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ESP32 快速参考

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发表于 2021-9-23 09:05:17 | 显示全部楼层 |阅读模式
ESP32 快速参考

乐鑫 ESP32 开发板(图片来源:Adafruit)。

以下是基于 ESP32 的开发板的快速参考。如果这是您第一次使用该板,了解微控制器的概述可能会很有用:


安装 MicroPython

请参阅教程的相应部分: 在 ESP32 上开始使用 MicroPython。它还包括故障排除小节。


通用板控制

MicroPython REPL 位于波特率 115200 的 UART0(GPIO1=TX,GPIO3=RX)上。制表符补全对于找出对象具有哪些方法很有用。粘贴模式 (ctrl-E) 可用于将大量 Python 代码粘贴到 REPL 中。

machine 模块:

  1. import machine

  2. machine.freq()          # get the current frequency of the CPU
  3. machine.freq(240000000) # set the CPU frequency to 240 MHz
复制代码

esp模块:

  1. import esp

  2. esp.osdebug(None)       # turn off vendor O/S debugging messages
  3. esp.osdebug(0)          # redirect vendor O/S debugging messages to UART(0)

  4. # low level methods to interact with flash storage
  5. esp.flash_size()
  6. esp.flash_user_start()
  7. esp.flash_erase(sector_no)
  8. esp.flash_write(byte_offset, buffer)
  9. esp.flash_read(byte_offset, buffer)
复制代码

esp32 模块:

  1. import esp32

  2. esp32.hall_sensor()     # read the internal hall sensor
  3. esp32.raw_temperature() # read the internal temperature of the MCU, in Fahrenheit
  4. esp32.ULP()             # access to the Ultra-Low-Power Co-processor
复制代码

请注意,由于 IC 在运行时变热,ESP32 中的温度传感器的读数通常会高于环境温度。从睡眠中醒来后立即读取温度传感器可以将这种影响降至最低。


联网

network模块:

  1. import network

  2. wlan = network.WLAN(network.STA_IF) # create station interface
  3. wlan.active(True)       # activate the interface
  4. wlan.scan()             # scan for access points
  5. wlan.isconnected()      # check if the station is connected to an AP
  6. wlan.connect('essid', 'password') # connect to an AP
  7. wlan.config('mac')      # get the interface's MAC address
  8. wlan.ifconfig()         # get the interface's IP/netmask/gw/DNS addresses

  9. ap = network.WLAN(network.AP_IF) # create access-point interface
  10. ap.config(essid='ESP-AP') # set the ESSID of the access point
  11. ap.config(max_clients=10) # set how many clients can connect to the network
  12. ap.active(True)         # activate the interface
复制代码


连接到本地 WiFi 网络的一个有用功能是:

  1. def do_connect():
  2.     import network
  3.     wlan = network.WLAN(network.STA_IF)
  4.     wlan.active(True)
  5.     if not wlan.isconnected():
  6.         print('connecting to network...')
  7.         wlan.connect('essid', 'password')
  8.         while not wlan.isconnected():
  9.             pass
  10.     print('network config:', wlan.ifconfig())
复制代码

一旦网络建立起来,该socket 模块就可以像往常一样用于创建和使用 TCP/UDP 套接字,以及urequests 方便的 HTTP 请求模块。

调用 后wlan.connect(),默认情况下,设备将永远重试连接 ,即使身份验证失败或没有 AP 在范围内。 wlan.status() 将返回 network.STAT_CONNECTING 此状态,直到连接成功或接口被禁用。这可以通过调用来更改 wlan.config(reconnects=n),其中 n 是所需的重新连接尝试次数(0 表示不会重试,-1 将恢复尝试永远重新连接的默认行为)。


延迟和计时

使用time模块:

  1. import time

  2. time.sleep(1)           # sleep for 1 second
  3. time.sleep_ms(500)      # sleep for 500 milliseconds
  4. time.sleep_us(10)       # sleep for 10 microseconds
  5. start = time.ticks_ms() # get millisecond counter
  6. delta = time.ticks_diff(time.ticks_ms(), start) # compute time difference
复制代码


计时器

ESP32 端口有四个硬件定时器。将machine.Timer 类与从 0 到 3(含)的计时器 ID 一起使用:

  1. from machine import Timer

  2. tim0 = Timer(0)
  3. tim0.init(period=5000, mode=Timer.ONE_SHOT, callback=lambda t:print(0))

  4. tim1 = Timer(1)
  5. tim1.init(period=2000, mode=Timer.PERIODIC, callback=lambda t:print(1))
复制代码

周期以毫秒为单位。

此端口当前不支持虚拟计时器。


引脚和 GPIO

使用 machine.Pin 类:

  1. from machine import Pin

  2. p0 = Pin(0, Pin.OUT)    # create output pin on GPIO0
  3. p0.on()                 # set pin to "on" (high) level
  4. p0.off()                # set pin to "off" (low) level
  5. p0.value(1)             # set pin to on/high

  6. p2 = Pin(2, Pin.IN)     # create input pin on GPIO2
  7. print(p2.value())       # get value, 0 or 1

  8. p4 = Pin(4, Pin.IN, Pin.PULL_UP) # enable internal pull-up resistor
  9. p5 = Pin(5, Pin.OUT, value=1) # set pin high on creation
复制代码

可用引脚来自以下范围(含):0-19、21-23、25-27、32-39。这些对应于 ESP32 芯片的实际 GPIO 引脚编号。请注意,许多最终用户板使用自己的临时引脚编号(标记为例如 D0、D1、...)。有关电路板逻辑引脚和物理芯片引脚之间的映射,请参阅您的电路板文档。

笔记:

  • 引脚 1 和 3 分别是 REPL UART TX 和 RX

  • 6、7、8、11、16、17脚用于连接嵌入式flash,不推荐用于其他用途 重复输入,也没有内部上拉搜索

  • 引脚 34-39 仅为输入,也没有内部上拉电阻

  • 可以设置一些管脚的pull值Pin.PULL_HOLD来降低deepsleep时的功耗。


有一个更高级别的抽象machine.Signal 可用于反转引脚。对于使用 on()或点亮低电平有效 LED 很有用 value(1)。


UART(串行总线)

参见 machine.UART.

  1. from machine import UART

  2. uart1 = UART(1, baudrate=9600, tx=33, rx=32)
  3. uart1.write('hello')  # write 5 bytes
  4. uart1.read(5)         # read up to 5 bytes
复制代码

ESP32 具有三个硬件 UART:UART0、UART1 和 UART2。它们每个都有分配给它们的默认 GPIO,但是根据您的 ESP32 变体和板,这些引脚可能与嵌入式闪存、板载 PSRAM 或外围设备冲突。

任何 GPIO 都可以用于使用 GPIO 矩阵的硬件 UART,因此为了避免冲突tx ,rx 在构造时简单地提供和引脚。下面列出了默认引脚。

[td]

UART0

UART1

UART2

tx

1

10

17

rx

3

9

16



PWM(脉宽调制)

PWM 可以在所有启用输出的引脚上启用。基频范围从 1Hz 到 40MHz,但需要权衡;随着基频的 增加,占空比分辨率降低。有关 详细信息,请参阅 LED 控制 。目前,占空比必须在 0-1023 的范围内。

使用 machine.PWM 类:

  1. from machine import Pin, PWM

  2. pwm0 = PWM(Pin(0))      # create PWM object from a pin
  3. pwm0.freq()             # get current frequency
  4. pwm0.freq(1000)         # set frequency
  5. pwm0.duty()             # get current duty cycle
  6. pwm0.duty(200)          # set duty cycle
  7. pwm0.deinit()           # turn off PWM on the pin

  8. pwm2 = PWM(Pin(2), freq=20000, duty=512) # create and configure in one go
复制代码


ADC(模数转换)

在 ESP32 上,引脚 32-39 提供 ADC 功能。请注意,使用默认配置时,ADC 引脚上的输入电压必须介于 0.0v 和 1.0v 之间(任何高于 1.0v 的值都将读取为 4095)。必须应用衰减以增加此可用电压范围。

使用 machine.ADC 类:

  1. from machine import ADC

  2. adc = ADC(Pin(32))          # create ADC object on ADC pin
  3. adc.read()                  # read value, 0-4095 across voltage range 0.0v - 1.0v

  4. adc.atten(ADC.ATTN_11DB)    # set 11dB input attenuation (voltage range roughly 0.0v - 3.6v)
  5. adc.width(ADC.WIDTH_9BIT)   # set 9 bit return values (returned range 0-511)
  6. adc.read()                  # read value using the newly configured attenuation and width
复制代码


ESP32 特定 ADC 类方法参考:

ADC.atten(attenuation)

此方法允许设置 ADC 输入的衰减量。这允许更宽的可能输入电压范围,但以精度为代价(相同的位数现在代表更宽的范围)。可能的衰减选项是:

  • ADC.ATTN_0DB: 0dB attenuation, gives a maximum input voltage of 1.00v - this is the default configuration

  • ADC.ATTN_2_5DB: 2.5dB attenuation, gives a maximum input voltage of approximately 1.34v

  • ADC.ATTN_6DB: 6dB attenuation, gives a maximum input voltage of approximately 2.00v

  • ADC.ATTN_11DB: 11dB attenuation, gives a maximum input voltage of approximately 3.6v



警告

尽管 11dB 衰减允许高达 3.6v 的范围,但请注意,输入引脚的绝对最大额定电压为 3.6v,因此接近此边界可能会损坏 IC!


ADC.width(width)

此方法允许设置在 ADC 读取期间要使用和返回的位数。可能的宽度选项有:

  • ADC.WIDTH_9BIT: 9 bit data

  • ADC.WIDTH_10BIT: 10 bit data

  • ADC.WIDTH_11BIT: 11 bit data

  • ADC.WIDTH_12BIT: 12 bit data - this is the default configuration




软件SPI总线

软件 SPI(使用 bit-banging)适用于所有引脚,并通过 machine.SoftSPI类访问 :

  1. from machine import Pin, SoftSPI

  2. # construct a SoftSPI bus on the given pins
  3. # polarity is the idle state of SCK
  4. # phase=0 means sample on the first edge of SCK, phase=1 means the second
  5. spi = SoftSPI(baudrate=100000, polarity=1, phase=0, sck=Pin(0), mosi=Pin(2), miso=Pin(4))

  6. spi.init(baudrate=200000) # set the baudrate

  7. spi.read(10)            # read 10 bytes on MISO
  8. spi.read(10, 0xff)      # read 10 bytes while outputting 0xff on MOSI

  9. buf = bytearray(50)     # create a buffer
  10. spi.readinto(buf)       # read into the given buffer (reads 50 bytes in this case)
  11. spi.readinto(buf, 0xff) # read into the given buffer and output 0xff on MOSI

  12. spi.write(b'12345')     # write 5 bytes on MOSI

  13. buf = bytearray(4)      # create a buffer
  14. spi.write_readinto(b'1234', buf) # write to MOSI and read from MISO into the buffer
  15. spi.write_readinto(buf, buf) # write buf to MOSI and read MISO back into buf
复制代码


警告

目前所有的 sck, mosi 而且miso必须初始化软件SPI时指定。



硬件SPI总线

有两个硬件 SPI 通道可以实现更快的传输速率(高达 80Mhz)。这些可用于支持所需方向的任何 IO 引脚,否则未使用(请参阅引脚和 GPIO),但如果它们未配置为默认引脚,则它们需要通过额外的 GPIO 多路复用层,这会影响它们的高速下的可靠性。当在下面列出的默认引脚之外的引脚上使用时,硬件 SPI 通道被限制为 40MHz。

[td]

HSPI (id=1)

VSPI (id=2)

sck

14

18

mosi

13

23

miso

12

19


硬件 SPI 是通过machine.SPI 类访问的,方法与上面的软件 SPI 相同:

  1. from machine import Pin, SPI

  2. hspi = SPI(1, 10000000)
  3. hspi = SPI(1, 10000000, sck=Pin(14), mosi=Pin(13), miso=Pin(12))
  4. vspi = SPI(2, baudrate=80000000, polarity=0, phase=0, bits=8, firstbit=0, sck=Pin(18), mosi=Pin(23), miso=Pin(19))
复制代码


软件 I2C 总线

软件 I2C(使用 bit-banging)适用于所有具有输出功能的引脚,并通过machine.SoftI2C类访问:

  1. from machine import Pin, SoftI2C

  2. i2c = SoftI2C(scl=Pin(5), sda=Pin(4), freq=100000)

  3. i2c.scan()              # scan for devices

  4. i2c.readfrom(0x3a, 4)   # read 4 bytes from device with address 0x3a
  5. i2c.writeto(0x3a, '12') # write '12' to device with address 0x3a

  6. buf = bytearray(10)     # create a buffer with 10 bytes
  7. i2c.writeto(0x3a, buf)  # write the given buffer to the slave
复制代码


硬件 I2C 总线

有两个硬件 I2C 外设,标识符为 0 和 1。任何可用的可输出引脚均可用于 SCL 和 SDA,但默认值如下所示。

[td]

I2C(0)

I2C(1)

scl

18

25

sda

19

26


驱动程序通过 machine.I2C 类访问,并具有与上述软件 I2C 相同的方法:

  1. from machine import Pin, I2C

  2. i2c = I2C(0)
  3. i2c = I2C(1, scl=Pin(5), sda=Pin(4), freq=400000)
复制代码

I2S总线

参见 machine.I2S.

  1. from machine import I2S, Pin

  2. i2s = I2S(0, sck=Pin(13), ws=Pin(14), sd=Pin(34), mode=I2S.TX, bits=16, format=I2S.STEREO, rate=44100, ibuf=40000) # create I2S object
  3. i2s.write(buf)             # write buffer of audio samples to I2S device

  4. i2s = I2S(1, sck=Pin(33), ws=Pin(25), sd=Pin(32), mode=I2S.RX, bits=16, format=I2S.MONO, rate=22050, ibuf=40000) # create I2S object
  5. i2s.readinto(buf)          # fill buffer with audio samples from I2S device
复制代码

I2S 类目前作为技术预览版提供。在预览期间,鼓励用户提供反馈。基于此反馈,I2S 类 API 和实现可能会更改。

ESP32 有两条 I2S 总线,id=0 和 id=1


实时时钟 (RTC)

参见machine.RTC

  1. from machine import RTC

  2. rtc = RTC()
  3. rtc.datetime((2017, 8, 23, 1, 12, 48, 0, 0)) # set a specific date and time
  4. rtc.datetime() # get date and time
复制代码


WDT(看门狗定时器)

参见 machine.WDT.

  1. from machine import WDT

  2. # enable the WDT with a timeout of 5s (1s is the minimum)
  3. wdt = WDT(timeout=5000)
  4. wdt.feed()
复制代码


深度睡眠模式

以下代码可用于睡眠、唤醒和检查复位原因:

  1. import machine

  2. # check if the device woke from a deep sleep
  3. if machine.reset_cause() == machine.DEEPSLEEP_RESET:
  4.     print('woke from a deep sleep')

  5. # put the device to sleep for 10 seconds
  6. machine.deepsleep(10000)
复制代码

笔记:

  • deepsleep() 不带参数调用将使设备无限期地休眠

  • 软件复位不会改变复位原因

  • 可能有一些漏电流流过启用的内部上拉。为了进一步降低功耗,可以禁用内部上拉:

    p1 = Pin(4, Pin.IN, Pin.PULL_HOLD)

    离开 deepsleep 后,可能需要通过以下方式明确取消保持引脚(例如,如果它是输出引脚):

    p1 = Pin(4, Pin.OUT, None)

SD卡

参见 machine.SDCard.

  1. import machine, uos

  2. # Slot 2 uses pins sck=18, cs=5, miso=19, mosi=23
  3. sd = machine.SDCard(slot=2)
  4. uos.mount(sd, "/sd")  # mount

  5. uos.listdir('/sd')    # list directory contents

  6. uos.umount('/sd')     # eject
复制代码


RMT

RMT 是特定于 ESP32 的,可以生成分辨率为 12.5ns 的准确数字脉冲。有关详细信息,请参阅esp32.RMT。用法是:

  1. import esp32
  2. from machine import Pin

  3. r = esp32.RMT(0, pin=Pin(18), clock_div=8)
  4. r   # RMT(channel=0, pin=18, source_freq=80000000, clock_div=8)
  5. # The channel resolution is 100ns (1/(source_freq/clock_div)).
  6. r.write_pulses((1, 20, 2, 40), start=0) # Send 0 for 100ns, 1 for 2000ns, 0 for 200ns, 1 for 4000ns
复制代码

单线驱动

OneWire 驱动程序在软件中实现并适用于所有引脚:

  1. from machine import Pin
  2. import onewire

  3. ow = onewire.OneWire(Pin(12)) # create a OneWire bus on GPIO12
  4. ow.scan()               # return a list of devices on the bus
  5. ow.reset()              # reset the bus
  6. ow.readbyte()           # read a byte
  7. ow.writebyte(0x12)      # write a byte on the bus
  8. ow.write('123')         # write bytes on the bus
  9. ow.select_rom(b'12345678') # select a specific device by its ROM code
复制代码

DS18S20 和 DS18B20 设备有一个特定的驱动程序:

  1. import time, ds18x20
  2. ds = ds18x20.DS18X20(ow)
  3. roms = ds.scan()
  4. ds.convert_temp()
  5. time.sleep_ms(750)
  6. for rom in roms:
  7.     print(ds.read_temp(rom))
复制代码

一定要在数据线上放一个4.7k的上拉电阻。请注意,convert_temp() 每次要对温度进行采样时都必须调用该方法。


NeoPixel 和 APA106 驱动程序

使用neopixel和 apa106 模块:

  1. from machine import Pin
  2. from neopixel import NeoPixel

  3. pin = Pin(0, Pin.OUT)   # set GPIO0 to output to drive NeoPixels
  4. np = NeoPixel(pin, 8)   # create NeoPixel driver on GPIO0 for 8 pixels
  5. np[0] = (255, 255, 255) # set the first pixel to white
  6. np.write()              # write data to all pixels
  7. r, g, b = np[0]         # get first pixel colour
复制代码


APA106 驱动程序扩展了 NeoPixel,但在内部使用了不同的颜色顺序:

  1. from apa106 import APA106
  2. ap = APA106(pin, 8)
  3. r, g, b = ap[0]
复制代码

对于 NeoPixel 的低级驱动:

  1. import esp
  2. esp.neopixel_write(pin, grb_buf, is800khz)
复制代码

警告

默认 NeoPixel 配置为控制更流行的800kHz 单位。timing=0 在构造 NeoPixel 对象时, 可以使用替代时序来控制其他(通常为 400kHz)设备。


APA102 (DotStar) 使用不同的驱动器,因为它有一个额外的时钟引脚。


电容式触控

使用模块中的 TouchPad 类machine :

  1. from machine import TouchPad, Pin

  2. t = TouchPad(Pin(14))
  3. t.read()              # Returns a smaller number when touched
复制代码


TouchPad.read返回一个相对于电容变化的值。小数字(通常为十位)在触碰引脚时很常见,当没有触碰时,数字较大(超过一千)。然而,这些值是相对的,可能会因电路板和周围的成分而异,因此可能需要进行一些校准。

ESP32 上可以使用十个电容式触控引脚:0, 2, 4, 12, 13 14, 15, 27, 32, 33。尝试分配给任何其他引脚将导致 ValueError.

请注意,触摸板可用于将 ESP32 从睡眠中唤醒:

  1. import machine
  2. from machine import TouchPad, Pin
  3. import esp32

  4. t = TouchPad(Pin(14))
  5. t.config(500)               # configure the threshold at which the pin is considered touched
  6. esp32.wake_on_touch(True)
  7. machine.lightsleep()        # put the MCU to sleep until a touchpad is touched
复制代码


有关触摸板的更多详细信息,请参阅乐 鑫触摸传感器.


DHT驱动程序

DHT 驱动程序在软件中实现并适用于所有引脚:

  1. import dht
  2. import machine

  3. d = dht.DHT11(machine.Pin(4))
  4. d.measure()
  5. d.temperature() # eg. 23 (°C)
  6. d.humidity()    # eg. 41 (% RH)

  7. d = dht.DHT22(machine.Pin(4))
  8. d.measure()
  9. d.temperature() # eg. 23.6 (°C)
  10. d.humidity()    # eg. 41.3 (% RH)
复制代码


WebREPL(网络浏览器交互提示)

WebREPL(基于 WebSocket 的 REPL,可通过 Web 浏览器访问)是 ESP32 端口中可用的实验性功能。从 https://github.com/micropython/webrepl (托管版本在 http://micropython.org/webrepl), 下载 web 客户端,并通过执行配置它:

  1. import webrepl_setup
复制代码


并按照屏幕上的说明进行操作。重启后就可以连接了。如果您在启动时禁用了自动启动,您可以使用以下命令按需运行配置的守护程序:

  1. import webrepl
  2. webrepl.start()

  3. # or, start with a specific password
  4. webrepl.start(password='mypass')
复制代码

WebREPL 守护进程侦听所有活动接口,可以是 STA 或 AP。这允许您通过路由器(STA 接口)或在连接到其接入点时直接连接到 ESP32。

除了终端/命令提示符访问,WebREPL 还提供文件传输(上传和下载)。Web 客户端具有对应功能的按钮,或者您可以使用 webrepl_cli.py 上面存储库中的命令行客户端 。

请参阅 MicroPython 论坛,了解其他社区支持的将文件传输到 ESP32 板的替代方案。


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发表于 2021-9-25 06:13:57 | 显示全部楼层

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I regret, but I can help nothing. I know, you will find the correct decision. Do not despair.
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发表于 2021-11-17 07:55:00 | 显示全部楼层

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