【ST开发板评测】使用Python来开发STM32F411

前言

板子申请了也有一段时间了，也快到评测截止时间了，想着做点有意思的东西，正好前一段时间看到过可以在MCU上移植MicroPython的示例，就自己尝试一下，记录移植过程。

MicroPython是什么

程序猿中有句俗语：人生苦短，我用Python。Python的强大和易用性让它不仅可以写网站，编程序，在嵌入式领域也有一席之地。

MicroPython，是Python3编程语言的一个完整软件实现，包括Python标准库的一小部分，用C语言编写，经过优化可在微控制器和受限环境中运行。MicroPython是运行在微控制器硬件之上的完全的Python编译器和运行时系统。提供给用户一个交互式提示符（REPL）来立即执行所支持的命令。除了包括选定的核心Python库，MicroPython还包括了给予编程者访问低层硬件的模块。

MicroPython官方网站：MicroPython - Python for microcontrollers
MicroPython中文社区：micropython - 中文社区

MicroPython支持的开发板

从官方网站我们可以了解到，官方开发板主要有以下几种：

PYB Nano V1.1基于STM32F401
PYB Nano V2基于STM32F411
PyBoard CN V2基于STM32F405
MicroPython ESP32

另外还支持其他系列的开发板：

WiPy
ESP8266 boards
ESP32 boards
STM32F4 Discovery board
NUCLEO-F401RE board
NUCLEO-F411RE board
NUCLEO-F767ZI board
NUCLEO-L476RG board
Espruino Pico

MicroPython移植和板子关系不大，主要支持的是芯片，如果自己的板子芯片是上面的这些型号，也可以刷MicroPython固件，对应的IO口需要更改，而且需要重新编译生成对应的固件。具体操作方法可以查看：官方Github地址：https://github.com/micropython/micropython，里面包括了源代码和Linux下的编译方法。开发板固件下载：MicroPython downloads

Nucleo-F411RE移植MicroPython固件

正好MicroPython支持本次申请的Nucleo-F411RE开发板，就试着把刷成MicroPython的固件，尝试一下使用Python来开发STM32，具体移植过程。

1.准备工作

支持Nucleo-F411RE的MicroPython固件：NUCLEO_F411RE-20190604-v1.11-25-gce8262a16.dfu
用于STM32 DFU下载的软件：STSW_STM32080_V3.0.6.zip
PUTTY串口终端：putty-64bit-0.71-installer.msi

2.安装Dfu下载软件

下载完成后，安装DFU下载软件DfuSeDemo，非常简单，一路Next就行，在选择安装目录时，可以选择非系统盘。

3.硬件连接

由于Nucleo-F411RE板子的USB口是连接到ST-Link调试器，并没有一个连接到STM32 USB引脚的接口，所以我使用的是这种转接板，把USB的5个信号转接成5个排针，并和板子上的引脚连接：

转接板	开发板
VBUS	3.3
D-	PA11
D+	PA12
IO	GND
GND	GND

4.烧录MicroPython固件

和串口下载程序一样，使用DFU烧录固件前，也要先把STM32切换为系统存储器启动模式：即下载模式。上电之前要先设置BOOT0=1，BOOT1(PB2)=0，然后烧录MicroPython固件。

设置完成之后，连接电脑，设备管理会出现一个DFU设备

打开DfuSeDemo软件，选择已经下载的固件：NUCLEO_F411RE-20190604-v1.11-25-gce8262a16.dfu

点击Upgrade升级，在弹出的界面，点击“是”。

等待升级完成，断电，把BOOT短接线拔掉，重新上电。

5.安装Putty

安装Putty，打开串口终端，选择ST-Link虚拟串口号，波特率115200

按一下板子上的黑色复位按键，串口输出：

MicroPython v1.11-12-g6077d1715 on 2019-06-03; NUCLEO-F411RE with STM32F411xE

Type "help()" for more information.

>>> help()

Welcome to MicroPython!

For online help please visit http://micropython.org/help/.

Quick overview of commands for the board:

  pyb.info()    -- print some general information

  pyb.delay(n)  -- wait for n milliseconds

  pyb.millis()  -- get number of milliseconds since hard reset

  pyb.Switch()  -- create a switch object

                   Switch methods: (), callback(f)

  pyb.LED(n)    -- create an LED object for LED n (n=1,2,3,4)

                   LED methods: on(), off(), toggle(), intensity(<n>)

  pyb.Pin(pin)  -- get a pin, eg pyb.Pin('X1')

  pyb.Pin(pin, m, [p]) -- get a pin and configure it for IO mode m, pull mode p

                   Pin methods: init(..), value([v]), high(), low()

  pyb.ExtInt(pin, m, p, callback) -- create an external interrupt object

  pyb.ADC(pin)  -- make an analog object from a pin

                   ADC methods: read(), read_timed(buf, freq)

  pyb.DAC(port) -- make a DAC object

                   DAC methods: triangle(freq), write(n), write_timed(buf, freq)

  pyb.RTC()     -- make an RTC object; methods: datetime([val])

  pyb.rng()     -- get a 30-bit hardware random number

  pyb.Servo(n)  -- create Servo object for servo n (n=1,2,3,4)

                   Servo methods: calibration(..), angle([x, [t]]), speed([x, [t                                                                                                             ]])

  pyb.Accel()   -- create an Accelerometer object

                   Accelerometer methods: x(), y(), z(), tilt(), filtered_xyz()

Pins are numbered X1-X12, X17-X22, Y1-Y12, or by their MCU name

Pin IO modes are: pyb.Pin.IN, pyb.Pin.OUT_PP, pyb.Pin.OUT_OD

Pin pull modes are: pyb.Pin.PULL_NONE, pyb.Pin.PULL_UP, pyb.Pin.PULL_DOWN

Additional serial bus objects: pyb.I2C(n), pyb.SPI(n), pyb.UART(n)

Control commands:

  CTRL-A        -- on a blank line, enter raw REPL mode

  CTRL-B        -- on a blank line, enter normal REPL mode

  CTRL-C        -- interrupt a running program

  CTRL-D        -- on a blank line, do a soft reset of the board

  CTRL-E        -- on a blank line, enter paste mode

For further help on a specific object, type help(obj)

For a list of available modules, type help('modules')

>>>

6.开始Python开发之旅——点亮一个LED

点亮板载的绿色LED，串口输入命令点亮和熄灭LED

>>> pyb.LED(1).on()

>>> pyb.LED(1).off()

>>> pyb.LED(1).on()

>>>

更多Python控制外设的命令：Quick reference for the pyboard

参考资料

Micropython学习（二）STM32移植

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