丨實(shí)戰(zhàn)準(zhǔn)備如何搭建硬件開發(fā)環(huán)境

4可以基于環(huán)境溫濕度和土壤濕度自動(dòng)澆水的澆花器它們分別對(duì)應(yīng)了實(shí)戰(zhàn)篇的第17～20講的內(nèi)容。為了能讓控制電燈，我們首先要讓電燈接入網(wǎng)絡(luò)。在第2講中，我們介紹了很種通信技術(shù)，智能家居場(chǎng)景下常用的有Wi-Fi、BLE和ZigBee等。那么智能電燈應(yīng)該選擇哪從功耗來看，智能電燈是直接連接電線的，不需要電池供電，所以低功耗的BLEZigBee技術(shù)不是必須的選擇，功耗相對(duì)較高的Wi-Fi也可以考慮從普及度和易用性的角度分析，如果使用BLE，設(shè)備與的交互確實(shí)會(huì)非常方便。但是BLE和ZigBee的設(shè)備都有一個(gè)缺點(diǎn)，就是需要搭配專有的網(wǎng)關(guān)才能連接互聯(lián)網(wǎng)，這在部署和使用的時(shí)候都比較麻煩。所以，我們選擇Wi-Fi作為智能電燈的通信方式。確定使用Wi-Fi之后，我們又該怎么選開發(fā)板呢？（你可能也關(guān)心選擇哪一款。不我推薦選擇開源硬件的開發(fā)板，有兩個(gè)原因。第一，硬件、軟件的各種技術(shù)實(shí)現(xiàn)是公開的，方便分析問題，也方便后期轉(zhuǎn)化為量產(chǎn)的產(chǎn)品；第二，有社區(qū)氛圍，使用的人比較多，大家可以針對(duì)具體的問題進(jìn)行交流。比如 NodeMCU就是一個(gè)不錯(cuò)的選擇?；贓SP8266的版本，F(xiàn)lash空4MB，自帶Wi-Fi功能，而且價(jià)格便宜，在國(guó)內(nèi)外都非常流行。（這里順帶說一ESP8266是國(guó)內(nèi)企業(yè)的產(chǎn)品，國(guó)內(nèi)企業(yè)在Wi-Fi和BLE上的優(yōu)勢(shì)真的是越來越明那么，開發(fā)語(yǔ)言用哪一種比較好呢？我計(jì)劃使用Python。你可能會(huì)覺得奇怪：嗯？為什么不用C語(yǔ)言？主要原因是，我不希望開發(fā)語(yǔ)言成為實(shí)戰(zhàn)項(xiàng)目的。先不說C語(yǔ)言本身的難度，光是它相比之下，使用比較簡(jiǎn)單的Python語(yǔ)言，開發(fā)和調(diào)試都會(huì)非常方便。當(dāng)然，選擇還有別的好處，你在后面的實(shí)戰(zhàn)過程中可以逐漸感受到如果你是嵌入式開發(fā)的高手，對(duì)C語(yǔ)言了然于胸，可以信手拈來，那你也可以基于我介紹的步驟，用C語(yǔ)言，甚至其他的語(yǔ)言來實(shí)踐項(xiàng)目的編程（期待你的）。語(yǔ)言是一個(gè)工當(dāng)然，我也建議你不要排斥這次使用Python的機(jī)會(huì)。一方面，這次嘗試可以拓展你的技術(shù)視野；另一方面，掌握Python對(duì)你寫、做數(shù)據(jù)分析和寫也非常有幫助，可以不過，你可能還是不放心：嵌入式硬件的計(jì)算資源都非常有限，在開發(fā)板上面運(yùn)行代碼可行嗎這確實(shí)是一個(gè)，好 項(xiàng)目已經(jīng)提供了解決方案MicroPython是專門為嵌入式系統(tǒng)打造的Python實(shí)現(xiàn)。它完整實(shí)現(xiàn)了Python3.4的語(yǔ)言特性，部分支持Python3.5的特性。在標(biāo)準(zhǔn)庫(kù)方面，MicroPython實(shí)現(xiàn)了Python語(yǔ)言MicroPython接下來，我們就來把MicroPython部署到NodeMCU開發(fā)板上，準(zhǔn)備好開發(fā)環(huán)第一步：準(zhǔn)備首先，我們需要為NodeMCU準(zhǔn)備好MicroPython固件文件。MicroPython已經(jīng)為ESP8266準(zhǔn)備了現(xiàn)成的固件，省去了交叉編譯的工作。否則，我們還需要在電腦上使用專門的編譯軟件，為ESP8266編譯MicroPython源代碼。MicroPython的固件分為2M、1M和512K三個(gè)不同的版本，針對(duì)不同大小的Flash存儲(chǔ)空間。我們的2M穩(wěn)定版本（帶stable的）就行，因?yàn)镹odeMCU開發(fā)板的Flash空間是足夠的。第二步：安裝然后，我們使用一根USB據(jù)線，將NodeMCU發(fā)板和電腦連接起來。接著，我們?cè)陔娔X終端運(yùn)行下面令，安裝用來燒錄的工具esptool：代代1pipinstallesptool安裝完成后，你可以運(yùn)行esptool.pyread_mac命令，確認(rèn)NodeMCU板子是如果連接不成功，或者沒有正確識(shí)別設(shè)備，屏幕上則會(huì)出現(xiàn)下面的結(jié)這時(shí)候怎么辦呢首先，檢查一下你使用的USB線能否傳輸數(shù)據(jù)。不是說笑，我就犯過這個(gè)低級(jí)錯(cuò)誤。現(xiàn)在很多電子產(chǎn)品會(huì)隨帶USB充電線，但是為了節(jié)約成本，有些USB線內(nèi)部實(shí)際上并沒有集另外，注意我們使用的數(shù)據(jù)線，一頭是USB-A接口，另一頭是Micro-USB接口。USB的 如果USB沒有問題，那可能是電腦沒有正確識(shí)別開發(fā)板，我們需要檢查一下驅(qū)動(dòng)文件有如果你跟我一樣，用的是macOS統(tǒng)，可以在電腦的終端上輸入lsdev/cu*命令，查看是否有類似/dev/cu.wchusbserialxxxxx名字的設(shè)備文件。如果你使用Windows系統(tǒng)，那么需要查看一下“設(shè)備管理器”，看看“端口（COMLPT）”下面，有沒有COM*結(jié)尾的設(shè)備如果沒有，你可以參考這篇文章，相應(yīng)的驅(qū)動(dòng)文件安裝。（注意，我的開發(fā)板使用的是CH340這款USB轉(zhuǎn)串口。如果是CP2102，可以參考這文當(dāng)你在終端看到類似下面的結(jié)果，或者在Windows的設(shè)備管理器中看到COM*設(shè)備時(shí)，如果仍然無法正確識(shí)別，你可以到一些去交流，比如安信可的第三步：燒錄接下來我們燒錄固件。在這之前，我們需要先輸入下面命令，擦除Flash代代#esptool.py--port/dev/cu.wchusbserial14230擦除成功后，我們進(jìn)入前面固件的 中，運(yùn)行下面令，將固件文件燒錄到開發(fā)板的Flash中：#注意設(shè)備名稱替換為你電腦上的名稱，固件文件名稱做類似esptool.py--port/dev/cu.wchusbserial14230--baud460800write_flash--燒錄成功后，MicroPython已經(jīng)在你的開發(fā)板上運(yùn)行起來第四步：確認(rèn)但是開發(fā)板跟電腦不一樣，是沒有顯示屏的，我們要怎么確認(rèn)它的運(yùn)行狀態(tài)有一種非常簡(jiǎn)便的方法，你可以用電腦或者搜索一下周圍的Wi-Fi熱點(diǎn)，如果看到類似“MicroPython-xxxxxx”名稱的熱點(diǎn)（xxxxxx是開發(fā)板MAC地址后半部分），說明你的NodeMCU工作正常。比如我的開發(fā)板MAC地址是“40:f5:20:07:3b:52”，現(xiàn)在我當(dāng)然，對(duì)于Python來說，更方便的交互方式還是REPL（交互式解釋器），這MicroPython也提供了。我們可以通過REPL來檢驗(yàn)開發(fā)板的運(yùn)行我們還是使用燒錄時(shí)用到的USB接開發(fā)板和電腦。在MacOS腦上，重新連接開發(fā)1ls 需要注意的是，波特率（Baudrate）設(shè)置為115200，這與前面燒錄時(shí)選擇的值不如果你使用Windows操作系統(tǒng)，那么 PuTTY更加流行。當(dāng)然，建立連接的參數(shù)設(shè)置成功連接后，SecureCRT的窗口會(huì)輸出類似下面的結(jié)看到熟悉的符號(hào)“>>>”，我們就知道，可以真正進(jìn)行交互第五步：體驗(yàn)先用 oWorld”來個(gè)經(jīng)典的打招呼吧接著，我們體驗(yàn)一下MicroPythonLED。因?yàn)殚_發(fā)板NodeMCU12F管腳接有一個(gè)LED燈，你可以輸入下面的代碼，控制它的點(diǎn)亮和熄滅123456>>>oWorldfromoWorldfrom>>>import>>>pin=machine.Pin(2,>>>>>>需要注意的是，不同的板子上，這個(gè)管腳的高低電平的設(shè)計(jì)可能不同，所以pin.on(可能是熄滅LED燈；pin.off()反而是點(diǎn)亮LED燈。那么，能不能運(yùn)行一個(gè)Python碼文件呢？比如，基于在REPL嘗試的點(diǎn)亮LED我們寫一個(gè)代碼段9#等待2#控制LED狀#等待2#切換LED這段代碼實(shí)現(xiàn)的功能是，控制LED以2的間隔，不斷點(diǎn)亮、熄滅。為了在電路板上運(yùn)行這個(gè)Python代碼，我們需要做兩件事情：將代碼段保存到一個(gè)文件中，這個(gè)文件的名字必須 main.py將代碼文件main.py放到開發(fā)板的文件系統(tǒng)中，而且是 這樣，當(dāng)開發(fā)板啟動(dòng)或者重啟的時(shí)候，就會(huì)自動(dòng)執(zhí)行main.py文件中的代碼。MicroPython的提供了一個(gè)工具 pyboard.py，它也是基于串口連接與開發(fā)板通pyboard.py的源文件到電腦后，你可以運(yùn)行下面令，將main.py文件部署到你#設(shè)置環(huán)境變量export33456#下的main.py./pyboard.pycpmain.py不過，pyboard.pyMacOS上運(yùn)行有問題。比如，在電腦終端，嘗試運(yùn)行下面令，就會(huì)收到“couldnotenterrawrepl”這個(gè)錯(cuò)誤信息。1./pyboard.py-fls這可能是MacOS上的串口CH340的驅(qū)動(dòng)的問題，它會(huì)在建立串口連接時(shí)，重置NodeMCU導(dǎo)致enter_raw_repl數(shù)無法正常執(zhí)行。如果你只能在MacOS開發(fā)， AdaFruitMicroPythontool——安裝過程可以打開了解，我就不展開了。一般情況下，你可以用下面令完成安裝pipinstalladafruit-#---或者pip3installadafruit-ampy是通過增加延時(shí)的方法，來規(guī)避MacOS系統(tǒng)上的問題的。所以在使用的時(shí)候，我們需要先設(shè)置一個(gè)環(huán)境變量——AMPY_DELAY。延時(shí)的推薦值是0.5，不過，具體實(shí)踐1export我們可以在終端中輸入上面的指令，也可以將它加入到.bashrc或.zshrc等配置文件中，使用ampy的過，常用的環(huán)境變量還有下面兩個(gè)，可以根據(jù)具體情況設(shè)置代代12345exportexport然后，輸入下面令，就把代碼部署到開發(fā)板上了1ampyput在這一講中，我?guī)愦罱酥悄茈姛舻挠布_發(fā)環(huán)在通信技術(shù)方面，我從通信速率、功耗、普及度和易用性等角度考慮，最終選擇了Wi-的是NodeMCUESP8266，它在Flash空間、通信技術(shù)和價(jià)格方面有一定優(yōu)勢(shì)。為了降低動(dòng)手實(shí)踐的難度，我們選擇了Python發(fā)語(yǔ)言。而MicroPython我們提供了在NodeMCU上使用Python語(yǔ)言的條件。在搭建MicroPython開發(fā)環(huán)境的過，我們需要使用esptool工具。通過USB線連接NodeMCU，你可以將固件燒錄到開發(fā)板的Flash中。這個(gè)選擇思路和搭建過程不僅適用于智能電燈，也適用于自動(dòng)澆花器，它們的開發(fā)環(huán)境是一樣的。至于智能音箱，使用的開發(fā)板是樹莓派，我在第15講已經(jīng)介紹過使用方法了，所以你也不需要擔(dān)心。這一講是實(shí)戰(zhàn)篇的第一講，所以最后給你留一個(gè)需要?jiǎng)邮值膯栴}MicroPython是專門為嵌入式開發(fā)設(shè)計(jì)、實(shí)現(xiàn)的Python語(yǔ)言開發(fā)環(huán)境。在這一講中，我們通過GPIO的輸出，實(shí)現(xiàn)了LED燈的控制。你能否實(shí)現(xiàn)一個(gè)GPIO的輸入功能，并且通過這個(gè)輸入信號(hào)，控制LED燈的點(diǎn)亮和熄滅？希望你能留言區(qū)和我交流，也歡迎你將本講給你的朋友一起學(xué)習(xí)討論 歸科技所有 不得售賣。頁(yè)面已增加防盜追蹤，將依 上一 15|平臺(tái)：智能家居開源平臺(tái)的生態(tài)是怎樣的下一 17|控制：怎樣打造聯(lián)網(wǎng)的智能電燈言精選留言言esptool--portCOM3esptool--portCOM3--baud4608