Seeed Studio XIAO SAMD21 com MicroPython

Introdução ao MicroPython

MicroPython é um interpretador Python com um recurso parcial de compilação de código nativo. Ele fornece um subconjunto de recursos do Python 3.5, implementado para processadores embarcados e sistemas com recursos limitados. Ele é diferente do CPython e você pode ler mais sobre as diferenças aqui.

Primeiros passos

Primeiro, vamos conectar o Seeed Studio XIAO SAMD21 ao computador e enviar um código simples em MicroPython para verificar se a placa está funcionando bem.

Configuração de hardware

• Seeed Studio XIAO SAMD21 ou Seeed Studio XIAO SAMD21 Plus x1
• Cabo Type-C x1
• PC x1

Gravar o firmware

Para XIAO SAMD21

dica

• Modo Bootloader para a série XIAO SAMD21

• Passo 1. Conecte o Seeed Studio XIAO SAMD21 ao seu computador por meio de um cabo Type‑C e, em seguida, toque duas vezes no botão Reset para entrar no modo BOOT. Se tudo funcionar bem, um disco Arduino será exibido no PC.

• Passo 2. Grave o firmware

Basta acessar o site oficial do MicroPython e baixar o firmware mais recente

• Firmware MicroPython da série XIAO SAMD21

Também é possível compilar o seu próprio firmware para garantir segurança e suporte aos recursos mais recentes, mas isso não é necessário.

Para XIAO SAMD21 Plus

• Passo 1. Conecte o XIAO SAMD21 Plus ao seu PC com um cabo Type‑C e, em seguida, pressione o botão Reset duas vezes consecutivas. Se tudo estiver correto, um disco Arduino aparecerá no seu PC.

• Passo 2. Clique no link abaixo para baixar o firmware e, em seguida, arraste e solte o arquivo .uf2 no disco Arduino para concluir a gravação do firmware.

  • Firmware MicroPython da série XIAO SAMD21

Configuração de software

• Passo 1. Baixe e instale a versão mais recente do editor Thonny de acordo com o seu sistema operacional

• Passo 2. Inicie o Thonny

• Passo 3. Clique em Tools-->Options para abrir as configurações.

• Passo 4. Escolha a interface Interpreter e selecione o dispositivo como MicroPython(generic) e a porta como Board CDC @ Port

Desenvolvimento de software

Tabela de atribuição de pinos da série SEEED XIAO SAMD21

Nome do pino MicroPython	GPIO XIAO SAMD21 (ID)	GPIO XIAO SAMD21 Plus (ID)	IRQ SAMD21 / Plus	ADC	Função
D0 / A0	PA02 (2)	PA02 (2)	2 / 2	0	GPIO, ADC, DAC
D1 / A1	PA04 (4)	PA04 (4)	4 / 4	4	GPIO, ADC
D2 / A2	PA10 (10)	PA10 (10)	10 / 10	18	GPIO, ADC
D3 / A3	PA11 (11)	PA11 (11)	11 / 11	19	GPIO, ADC
D4 / A4 / SDA	PA08 (8)	PA08 (8)	NMI / NMI	16	GPIO, ADC, I2C SDA
D5 / A5 / SCL	PA09 (9)	PA09 (9)	9 / 9	17	GPIO, ADC, I2C SCL
D6 / A6 / TX	PB08 (40)	PB08 (40)	8 / 8	2	GPIO, ADC, UART TX
D7 / A7 / RX	PB09 (41)	PB09 (41)	9 / 9	3	GPIO, ADC, UART RX
D8 / A8 / SCK	PA07 (7)	PA07 (7)	7 / 7	7	GPIO, ADC, SPI SCK
D9 / A9 / MISO	PA05 (5)	PA05 (5)	5 / 5	5	GPIO, ADC, SPI MISO
D10 / A10 / MOSI	PA06 (6)	PA06 (6)	6 / 6	GPIO, ADC, SPI MOSI
USER_LED / D13 / SCL1	PA17 (17)	PA17 (17)	1 / 1	—	LED de usuário original; Plus D13 e I2C1 SCL
RX_LED / D27	PA18 (18)	PA18 (18)	2 / 2	—	LED RX original; Plus D27
TX_LED / D19 / I2S_SD	PA19 (19)	PA19 (19)	3 / 3	—	LED TX original; Plus D19 e dados I2S
D12	—	PA28 (28)	— / 8	—	GPIO de expansão Plus
D14 / SDA1	—	PA16 (16)	— / 0	—	Plus I2C1 SDA
D15	—	PA15 (15)	— / 15	—	GPIO de expansão Plus
D16	—	PA14 (14)	— / 14	—	GPIO de expansão Plus
D17	—	PA13 (13)	— / 13	—	GPIO de expansão Plus
D18	—	PA12 (12)	— / 12	—	GPIO de expansão Plus
D20 / I2S_SCK	—	PA20 (20)	— / 4	—	GPIO Plus e clock I2S
D21 / I2S_WS	—	PA21 (21)	— / 5	—	GPIO Plus e seleção de palavra I2S
D22	—	PB10 (42)	— / 10	—	GPIO de expansão Plus
D23	—	PB11 (43)	— / 11	—	GPIO de expansão Plus
D24	—	PB23 (55)	— / 7	—	GPIO de expansão Plus
D25	—	PA23 (23)	— / 7	—	GPIO de expansão Plus
D26	—	PA22 (22)	— / 6	—	GPIO de expansão Plus
RGB_LED	—	PA27 (27)	— / 15	—	LED RGB endereçável Plus (WS2812)
BUTTON	—	PB22 (54)	— / 6	—	Botão de usuário Plus (ativo em nível baixo)
USB_DM	PA24 (24)	PA24 (24)	12 / 12	—	USB D− (USB nativo, não GPIO)
USB_DP	PA25 (25)	PA25 (25)	13 / 13	—	USB D+ (USB nativo, não GPIO)
SWCLK	PA30 (30)	PA30 (30)	10 / 10	—	Clock SWD
SWDIO	PA31 (31)	PA31 (31)	11 / 11	—	Dados SWD

nota

O número entre parênteses em GPIO (ID) refere-se ao ID de pino SAMD do MicroPython, não ao número físico do pino no encapsulamento do MCU.

Envie seu código

Envie os códigos clicando no botão "Run current script". Na primeira vez, o Thonny perguntará onde você deseja salvar o arquivo de código. Tanto This Computer quanto MicroPython device funcionam bem.

Se você quiser usar o programa offline, deve salvar o programa no XIAO SAMD21

Pressione e segure Ctrl + Shift + S ao mesmo tempo e, em seguida, selecione salvar em MicroPython device

TESTE de GPIO (LED)

Precisamos preparar:

• Seeed Studio XIAO SAMD21

  Copie os códigos a seguir para o Thonny.

1. Para XIAO SAMD21, o RX_LED é PA18

   Podemos ver que o RX_LED azul acende e pisca uma vez por segundo

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)

2. Para XIAO SAMD21 Plus, os RX_LED e TX_LED foram removidos. Um LED WS2812 é usado em seu lugar, com seu pino de dados atribuído a 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
)

Relés de controle por GPIO

Precisamos preparar:

• Seeeduino-XIAO-Expansion-Board
• Grove-Relay
• Seeed Studio XIAO SAMD21

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)

Detecção de presença humana para controle automático

Precisamos preparar:

• Radar Doppler para detecção humana
• Seeeduino-XIAO-Expansion-Board
• Grove-Relay
• Seeed Studio XIAO SAMD21

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)

Suporte a I2C

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)) 

A familiaridade com micropython permite que você faça mais, estamos ansiosos para criar mais valor para você. Fique à vontade para compartilhar seus projetos conosco também!

Suporte a DAC

Agradecemos a Aleksei Tertychnyi por enviar o código, todas as funcionalidades relacionadas foram desenvolvidas e contribuídas por ele.

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)

A tensão no pino A0 começará a aumentar gradualmente, após atingir o máximo em aproximadamente 3,3 V, cairá para 0 V e o ciclo se repetirá.

Suporte a ADC

Exemplo de código MicroPython para ADC:

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

Console de Dispositivo MicroPython

Nosso parceiro Neil escreveu um programa de console de linha de comando para o XIAO usando MicroPython. Com este programa você pode facilmente enviar, baixar e excluir arquivos. Agradecemos a ele por sua contribuição ao XIAO!

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