【雕爷学编程】MicroPython手册之 WiPy 使用参考

MicroPython是为了在嵌入式系统中运行Python 3编程语言而设计的轻量级版本解释器。与常规Python相比，MicroPython解释器体积小(仅100KB左右)，通过编译成二进制Executable文件运行，执行效率较高。它使用了轻量级的垃圾回收机制并移除了大部分Python标准库，以适应资源限制的微控制器。

MicroPython主要特点包括:
1、语法和功能与标准Python兼容,易学易用。支持Python大多数核心语法。
2、对硬件直接访问和控制,像Arduino一样控制GPIO、I2C、SPI等。
3、强大的模块系统,提供文件系统、网络、图形界面等功能。
4、支持交叉编译生成高效的原生代码,速度比解释器快10-100倍。
5、代码量少,内存占用小,适合运行在MCU和内存小的开发板上。
6、开源许可,免费使用。Shell交互环境为开发测试提供便利。
7、内置I/O驱动支持大量微控制器平台，如ESP8266、ESP32、STM32、micro:bit、掌控板和PyBoard等。有活跃的社区。

MicroPython的应用场景包括:
1、为嵌入式产品快速构建原型和用户交互。
2、制作一些小型的可 programmable 硬件项目。
3、作为教育工具,帮助初学者学习Python和物联网编程。
4、构建智能设备固件,实现高级控制和云连接。
5、各种微控制器应用如物联网、嵌入式智能、机器人等。

使用MicroPython需要注意:
1、内存和Flash空间有限。
2、解释执行效率不如C语言。
3、部分库函数与标准版有差异。
4、针对平台优化语法,订正与标准Python的差异。
5、合理使用内存资源,避免频繁分配大内存块。
6、利用原生代码提升速度关键部位的性能。
7、适当使用抽象来封装底层硬件操作。

总体来说,MicroPython让Python进入了微控制器领域，是一项重要的创新，既降低了编程门槛，又提供了良好的硬件控制能力。非常适合各类物联网和智能硬件的开发。

WiPy是一款基于MicroPython的无线微控制器模块，它提供了一个完整的硬件和软件解决方案，旨在简化物联网（IoT）设备的开发和部署。

微控制器模块：WiPy是一种集成了处理器、内存、无线通信模块和其他必要组件的微型计算机模块。它的设计目标是提供一个紧凑、低功耗的硬件平台，能够运行MicroPython这样的高级编程语言，并具备连接到互联网和其他设备的能力。

MicroPython：MicroPython是一种精简版的Python编程语言，专为嵌入式系统和微控制器设计而开发。它提供了Python语言的核心功能和语法，使得开发者能够使用熟悉的Python语法进行硬件控制和物联网应用开发。WiPy作为MicroPython的运行环境，能够直接解释和执行MicroPython代码。

物联网（IoT）：物联网是指将各种物理设备（如传感器、执行器、嵌入式系统等）通过互联网连接起来，实现智能化、互联互通的网络。WiPy作为一种无线微控制器模块，具备无线通信能力，能够连接到物联网中的其他设备和云平台，实现远程控制和数据交换。

无线通信模块：WiPy内置了一种或多种无线通信模块，常见的包括Wi-Fi、蓝牙（Bluetooth）和LoRa等。这些无线通信模块使得WiPy能够通过无线网络与其他设备进行通信，实现数据传输、远程控制、云连接等功能。开发者可以根据具体需求选择适合的无线通信模块。

开发和部署：WiPy提供了一套方便的开发工具和开发环境，使得开发者能够快速进行应用程序的开发、调试和测试。开发完成后，WiPy可以直接部署到实际的物联网设备中，与其他设备进行通信和交互。WiPy的紧凑设计和低功耗特性，使得它非常适合嵌入式系统和物联网设备的部署。

综上所述，WiPy是一款基于MicroPython的无线微控制器模块，通过集成处理器、无线通信模块和MicroPython运行环境，提供了一个简单而强大的解决方案，用于开发和部署物联网设备。它的特点包括微型尺寸、低功耗、Python编程支持和无线通信能力，使得开发者能够快速实现物联网应用的开发和部署。

MicroPython的WiPy是一款基于MicroPython的无线微控制器模块。从专业的眼界和教师的视角出发，以下是对WiPy的主要特点、应用场景以及需要注意的事项的详细解释：

主要特点：

MicroPython支持：WiPy是基于MicroPython开发的，MicroPython是一种精简版的Python编程语言，专为嵌入式系统和微控制器设计而开发。WiPy可以直接解释和执行MicroPython代码，使得开发者能够使用熟悉的Python语法进行硬件控制和物联网应用开发。

无线通信能力：WiPy内置了一种或多种无线通信模块，如Wi-Fi、蓝牙（Bluetooth）和LoRa等。这些无线通信模块使得WiPy能够通过无线网络与其他设备进行通信，实现数据传输、远程控制、云连接等功能。WiPy适用于需要无线连接的物联网应用场景。

小巧便携：WiPy具有紧凑的设计，尺寸小巧，便于嵌入到各种物联网设备中。它是一种微型计算机模块，集成了处理器、内存和其他必要组件，可以直接连接到各种传感器、执行器和外部设备。

低功耗设计：WiPy采用低功耗设计，具备优化的能耗管理机制。这使得WiPy非常适合需要长时间运行、依赖电池供电的物联网设备。低功耗特性有助于延长电池寿命，减少能源消耗。

应用场景：

物联网设备开发：WiPy适用于物联网设备的开发和部署，可以用于各种物联网应用场景，如智能家居、工业自动化、环境监测、农业物联网等。开发者可以利用WiPy的MicroPython环境快速开发物联网应用程序，实现设备的智能化和互联互通。

远程监控与控制：WiPy的无线通信能力使得它可以连接到互联网或其他设备，实现远程监控和控制功能。通过Wi-Fi或蓝牙等无线通信模块，可以实现对设备状态的实时监测和远程控制，提高设备的可管理性和便利性。

数据采集和处理：WiPy可以与各种传感器和执行器进行连接，实现数据采集和处理功能。通过MicroPython编程，可以轻松读取传感器数据、控制执行器，并进行实时数据处理和分析，为物联网应用提供更智能的功能。

需要注意的事项：

硬件连接：在使用WiPy时，需要注意正确连接外部设备和传感器。确保正确设置引脚和电源连接，以避免硬件连接错误导致的问题。

电源管理：WiPy的低功耗设计需要合理的电源管理。在设计和使用过程中，需要注意电源供应的稳定性和电池寿命的优化，以确保设备的正常运行和持久性。

网络安全：当使用WiPy连接到互联网时，需要注意网络安全问题。确保使用安全的通信协议、加密算法和身份验证机制，以保护设备和数据的安全性。

资源限制：WiPy是一种嵌入式系统，具有有限的处理能力和内存容量。在开发物联网应用程序时，需要注意优化代码和资源管理，以充分利用WiPy的资源并确保程序的稳定性和效率。

总结而言，MicroPython的WiPy是一款具有MicroPython支持和无线通信能力的无线微控制器模块。它的主要特点包括MicroPython编程支持、无线通信能力、小巧便携和低功耗设计。WiPy适用于物联网设备开发，具备广泛的应用场景，如物联网设备开发、远程监控与控制、数据采集和处理等。在使用WiPy时，需要注意硬件连接、电源管理、网络安全和资源限制等方面的问题。

当涉及到使用MicroPython的WiPy进行实际的应用程序开发时，以下是三个参考代码案例，涵盖了不同的应用场景：

案例1：Wi-Fi网络连接和数据传输：:

import network
import urequests

# 连接Wi-Fi网络
wifi_ssid = "your_wifi_ssid"
wifi_password = "your_wifi_password"
wifi = network.WLAN(network.STA_IF)
wifi.active(True)
wifi.connect(wifi_ssid, wifi_password)

while not wifi.isconnected():
    pass

# Wi-Fi连接成功，发送HTTP请求
url = "http://api.example.com/data"
headers = {
    
    "Content-Type": "application/json"}
data = {
    
    "sensor": "temperature", "value": 25.5}

response = urequests.post(url, json=data, headers=headers)
print(response.text)

# 关闭Wi-Fi连接
wifi.disconnect()
wifi.active(False)

这个示例代码演示了如何连接Wi-Fi网络，并使用urequests库发送HTTP POST请求，将传感器数据发送到指定的API端点。

案例2：读取传感器数据和执行器控制：:

from machine import Pin, ADC

# 设置传感器和执行器引脚
sensor_pin = ADC(Pin(34))
actuator_pin = Pin(12, Pin.OUT)

# 读取传感器数据
sensor_value = sensor_pin.read()

# 控制执行器
if sensor_value > 500:
    actuator_pin.on()
else:
    actuator_pin.off()

这个示例代码展示了如何使用WiPy的ADC模块读取传感器数据，并根据阈值控制执行器的开关状态。

案例3：使用定时器进行周期性任务：:

import machine
import time

# 定时器回调函数
def timer_callback(timer):
    print("定时器触发 - 当前时间:", time.time())

# 创建定时器对象
timer = machine.Timer(-1)
# 设置定时器周期和回调函数
timer.init(period=5000, mode=machine.Timer.PERIODIC, callback=timer_callback)

# 主循环
while True:
    pass

这个示例代码展示了如何使用WiPy的定时器功能，创建一个周期性的定时器，并在定时器触发时执行指定的回调函数。

案例4：使用MicroPython控制LED灯的亮灭

from machine import Pin
import time

# 初始化引脚2为输出模式
led = Pin(2, Pin.OUT)

while True:
    led.value(1)  # 点亮LED
    time.sleep(1)  # 延时1秒
    led.value(0)  # 熄灭LED
    time.sleep(1)  # 延时1秒

案例5：使用MicroPython读取温湿度传感器的数据

from machine import I2C, Pin
import time

# 初始化I2C接口和DHT11传感器
i2c = I2C(scl=Pin(5), sda=Pin(4))
sensor = DHT11(i2c)

while True:
    # 读取温度和湿度数据
    temperature, humidity = sensor.read()
    print("Temperature: {0:.1f} C, Humidity: {1:.1f} %".format(temperature, humidity))
    time.sleep(5)  # 每5秒读取一次数据

案例6：使用MicroPython控制舵机转动

from machine import Servo
import time

# 初始化舵机对象
servo = Servo(Pin(12), min_pulse=500, max_pulse=2500)

while True:
    # 设置舵机角度
    servo.write(0)  # 舵机转到0度
    time.sleep(2)  # 延时2秒
    servo.write(90)  # 舵机转到90度
    time.sleep(2)  # 延时2秒
    servo.write(180)  # 舵机转到180度
    time.sleep(2)  # 延时2秒

案例7：通过WiPy和传感器监测温度和湿度

import machine  
import network  
import utime  
  
# 设置WiPy的引脚和模式  
pin1 = machine.Pin(5, machine.Pin.IN) # 温湿度传感器信号线  
wlan = network.WLAN(network.STA_模式) # STA模式  
wlan.active(True)  
  
# 打印欢迎信息  
print("欢迎使用WiPy温湿度监测器")  
  
# 循环监测温湿度并上传到云平台  
while True:  
    # 读取温湿度传感器数据  
    temperature = pin1.value() * 4250 / 1024  
    humidity = pin1.value() * 100 / 1024  
    print("温度：%.2f C，湿度：%.2f %%" % (temperature, humidity))  
      
    # 将数据上传到云平台  
    url = "http://example.com/data" # 替换为实际的云平台URL  
    data = "temperature=%.2f&humidity=%.2f" % (temperature, humidity)  
    http = http.Client()  
    http.get(url, data)  
      
    # 等待一段时间后再次读取数据  
    utime.sleep(10)

案例8：通过WiPy和LED灯实现定时开关

import machine  
import utime  
  
# 设置WiPy的引脚和模式  
pin = machine.Pin(2, machine.Pin.OUT) # LED灯控制引脚  
wlan = network.WLAN(network.STA_模式) # STA模式  
wlan.active(True)  
  
# 设定定时开关时间（这里为每天8点开关）  
switch_time = "08:00:00"  
  
# 打印欢迎信息  
print("欢迎使用WiPy LED定时器")  
  
# 循环检测时间并控制LED灯  
while True:  
    # 获取当前时间  
    now = utime.localtime()  
    current_time = utime.strftime("%H:%M:%S", now)  
    print("当前时间：%s" % current_time)  
      
    # 如果到达定时开关时间，控制LED灯开关  
    if current_time == switch_time:  
        if pin.value() == 0: # 如果LED灯是关的，就打开它  
            pin.value(1)  
            print("LED灯已打开")  
        else: # 如果LED灯是开的，就关闭它  
            pin.value(0)  
            print("LED灯已关闭")  
    else:  
        continue  
      
    # 等待一段时间后再次检测时间（这里为1分钟）  
    utime.sleep(60)

案例9：通过WiPy和舵机控制机器人运动

import machine  
import utime  
import usocket as socket  
import ujson as json  
  
# 设置WiPy的引脚和模式（这里假设使用的是板载Wi-Fi模块）  
pin1 = machine.Pin(2, machine.Pin.OUT) # 舵机控制引脚1  
pin2 = machine.Pin(3, machine.Pin.OUT) # 舵机控制引脚2  
wlan = network.WLAN(network.AP_模式) # AP模式，设置一个热点让计算机连接进来  
wlan.active(True) # 使能热点模式

这几个实际运用程序的参考代码案例涵盖了WiPy的常见用例，包括网络连接和数据传输、传感器数据读取和执行器控制，以及定时器的使用。通过参考这些示例代码，您可以进一步开发和定制适合您特定需求的应用程序。

请注意，以上案例只是为了拓展思路，可能存在错误或不适用的情况。不同的硬件平台、使用场景和MicroPython版本可能会导致不同的使用方法。在实际编程中，您需要根据您的硬件配置和具体需求进行调整，并进行多次实际测试。确保正确连接硬件并了解所使用的传感器和设备的规范和特性非常重要。