty=512)  # create and configure in one go
print(pwm3)                               # view PWM settings

ESP芯片具有不同的硬件外设：

硬件规格ESP32C3ESP32
组数（速度模式）12
每组定时器数量44
每组通道数量68
不同PWM频率（组数 * 定时器数）48
PWM通道总数（引脚，占空比）（组数 * 通道数）616

ADC（模数转换）​

在XIAO ESP32C3上，ADC功能可在引脚2、3、4上使用。

note

A3(GP105) - 使用ADC2，可能由于错误的采样信号而无法工作。对于模拟读取，请使用ADC1(A0/A1/A2)。请参考XIAO ESP32C3数据手册。

machine.ADC类：

from machine import ADC

adc = ADC(pin)        # create an ADC object acting on a pin
val = adc.read_u16()  # read a raw analog value in the range 0-65535
val = adc.read_uv()   # read an analog value in microvolts

SPI​

软件 SPI 总线​

软件 SPI（使用位操作）可在所有引脚上工作，通过 machine.SoftSPI 类访问：

from machine import Pin, SoftSPI

# construct a SoftSPI bus on the given pins
# polarity is the idle state of SCK
# phase=0 means sample on the first edge of SCK, phase=1 means the second
spi = SoftSPI(baudrate=100000, polarity=1, phase=0, sck=Pin(2), mosi=Pin(4), miso=Pin(6))

spi.init(baudrate=200000) # set the baudrate

spi.read(10)            # read 10 bytes on MISO
spi.read(10, 0xff)      # read 10 bytes while outputting 0xff on MOSI

buf = bytearray(50)     # create a buffer
spi.readinto(buf)       # read into the given buffer (reads 50 bytes in this case)
spi.readinto(buf, 0xff) # read into the given buffer and output 0xff on MOSI

spi.write(b'12345')     # write 5 bytes on MOSI

buf = bytearray(4)      # create a buffer
spi.write_readinto(b'1234', buf) # write to MOSI and read from MISO into the buffer
spi.write_readinto(buf, buf) # write buf to MOSI and read MISO back into buf

硬件 SPI 总线​

硬件 SPI 通过 machine.SPI 类访问，具有与上述软件 SPI 相同的方法：

from machine import Pin, SPI

hspi = SPI(1, 10000000)
hspi = SPI(1, 10000000, sck=Pin(8), mosi=Pin(10), miso=Pin(9))
SPI引脚
SCKD8
MOSID10
MISOD9

I2C​

软件 I2C 总线​

软件 I2C（使用位操作）可在所有具有输出功能的引脚上工作，通过 machine.SoftI2C 类访问：

from machine import Pin, SoftI2C

i2c = SoftI2C(scl=Pin(7), sda=Pin(6), freq=100000)

i2c.scan()              # scan for devices

i2c.readfrom(0x3a, 4)   # read 4 bytes from device with address 0x3a
i2c.writeto(0x3a, '12') # write '12' to device with address 0x3a

buf = bytearray(10)     # create a buffer with 10 bytes
i2c.writeto(0x3a, buf)  # write the given buffer to the peripheral

硬件 I2C 总线​

驱动程序通过 machine.I2C 类访问，具有与上述软件 I2C 相同的方法：

from machine import Pin, I2C
i2c = I2C(0, scl=Pin(7), sda=Pin(6), freq=400000)
I2CGPIO引脚
SCLGPIO7D5
SDAGPIO6D4

XIAO 扩展底板​

前提条件:

XIAO ESP32C3
已焊接排针		XIAO 扩展底板Grove 光传感器
立即获取 🖱️
立即获取 🖱️
立即获取 🖱️

读取光传感器数据​

import time
from machine import Pin, ADC

# Initialize the analog input on pin 2 (corresponds to A0)
analog_in = ADC(Pin(2))
analog_in.atten(ADC.ATTN_11DB)  # Configure the input range (0-3.6V)

def get_voltage(pin):
    # Convert the raw ADC value to voltage
    return (pin.read() / 4095) * 3.3

while True:
    # Read the raw analog value
    raw_value = analog_in.read()
    # Convert the raw value to voltage
    voltage = get_voltage(analog_in)
    
    # Print the raw value and voltage to the serial console
    print("[Light] Raw value: {:5d} Voltage: {:.2f}V".format(raw_value, voltage))
    
    # Delay for a short period of time before reading again
    time.sleep(1)

点亮OLED屏幕​

插入您的XIAO ESP32C3，打开Thonny并点击右下角配置解释器 选择解释器- Micropython (ESP32) 和 端口 >>> 点击确定

如果一切顺利，您将在shell中看到输出 安装所需的库 点击"工具" >>> 点击"管理包" >>> 输入库的名称 >>> 点击"搜索micropython-lib和PyPl"

运行脚本并将其烧录到开发板。 完成编码后，点击绿色按钮运行脚本。

import time
from machine import Pin, SoftI2C
import ssd1306
import math

# Pin assignment
i2c = SoftI2C(scl=Pin(7), sda=Pin(6))  # Adjust the Pin numbers based on your connections
oled_width = 128
oled_height = 64
oled = ssd1306.SSD1306_I2C(oled_width, oled_height, i2c)

oled.fill(0)  # Clear the screen
oled.text("Hello, Seeder!", 10, 15)
oled.text("/////", 30, 40)
oled.text("(`3`)y", 30, 55)
oled.show()  # Show the text

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