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Seeed Studio XIAO ESP32C6 使用 CircuitPython

note

本文档由 AI 翻译。如您发现内容有误或有改进建议，欢迎通过页面下方的评论区，或在以下 Issue 页面中告诉我们：https://github.com/Seeed-Studio/wiki-documents/issues

本篇 Wiki 介绍如何在 Seeed Studio XIAO ESP32C6 开发板上安装并运行 Adafruit Industries 官方的 CircuitPython！
CircuitPython 是一种编程语言，旨在简化在低成本微控制器板上进行实验和学习编程的过程。它使入门变得前所未有的简单，无需预先下载桌面软件。设置好开发板后，只需打开任意文本编辑器，即可开始编辑代码。更多信息，请参考 这里。

安装 CircuitPython​

方法 1：使用命令行工具 esptool​

安装 Esptool​

如果尚未安装 esptool.py，可以通过 pip 在您的电脑上安装：

pip install esptool

下载 ESP32C6 的 CircuitPython 固件​

您需要从 circirtpython.org 下载固件二进制文件。
下载正确的 bin 文件后，导航到该文件所在的文件夹，并在该文件夹中打开命令行终端。
截至最终草稿，最新的 bin 文件版本为：

adafruit-circuitpython-seeed_xiao_esp32c6-en_GB-9.1.1.bin

将 XIAO ESP32C6 连接到您的电脑​

您需要按住 XIAO ESP32C6 开发板上的 BOOT 按钮，同时将其通过 Type-C USB 数据线连接到电脑，以进入“bootloader”模式。

检查端口​

查看电脑上所有的串口设备。

  • Linux

在 Linux 上，可以使用 dmesg 命令查看连接的设备：

dmesg | grep tty

或者，您可以使用 ls 列出串口设备：

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

在 Windows 上，可以通过设备管理器检查串口。在“端口 (COM 和 LPT)”部分查看可用的串口。
也可以在命令提示符中使用 mode 命令列出串口：

mode
  • macOS

在 macOS 上，可以使用 ls 命令列出可用的串口：

ls /dev/cu*

这将显示所有串口设备。

:::提示 如果端口被占用，可以使用以下命令查找并终止占用该端口的进程（适用于 macOS）： 识别使用该端口的进程：

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。
找到输出中的进程 ID (PID)，然后终止该进程：

kill -9 <PID>

将 PID 替换为实际的进程 ID。

擦除 Flash​

esptool.py --chip esp32c6 --port /dev/cu.usbmodem11301 erase_flash

将 '/dev/cu.usbmodem11301' 替换为您系统中的正确端口名称（例如，Windows 上为 COM3，Linux 上为 /dev/ttyUSB0）。

写入 Flash​

将固件烧录到 XIAO ESP32C6：

esptool.py --chip esp32c6 --port /dev/cu.usbmodem11301 --baud 460800 write_flash -z 0x0 adafruit-circuitpython-seeed_xiao_esp32c6-en_GB-9.1.1.bin

同样，将 '/dev/cu.usbmodem11301' 替换为正确的端口名称，将 'adafruit-circuitpython-seeed_xiao_esp32c6-en_GB-9.1.1.bin' 替换为固件文件的路径。
硬件复位通过 RTS 引脚完成...

方法 2：Web Serial esptool​

WebSerial ESPTool 是为编程基于 Espressif ESP 系列微控制器板的串口 ROM 引导加载程序设计的 Web 选项。它允许您擦除微控制器的内容，并在不同的偏移量处编程最多 4 个文件。请参考 Web Serial ESPtool。

然后，您可以使用首选工具开始为 ESP32C6 编写脚本！

CircuitPython 推荐编辑器​

通常，当 CircuitPython 安装完成后，或者您将已安装 CircuitPython 的开发板插入电脑时，开发板会作为名为 CIRCUITPY 的 USB 驱动器显示在电脑上。
然而，不支持原生 USB 的 ESP32 / ESP32-C3 / ESP32-C6 微控制器无法呈现 CIRCUITPY 驱动器。
在这些开发板上，有其他方式传输和编辑文件。您可以使用 Thonny，它通过发送隐藏命令到 REPL 来读取和写入文件。或者，您可以使用 CircuitPython 8 引入的 CircuitPython Web Workflow，它提供基于浏览器的 WiFi 访问 CircuitPython 文件系统的功能。请参考 使用代码编辑器入门 Web Workflow。

1. Thonny​

安装并打开 Thonny，然后按照以下说明配置 Thonny：

pip install thonny
#安装完成后打开 thonny
thonny

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

点击对话框中的 "OK"，您将看到 Thonny 窗口底部的 Micropython shell，如下图所示。
然后，您可以使用 Read-Evaluate-Print-Loop（REPL）进行串口连接，这允许您输入单独的代码行并立即在 shell 中运行。
这对于调试特定程序并找出问题非常有用。它是交互式的，因此非常适合测试新想法。请参考 REPL 获取更多信息。

通过输入 help() 与 REPL 交互，这将告诉您从哪里开始探索 REPL。要在 REPL 中运行代码，请在 REPL 提示符旁输入代码。
输入 help("modules") 列出内置模块，这将显示 CircuitPython 中所有核心模块的列表，包括 "board"。

然后在 REPL 中输入 "import board" 并按回车。接下来，在 REPL 中输入 "dir(board)"，即可获取开发板上所有引脚的列表。

# 使用以下命令检查引脚。有关 REPL 的详细信息，请参阅 Welcome to CircuitPython!
# 进入 Thonny 的 shell。
>>> import board
>>> dir(board)
['__class__', '__name__', 'A0', 'A1', 'A2', 'A4', 'A5', 'A6', 'D0', 'D1', 'D10', 'D2', 'D3', 'D4', 'D5', 'D6', 'D7', 'D8', 'D9', 'I2C', 'LP_I2C_SCL', 'LP_I2C_SDA', 'LP_UART_RXD', 'LP_UART_TXD', 'MISO', 'MOSI', 'MTCK', 'MTDI', 'MTDO', 'MTMS', 'RX', 'SCK', 'SCL', 'SDA', 'SPI', 'TX', 'UART', '__dict__', 'board_id']

2. CircuitPython Web Workflow​

[The CircuitPython Code Editor](https://code.circuitpython.org/) 提供了一个更全面、更丰富的体验，用于编辑运行最新版本 CircuitPython 的基于 ESP32 的设备上的文件。 该编辑器允许您通过 Web Bluetooth、USB 和 WiFi 上的 Web Workflow 来编辑文件。

引脚/接口信息​

在 XIAO ESP32C6 上使用 CircuitPython 入门​

网络-WLAN​

对于没有原生 USB 的开发板（如 ESP32-C6 或 ESP32），您需要通过 REPL 来连接 Wi-Fi。当在 CircuitPython 文件系统的根目录中添加名为 settings.toml 的文件时，Wi-Fi 功能将被启用。

方法 1：通过 REPL 创建 settings.toml 文件​

通过 REPL 创建 settings.toml 文件：

f = open('settings.toml', 'w')
f.write('CIRCUITPY_WIFI_SSID = "wifissid"\n')
f.write('CIRCUITPY_WIFI_PASSWORD = "wifipassword"\n')
f.write('CIRCUITPY_WEB_API_PASSWORD = "webpassword"\n')
f.close()
  • 将 wifissid 替换为您本地 WiFi 网络的名称
  • 将 wifipassword 替换为您本地 WiFi 的密码
  • 另一个密码 webpassword 用于通过网络浏览器访问开发板。设置为您想要的任何值

连接成功后，您可以按下 Reset 按钮以启动固件，然后多次按回车键以进入 REPL 提示符。然后重新连接设备到 Thonny，XIAO ESP32C6 的 IP 地址将显示出来。

方法 2：通过 Thonny 文件编辑 settings.toml 文件​

打开 Thonny-->View-->Files，并将 WiFi 网络、密码和 Web 密码写入 settings.toml 文件。记得保存并按下 Reset 按钮以启动固件，然后重新打开 Thonny。

:::note 请注意，ESP32 不支持 5 GHz 网络，因此如果您有两个网络，请使用 2.4 GHz 的 SSID。 :::

延时和计时​

time 模块：

import time
dir(time)
time.sleep(1)           # 休眠 1 秒
time.localtime()        # 获取本地时间

引脚和 GPIO​

可以使用 "board" 和 "microcontroller" 模块通过以下代码控制 GPIO，并将一个 LED 连接到 D5：

# 使用 board 模块
import board
import digitalio
import time

led = digitalio.DigitalInOut(board.D5)
led.direction = digitalio.Direction.OUTPUT

while True:
    led.value = True  # 打开 LED
    time.sleep(1)
    led.value = False  # 关闭 LED
    time.sleep(1)
    
# 使用 microcontroller 模块
import microcontroller
import digitalio
import time

led = digitalio.DigitalInOut(microcontroller.pin.GPIO23)
led.direction = digitalio.Direction.OUTPUT

while True:
    led.value = True  # 打开 LED
    time.sleep(1)
    led.value = False  # 关闭 LED
    time.sleep(1)

UART（串行总线）​

使用 busio 模块：

import board
import busio

# 初始化 UART
uart = busio.UART(board.LP_UART_TXD, board.LP_UART_RXD, baudrate=9600)

# 发送数据
uart.write(b"Hello UART\n")

# 接收数据
while True:
    if uart.in_waiting > 0:
        data = uart.read()
        print("Received:", data)

XIAO ESP32C6 有一个硬件 UART，相关引脚如下： | UART | 引脚 | GPIO | |------------|-------|-------| | LP_UART_TXD | A5 | GPIO5 | | LP_UART_RXD | A4 | GPIO4 |

PWM（脉宽调制）​

使用 pwmio 模块：

import board
import pwmio
from digitalio import DigitalInOut
import time

# 初始化 PWM
pwm = pwmio.PWMOut(board.D5, frequency=5000, duty_cycle=0)

# 一个渐变亮度的 LED
while True:
    for duty_cycle in range(0, 65535, 1000):
        pwm.duty_cycle = duty_cycle
        time.sleep(0.1)

ADC（模拟到数字转换）​

使用 analogio 模块：

import board
import analogio
import time

# 初始化 ADC
adc = analogio.AnalogIn(board.A0)

while True:
    value = adc.value
    print("ADC Value:", value)
    time.sleep(1)

SPI​

import board
import busio
import digitalio

# 初始化 SPI
spi = busio.SPI(board.SCK, board.MOSI, board.MISO)
# 调用 try_lock（稍后调用 unlock）以确保您是 SPI 总线的唯一用户
spi.try_lock()

# 选择一个片选引脚
cs = digitalio.DigitalInOut(board.D3)
cs.direction = digitalio.Direction.OUTPUT
cs.value = True

# 在通信前确保片选处于活动状态（低电平）
cs.value = False

# 发送和接收数据
data_out = bytearray([0x01, 0x02, 0x03])
data_in = bytearray(3)

try:
    # 写入和读取数据
    spi.write_readinto(data_out, data_in)
    print("Received:", data_in)
finally:
    # 确保通信后片选处于非活动状态（高电平）
    cs.value = True

XIAO ESP32C6 有一个硬件 SPI。相关引脚如下：

SPI引脚
SCKD8
MOSID10
MISOD9

I2C​

import board
import busio

# 初始化 I2C
i2c = busio.I2C(board.SCL, board.SDA, frequency=400000)

XIAO 扩展板底座​

先决条件：

XIAO ESP32C6
带焊接针脚		XIAO 扩展板底座Grove 光传感器
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读取光传感器数据​

import time
import board
import analogio

# 初始化 A0 上的模拟输入
analog_in = analogio.AnalogIn(board.A0)

def get_voltage(pin):
    return (pin.value * 3.3) / 65536

while True:
    # 读取原始模拟值
    raw_value = analog_in.value
    # 将原始值转换为电压
    voltage = get_voltage(analog_in)
    
    # 将原始值和电压打印到串行控制台
    print("[Light] 原始值: {:5d} 电压: {:.2f}V".format(raw_value, voltage))
    
    # 在再次读取之前延迟一段时间
    time.sleep(1)

点亮 OLED 屏幕​

下载并解压库包：

  • 前往 库 页面，下载适用于 CircuitPython 的库包。根据您的 CircuitPython 版本下载相应的库包。

将库复制到 CIRCUITPY：

  • 解压库包 ZIP 文件。您会发现一个名为 lib 的文件夹，其中包含多个 .mpy 文件。
  • 打开 Thonny-->View-->Files，然后将所需的 .mpy 文件和 lib 文件夹复制到 CircuitPython 设备的 lib 文件夹中。 您需要从库包中手动安装以下必要的库：
    • adafruit_ssd1306
    • adafruit_bus_device
    • adafruit_register
    • adafruit_framebuf.mpy

将 font5x8.bin 复制到 CIRCUITPY：

  • 从 这里 下载 font5x8.bin 文件。
  • 打开 Thonny-->View-->Files，然后将 font5x8.bin 文件复制到 CircuitPython 设备中。

创建您的 CircuitPython 代码：

  • 创建一个 code.py 文件（或 main.py）。此文件应包含您的 CircuitPython 代码。
import board
import busio
import displayio
import adafruit_ssd1306
import terminalio

# 初始化 I2C
i2c = busio.I2C(board.SCL, board.SDA)

# 定义显示参数
oled_width = 128
oled_height = 64

# 初始化 OLED 显示屏
oled = adafruit_ssd1306.SSD1306_I2C(oled_width, oled_height, i2c)

# 用颜色 0 填充显示屏
oled.fill(0)
# 将第一个像素设置为白色
oled.pixel(0, 0, 1)
oled.show()

“卸载” CircuitPython​

我们的许多开发板可以支持多种编程语言。例如，Circuit Playground Express 可以与 MakeCode、Code.org CS Discoveries、CircuitPython 和 Arduino 一起使用。您可能希望切换回 Arduino 或 MakeCode。实际上无需卸载任何内容。CircuitPython 就是加载到开发板中的“另一个程序”。因此，您只需加载另一个程序（如 Arduino 或 MakeCode），它将覆盖 CircuitPython。

备份您的代码​

在替换 CircuitPython 之前，请不要忘记备份 CIRCUITPY 驱动器上的代码。这包括您的 code.py 文件以及其他文件、lib 文件夹等。如果您移除 CircuitPython，可能会丢失这些文件，因此备份非常重要！只需像使用任何 USB 驱动器一样，将文件拖到笔记本电脑或台式电脑上的文件夹中即可。

切换到 Arduino​

如果您想使用 Arduino，只需使用 Arduino IDE 加载一个 Arduino 程序即可。以下是上传一个简单的“Blink” Arduino 程序的示例，但您不必使用此特定程序。 首先，将开发板插入电脑，并双击复位按钮，直到板载 LED 开始闪烁。

感谢您阅读本文！欢迎在评论中分享您的想法。

资源​

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