[教學] 認識 MicroPython (三) - 移植 Blink 範例程式到 NodeMCU

移植 Arduino IDE 裡面的 Blink 範例程式到 MicroPython，需要用到兩個 MicroPython 模組，time模組用來處理時間延遲，在 MicroPython 裡面，不會直接碰硬體計時器 Timer，或計數器 Counter，他把這些工作，包進去實時作業系統 RTOS 的管理中，以虛擬計時器的方式來實現。machine 模組裡面的 Pin 類別，則是用來控制 NodeMCU 的 GPIO 腳位。

先用直譯器編寫這個簡單的程式

先在直譯器中試驗一下 Blink 範例程式。NodeMcu v3 電路設計與腳位安排，是把 LED 藍燈設定在 D4，也就是 GPIO2。只要呼叫、初始化一個 Pin 類別物件，把GPIO2 設定為輸出，然後對 GPIO2 執行輸出的 0 與 1 切換，就能讓藍燈閃爍。

>>> import time

>>> from machine import Pin

>>> p2 = Pin(2, Pin.OUT)

>>> while True:

...     p2.on()

...     time.sleep_ms(500)

...     p2.off()

...     time.sleep_ms(500)

...

...

...

上面的無窮迴圈，while True，會讓閃爍永遠持續下去。輸入完幾行無窮迴圈中的開關命令，按三次 Enter 鍵，才能開始執行迴圈。要跳出迴圈的話，可以用我們經驗中的 Ctrl-C 按鍵，跳出這個無窮迴圈。
MicroPython 直譯器，還提供貼上程式的方法，讓你可以快速試驗一些寫好的範例程式。按下 Ctrl-E 進入貼上模式，會顯示提示字元 ===。複製、貼上下面重新編排的程式之後，按下 Ctrl-D 一口氣執行，就可以看到藍燈開始閃爍：

import time

from machine import Pin

p2 = Pin(2, Pin.OUT)

while True:

    p2.on()

    time.sleep_ms(500)

    p2.off()

    time.sleep_ms(500)

另外還有Ctrl-A按鍵，進入 raw REPL 開發者模式、Ctrl-B 返回正常模式、Ctrl-D 重新開機。這些可以透過輸入 help() 指令看到，前一節有提過，這個指令也會教你，怎麼樣啟動 NodeMCU 的無線網路。

用 WebREPL 上傳第一個程式

把上面的程式，先用文字編輯器，產生一個名為 main.py 的程式檔。然後用前文試過的 WebREPL 上傳這個檔案進去 NodeMCU。

上傳前面試驗成功的 Blink 程式到 NodeMCU

在 WebREPL 用戶端界面，按下 Ctrl-D 重開機之後，你就會看到 NodeMCU 的藍燈開始閃爍。跟前面在直譯器所試驗的結果一樣。

閃爍的藍燈

試完這個範例程式，一些基本的 IO 操作，基本上都沒問題了。要寫讀取開關狀態、打開/關閉繼電器，還是輸出特定頻率、Duty 的 PWM信號，轉動伺服機角度，還是弄個調光控制，或是輸出特定 I/O Sequence Patter 讓步進馬達轉起來，多半已經沒什麼難度了。

比如說，用 MicroPython 來輸出 PWM 控制伺服機轉動角度，看起來超簡單：

>>> servo = machine.PWM(machine.Pin(12), freq=50)

>>> servo.duty(40)

>>> servo.duty(115)

>>> servo.duty(77)

玩膩了，把剛上傳的 main.py 刪掉

由於目前 Blink 程式正在無限執行，你再次用REPL連線進去之後，記得要按 Ctrl-C 跳出目前執行的 Blink 程式，才能做其他的動作，不然你怎麼按 Enter鍵，NodeMCU也不會理你。

如果要刪除上傳的 main.py，不要讓它在重開機之後又執行，可以用以下指令，把檔案刪掉：

>>> uos.remove('main.py')

這樣就刪掉了。

如果捨不得刪，可以改掉檔名就好：

>>> uos.rename('main.py', 'blink.py')

更多 uos 檔案系統管理的功能，可以用 help 來看 uos 這個模組可用的方法函式：

>>> help(uos)

object <module 'uos'> is of type module

  __name__ -- uos

  uname -- <function>

  urandom -- <function>

  dupterm -- <function>

  dupterm_notify -- <function>

  ilistdir -- <function>

  listdir -- <function>

  mkdir -- <function>

  rmdir -- <function>

  chdir -- <function>

  getcwd -- <function>

  remove -- <function>

  rename -- <function>

  stat -- <function>

  statvfs -- <function>

  mount -- <function>

  umount -- <function>

  VfsFat -- <class 'VfsFat'>

（竟然還有 mount/umound 方法函式，難不成可以外接 SD 卡？是的，ESP32有兩個 Channel 的 SD/MMC ，透過兩個 SPI Port 存取 SD卡。）

換上 PWM 輸出程式，控制風扇轉速

像上面這個簡單的 IO 程式，馬上就可以舉一反三，另外寫一個風扇調速程式。輸出 PWM ，然後透過一顆蝦皮買到的雙通道 MOSFET，調整 PWM 的 Duty Cycle，來控制 DC 風扇的轉速。

import time

from machine import Pin, PWM

#define 50Hz PWM output on D2 (GPIO4)

pwmfan = PWM(Pin(4), freq=50, duty=0)

#speed up fan in 50 cycles FOR loop until duty cycle became 980/1024

for i in range(50):

    pwmfan.duty(i*20)#maximum duty will be 49*20 = 980

    time.sleep_ms(250)

time.sleep(5)

#disable PWM pin after 17.5 seconds

pwmfan.deinit()

這個 MOSFET 模組，上面並聯兩顆 AOD4184，提供電壓 5V–36V 電流 15A，最大切換功率400W，一顆15元台幣。搜尋「大功率MOS管」關鍵字就可以找到，還蠻好用的。以前那些光華買的很貴的晶片都變垃圾了。

下一步？

到此已經學會在 MicroPython 下，處理在 Arduino IDE 寫程式、執行的過程。接下來可以更深入地去了解 MicroPython 提供的那些模組、類別、方法函式，並開始用 Python 來實現一些 IoT 的點子，執行遠端無線網路遙控。

細節可以參考 MicroPython 函式庫 線上手冊與教學。

也可以像一般 Python 去下載一些外加的函式庫，可以在這裡找到 MicroPthon 官方函式庫。

然後像一般 Python 可以用 pip 指令線上安裝函式庫，比如以下指令，安裝 struct 函式庫。官方函式庫前面都會加上 micropython- 字眼

>>> import upip

>>> upip.install("micropython-struct")

函式庫下載之後，會放在 /lib 目錄中。你自己寫的函式庫，也可以放進去裡面。

前篇：認識 MicroPython (二) - 啟用 WebREPL 遠端 WebSocket 服務

後篇：認識 MicroPython (四) - 使用 ampy 取代 WebREPL