自制pyBoard的I2C实验，应用MicroPython
利用STM32F405RG制作pyBoard实验板
pyBoard 基于MicroPython开发STM32FXX单片机
pyBoard Mini从安装到简单测试

文章目录

▌01 pyBoard实验板
- 1. pyBoard帮助信息
- 2.SD存储卡
- - （1）是否可以在Flash U盘上生成文件？
  - - a.列表文件
    - b.打开文件
    - c.读写文件
▌02 MCP3008
- 1.MCP3008资料
- - （1）管脚定义
  - （2）通讯协议
- 2.制作MCP3008测试板
- - （1）测试板设计[^53406]
  - （2）快速制版PCB
- 3.测试MCP3008
- - （1）面包板上的测试
  - （2）连接关系
- 4.pyBoard SPI接口
- - （1）测量CLK、DOUT
  - （2）使用LED设置cs
  - - a)测试代码
    - b)测试clk,cs
- 5.读取MCP3008
- - （1）连接电路板
  - （2）测试代码
▌03 使用Timer中断读取ADC
- 1.利用Timer Callback采集ADC
- - （1）程序代码
  - （2）设置Thonny Shell的输出
  - （3）读取Thonny数据进行显示
  - - a.读取代码
    - b.显示结果
    - c.数据分析
    - d.采集数据进行平均
▌结论

▌01 pyBoard实验板

1. pyBoard帮助信息

MicroPython帮助信息

>>> 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 informationpyb.delay(n)  -- wait for n millisecondspyb.millis()  -- get number of milliseconds since hard resetpyb.Switch()  -- create a switch objectSwitch 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 pPin methods: init(..), value([v]), high(), low()pyb.ExtInt(pin, m, p, callback) -- create an external interrupt objectpyb.ADC(pin)  -- make an analog object from a pinADC methods: read(), read_timed(buf, freq)pyb.DAC(port) -- make a DAC objectDAC 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 numberpyb.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 objectAccelerometer 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 modeCTRL-B        -- on a blank line, enter normal REPL modeCTRL-C        -- interrupt a running programCTRL-D        -- on a blank line, do a soft reset of the boardCTRL-E        -- on a blank line, enter paste modeFor further help on a specific object, type help(obj)
For a list of available modules, type help('modules')

2.SD存储卡

在淘宝购买到 TF卡 512MB （¥9.9 512M小容量 SD存储卡）插在pyBoard的TFMini卡座上。将USB接入PC机之后，便可以在微机上产生一个可以动存储（F：），它的容量大约为479MB。

^{▲ 使用TF卡产生移动硬盘}

（1）是否可以在Flash U盘上生成文件？

将13个文件拷贝到byBoard的磁盘上。测试在byBoard MCU上访问这些文件。

^{▲ 将13个文件拷贝到F：磁盘}

a.列表文件

import os
print(os.listdir())

[’>\r\x16\tq4.MP3’, ‘GIF1.gif’, ‘GIF2.gif’, ‘GIF3.gif’, ‘GIF4.gif’, ‘1.jpg’, ‘2.jpg’, ‘3.jpg’, ‘figure1.jpg’, ‘\u0467\t\x02\x10\x05~1.XLS’, ‘>\r\x16\tq1.MP3’, ‘>\r\x16\tq2.MP3’, ‘>\r\x16\tq3.MP3’, ‘testfile.py’]

b.打开文件

CODE

import osfilename = r'testfile.py'with open(filename) as f:for l in f.readlines():print(l.strip('\r\n'))

Result：

>>> %Run -c $EDITOR_CONTENT
import os
filename = r'testfile.py'
with open(filename) as f:for l in f.readlines():print(l)

c.读写文件

Code：

import osfilename = 'test.txt'with open(filename, 'w') as f:for i in range(10):f.write('Line :%d\n'%i)with open(filename, 'r') as f:for l in f.readlines():print(l.strip('\n'))

Result：

>>> %Run -c $EDITOR_CONTENT
Line :0
Line :1
Line :2
Line :3
Line :4
Line :5
Line :6
Line :7
Line :8
Line :9

在程序运行之后，从PC的byBoard对应的U盘中看不到对应的text.txt文件。重新插拔一下byBoard在对应的U盘内出现对应的TEXT文件。

对于文件写入“\n”结尾打开之后，使用Notepad打开文件出现所有的行都在一行之内。如果使用“\r\n”结尾，则使用notepad打开之后每一行都分开了。

^{▲ 打开text.txt 内容}

^{▲ 使用write('Line%d\r\n')之后的文本文件}

那么问题来了：如果能够在byBoard进行文件读写的时候，能够在byBoard的U盘内能够及时出现所需要访问的文件呢？

▌02 MCP3008

在 全新 MCP3008-I/SL SOP16 SPI串行接口IC 模数转换器芯片贴片IC （¥：5）芯片，原来是针对 树莓派 Mode 4 增加其中ADC。下面对于它进行初步实验。下面通过对MCP3008 的测试，主要来测试一下byBoard的SPI接口。

1.MCP3008资料

（1）管脚定义

MCP3008 Datasheet 给出了MCP3008的管脚定义以及控制命令相关的协议。

^{▲ MCP3008 内部框图预估管脚定义}

（2）通讯协议

^{▲ 通讯协议}

^{▲ 控制命令功能定义}

2.制作MCP3008测试板

（1）测试板设计¹

^{（2）快速制版PCB}

^{^{▲ 快速制版的测试电路板}}

PIN1	PIN2	PIN3	PIN4	PIN5	PIN6	PIN7	PIN8	PIN9	PIN10	PIN11	PIN12
VDD	GND	CLK	DOUT	DIN	CS	CH0	CH1	CH2	CH3	CH4	CH5

3.测试MCP3008

（1）面包板上的测试

^{▲ pyBoard管脚定义}

在Xn管脚存在的是SPI（1）。

^{▲ Xn管脚上的SPI接口}

（2）连接关系

X5	X6	X7	X8
SS	SCK	MISO	MOSI
PIN6	PIN3	PIN4	PIN5
CS	CLK	DOUT	DIN

4.pyBoard SPI接口

（1）测量CLK、DOUT

^{▲ 测量SPI信号}

^{▲ Polarity=0,Phase=0}

^{▲ Polarity=0,Phase=1}

^{▲ Polarity=1,Phase=0}

^{▲ Polarity=1,Phase=1}

根据前面MCP3008通信协议，对于pyBoard的SPI的通信模式设置为：

Polarity = 1
Phase = 1

（2）使用LED设置cs

a)测试代码

from pyb                    import SPI
import time
from pyb                    import Pin
spi = SPI(1, SPI.MASTER, baudrate=200000, polarity=0, phase=1)
print('Begin to test SPI.')
cs = Pin('X5', Pin.OUT_PP)
cs.high()
while True:cs.low()spi.send('U')cs.high()time.sleep(.01)

b)测试clk,cs

^{▲ CLK,CS波形}

5.读取MCP3008

（1）连接电路板

在面包板上连接MCP3008与pyBoard。

^{▲ 使用面包板测试MCP3008}

（2）测试代码

from pyb                    import SPI
import time
from pyb                    import Pinspi = SPI(1, SPI.MASTER, baudrate=100000, polarity=0, phase=1)def MCP3008read(ch):buf = bytearray([0xc0+ch*8, 0,0])buf = spi.send_recv(buf, buf)num = buf[0] * 0x200 + buf[1] * 2 + (buf[2] & 0x80) / 0x80return numprint('Begin to test SPI.')cs = Pin('X5', Pin.OUT_PP)
cs.high()while True:cs.low()buf = MCP3008read(0)cs.high()print(buf)time.sleep(.25)

^{▲ 读写Clock与DIN}

^{▲ 采集一个恒定的电压}

from pyb                    import SPI
import time
from pyb                    import Pin
spi = SPI(1, SPI.MASTER, baudrate=100000, polarity=0, phase=1)
def MCP3008read(ch):cs.low()buf = bytearray([0xc0+ch*8, 0,0])buf = spi.send_recv(buf, buf)num = buf[0] * 0x200 + buf[1] * 2 + (buf[2] & 0x80) / 0x80cs.high()return num
print('Begin to test SPI.')
cs = Pin('X5', Pin.OUT_PP)
cs.high()
data = []
for i in range(256):data.append(MCP3008read(0))time.sleep(.001)
print(data)

^{▲ 采集一个正弦波}

^{▲ 采集2Hz正弦波}

▌03 使用Timer中断读取ADC

1.利用Timer Callback采集ADC

（1）程序代码

from pyb                    import SPI
import time
from pyb                    import Pin
from pyb                    import Timer
from pyb                    import LED
from pyb                    import ADCadc = ADC(Pin('X1'))
print(adc.read())adcdim = [0] * 256
count = 0print(adcdim)def toggleled():global adcdim, countif count < 256:adcdim[count] = adc.read()count += 1tim = Timer(1, freq=100)
tim.callback(lambda t:toggleled())print("Begin to sample ADC...")
while True:if count >= 256:breakelse: print(count)time.sleep(.5)print(adcdim)

（2）设置Thonny Shell的输出

根据 安装 Thonny 软件环境开发PI Pico 对于Thonny的Shell输出进行设置，使其对于更长的输出字符串能够显示。

^{▲ 设置Thonny的Shell输出最大长度为10000}

（3）读取Thonny数据进行显示

a.读取代码

tspsendwindowkey('Thonny', 's', alt=1)
tspsendwindowkey('Thonny', 'ac', control=1)
str = [int(s) for s in clipboard.paste().split('[')[-1].split(']')[0].split(',')]
printf(str)
plt.plot(str)
plt.xlabel("Sample")
plt.ylabel("Value")
plt.grid(True)
plt.tight_layout()
plt.show()

b.显示结果

^{▲ 显示采集到的正弦波波形}

c.数据分析

从上述读取的信息来看，数据中存在着很多的噪声。下面通过采集到的有电位器所得到的直流电压进行采集，可以看到其中的噪声来自于单独采集到的数据噪声。

^{▲ 采集到的数据噪声}

d.采集数据进行平均

连续采集若干数据进行平均，可以大大缓解造成的干扰。

^{▲ 连续采集8个进行平均值后的数据}

from pyb                    import SPI
import time
from pyb                    import Pin
from pyb                    import Timer
from pyb                    import LED
from pyb                    import ADC
adc = ADC(Pin('X1'))
print(adc.read())
adcdim = [0] * 256
count = 0
print(adcdim)
def toggleled():global adcdim, countif count < 256:num = 0num1 = adc.read()num2 = adc.read()num3 = adc.read()num4 = adc.read()num5 = adc.read()num6 = adc.read()num7 = adc.read()num8 = adc.read()adcdim[count] = (num1+num2+num3+num4+num5+num6+num7+num8)count += 1
tim = Timer(1, freq=100)
tim.callback(lambda t:toggleled())
print("Begin to sample ADC...")
while True:if count >= 256:breakelse: print(count)time.sleep(.5)
print(adcdim)

▌结论

对于pyBoard的SPI进行了测试，并对于MCP3008的功能进行测试。

测试MCP3008的AD文件:AD\Test\2021\TestComponent\MCP3008.SchDoc * ↩︎

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（3）读取Thonny数据进行显示

a.读取代码

b.显示结果

c.数据分析

d.采集数据进行平均

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