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Seeed Studio XIAO ESP32S3 com MicroPython

MicroPython é um interpretador Python com um recurso parcial de compilação de código nativo. Ele fornece um subconjunto dos 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.

Instalando MicroPython​

Instalar Esptool​

Se você ainda não instalou o esptool.py, pode fazê-lo usando pip no seu PC:

pip install esptool

Baixar o firmware MicroPython para o XIAO ESP32S3​

Você precisa baixar o arquivo binário do firmware em micropython.org Depois de baixar o arquivo bin correto, navegue até a pasta e abra um terminal cmd lá. Na versão final deste documento, a versão mais recente do arquivo bin é:

ESP32_GENERIC_S3-20230602-v1.23.0.bin

Conectar o XIAO ESP32S3 ao seu PC​

Você precisa pressionar e manter pressionado o botão BOOT na sua placa XIAO ESP32S3 para entrar no modo 'bootloader' enquanto a conecta ao cabo USB tipo C no seu PC.

Verificar porta​

Encontre todos os dispositivos seriais no seu PC.

  • Linux

No Linux, você pode usar o comando dmesg para ver os dispositivos conectados:

dmesg | grep tty

Como alternativa, você pode listar dispositivos seriais usando ls:

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

No Windows, você pode localizar o endereço da porta USB para serial abrindo o Gerenciador de Dispositivos.

  • macOS

No macOS, você pode listar as portas seriais disponíveis usando o comando ls:

ls /dev/cu*

Isso mostrará todos os dispositivos de porta serial.

dica

Se a porta estiver ocupada, você pode usar o seguinte comando para encontrar e matar qualquer processo que esteja usando a porta (no macOS): Identifique processos usando a porta:

lsof | grep port

Este comando lista arquivos abertos e procura qualquer processo usando a porta especificada. Encontre o ID do processo (PID) na saída e finalize o processo:

kill -9 <PID>

Substitua PID pelo ID de processo real encontrado.

Apagar flash​

esptool.py --chip esp32s3 --port /dev/cu.usbmodem11301 erase_flash

Substitua '/dev/cu.usbmodem11301' pelo nome de porta correto do seu sistema (por exemplo, COM3 no Windows, /dev/ttyUSB0 no Linux).

Gravar flash​

Grave o firmware no XIAO ESP32S3:

esptool.py --chip esp32s3 --port /dev/cu.usbmodem11301 --baud 460800 write_flash -z 0x0 ESP32_GENERIC_S3-20240602-v1.23.0.bin

Novamente, substitua '/dev/cu.usbmodem11301' pelo nome de porta correto e 'ESP32_GENERIC_S3-20240602-v1.23.0.bin' pelo caminho para o seu arquivo de firmware. Não se esqueça de fazer o hard reset via pino RTS. Depois você pode começar a compilar scripts usando sua ferramenta preferida para o ESP32!

Editores recomendados para MicroPython​

Algumas das ferramentas populares estão listadas abaixo.

1. Thonny​

Instale e abra o Thonny, depois configure o Thonny seguindo as instruções:

pip install thonny
#open thonny after installation
thonny

Vá em Run-->Configure Interpreter e certifique-se de que a aba Interpreter nas opções do Thonny esteja como mostrado abaixo, selecione "CircuitPython (generic)" e a porta:

Clique em "OK" na caixa de diálogo e você deverá ver o shell Micropython na parte inferior da janela do Thonny, como mostrado na figura abaixo. Digite o script linha por linha no Shell para obter o tamanho da flash e da SRAM:

import esp
esp.flash_size()

Parabéns por configurar com sucesso o MicroPython no seu XIAO ESP32S3 com o Thonny!

2. Arduino Lab para MicroPython​

Baixe o Arduino Lab para MicroPython e conecte o dispositivo ao seu PC.

Codifique assim:

from machine import Pin
import time

# Define the LED pin
led = Pin(6, Pin.OUT)  # Use correct gpio

# 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. Pymakr no Visual Studio Code​

  • Criar um novo projeto Abra o VS Code e crie um novo projeto para o seu microcontrolador.
  • Adicionar um novo arquivo Python Crie um novo arquivo Python dentro do seu projeto.
  • Enviar o script para o MCU e compilar o script

4. uPtCraft IDE​

Informações de Pinout/Porta​

Primeiros passos com MicroPython no XIAO ESP32S3​

Aqui está uma referência rápida para operação do ESP32 com micropython. Para mais conhecimento sobre bibliotecas micropython.

Controle geral da placa​

O REPL (Read-Eval-Print-Loop) do MicroPython está na UART0 (GPIO1=TX, GPIO3=RX) a 115200 baud. A conclusão por tab é útil para descobrir quais métodos um objeto possui. O modo de colagem (ctrl-E) é útil para colar um grande bloco de código Python no REPL. Pode-se usar a função dir() no MicroPython (similar ao Python) para listar os atributos e métodos de um objeto. Por exemplo, digite dir(machine) no shell:

O módulo machine:

import machine
machine.freq()          # get the current frequency of the CPU, for esp32s3 is 240000000
machine.freq(160000000) # set the CPU frequency to 160 MHz
#frequency must be 20MHz, 40MHz, 80Mhz, 160MHz or 240MHz

O módulo esp:

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)

O módulo esp32: ESP32C3, ESP32S2 e ESP32S3 têm um sensor de temperatura interno disponível e retornam a temperatura em Celsius:

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

Rede-WLAN​

O módulo Network: Mais informações consulte aqui.

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

Uma função útil para conectar à sua rede WiFi local é:

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())

Atraso e temporização​

O módulo time:

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

Temporizadores​

A porta ESP32 possui quatro temporizadores de hardware. Use a classe com um ID de temporizador de 0 a 3 (inclusive):

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))

O período é em milissegundos. Timers virtuais não são atualmente suportados nesta porta.

Pinos e GPIO​

A classe machine.Pin:

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

Os pinos disponíveis estão nos seguintes intervalos (inclusive): 1,2,3,4,5,6,7,8,9,43,44. Eles correspondem aos números reais de pinos GPIO do chip ESP32S3.

UART(barramento serial)​

A classe machine.UART:

from machine import UART

uart1 = UART(1, baudrate=9600, tx=43, rx=44)
uart1.write('hello')  # write 5 bytes
uart1.read(5)         # read up to 5 bytes

O ESP32C3 possui uma UART de hardware. Os pinos são listados abaixo:

UARTPino
TX43
RX44

PWM(modulação por largura de pulso)​

PWM pode ser habilitado em todos os pinos com capacidade de saída. A frequência base pode variar de 1Hz a 40MHz, mas há um compromisso: à medida que a frequência base aumenta, a resolução do duty diminui. A classe machine.PWM:

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

ADC(conversão analógica para digital)​

No XIAO ESP32S3, a funcionalidade de ADC está disponível nos pinos 1,2,3,4,5,6,7,8,9. A classe machine.ADC:

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​

Barramento SPI por software​

SPI por software (usando bit-banging) funciona em todos os pinos e é acessado pela classe machine.SoftSPI:

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

Barramento SPI por hardware​

O SPI por hardware é acessado pela classe machine.SPI e possui os mesmos métodos do SPI por software acima:

from machine import Pin, SPI

hspi = SPI(1, 10000000)
hspi = SPI(1, 10000000, sck=Pin(7), mosi=Pin(9), miso=Pin(8))
SPIPino
SCKD7
MOSID9
MISOD8

I2C​

Barramento I2C por software​

I2C por software (usando bit-banging) funciona em todos os pinos com capacidade de saída e é acessado pela classe machine.SoftI2C:

from machine import Pin, SoftI2C

i2c = SoftI2C(scl=Pin(6), sda=Pin(5), 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

Barramento I2C por hardware​

O driver é acessado pela classe machine.I2C e possui os mesmos métodos do I2C por software acima:

from machine import Pin, I2C
i2c = I2C(0, scl=Pin(6), sda=Pin(5), freq=400000)

Expension Board Base para XIAO​

Pré-requisitos:

XIAO ESP32S3
com cabeçalho soldado		Expension Board Base para XIAOSensor de luz Grove
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Ler os dados do sensor de luz​

import time
from machine import Pin, ADC

# Initialize the analog input on pin 2 (corresponds to A0)
analog_in = ADC(Pin(1))
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)

Acender a tela OLED​

Conecte seu XIAO ESP32S3, abra o Thonny e clique no canto inferior direito para configurar o interpretador Selecione o interpretador - Micropython (ESP32) e Porta >>> Clique em OK

Se tudo correr bem, você verá a saída no shell Instale a biblioteca ssd1306 do MicroPython. Clique em "Tools" >>> Clique em "Management Packages" >>> Digite o nome da biblioteca >>> Clique em "Search micropython-lib and PyPl"

Execute o script e grave-o na placa. Depois de terminar a codificação, clique no botão verde para executar o script.

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

# ESP8266 Pin assignment
i2c = SoftI2C(scl=Pin(6), sda=Pin(5))  # 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

Teste de streaming da câmera​

O teste de streaming da câmera também é fornecido para o ESP32S3 sense (com câmera), por favor consulte aqui.

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Recursos​

Suporte Técnico e Discussão de Produto​

Obrigado por escolher nossos produtos! Estamos aqui para lhe fornecer diferentes formas de suporte para garantir que sua experiência com nossos produtos seja a mais tranquila possível. Oferecemos vários canais de comunicação para atender a diferentes preferências e necessidades.

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