【雕爷学编程】MicroPython手册之达芬奇 TKM32F499 网络通讯(Network)

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。

达芬奇 TKM32F499是一款基于ARM Cortex-M4内核的微控制器，以下是其主要的参考技术参数：
1、内核和性能：
内核: ARM Cortex-M4
最高主频: 240 MHz
性能: 225 DMIPS / 608 CoreMark
2、存储器：
Flash存储器: 1 MB
RAM: 192 KB
存储器接口: 支持外部存储器扩展（例如，SD卡，NOR Flash等）
3、外设接口：
通用IO口（GPIO）: 支持多达 101 个GPIO引脚，可用于数字输入/输出、中断等。
串行通信接口: 包括多个UART、SPI、I2C接口，用于与外部设备进行通信。
USB接口: 支持USB 2.0 FS（全速）。
定时器: 包括多个定时器/计数器，可用于定时、脉冲宽度调制（PWM）等应用。
ADC和DAC: 内置多个模数转换器（ADC）和数模转换器（DAC），用于模拟信号的采集和输出。
LCD控制器: 支持液晶显示器（LCD）的控制和驱动。
触摸控制器: 支持电容式触摸屏的控制和输入。
SD卡控制器: 支持SD卡的读写操作。
Ethernet控制器: 支持以太网通信。
4、电源管理：
电源供应: 支持广泛的电源电压范围，包括 3.0V 至 3.6V 的工作电压。
低功耗模式: 支持多种低功耗模式，以最小化功耗。
5、安全性：
安全特性: 支持硬件加密和解密、随机数生成器等安全功能，保护系统的数据和通信安全。
6、开发工具支持：
开发环境: 支持常见的开发环境，如Keil MDK、IAR Embedded Workbench等。
调试接口: 支持标准的SWD（Serial Wire Debug）调试接口。

MicroPython的达芬奇TKM32F499提供了网络通讯功能，下面将以专业的视角为您详细解释其主要特点、应用场景以及需要注意的事项。

主要特点：

网络协议支持：MicroPython的达芬奇TKM32F499支持各种常见的网络协议，如TCP/IP、HTTP、UDP等。这使得它能够与互联网和局域网进行通信，并与其他设备或服务进行数据交换。

网络连接能力：TKM32F499具备与网络进行连接的能力，可以通过以太网或Wi-Fi接口与网络进行通信。这使得它适用于需要与互联网或局域网进行数据传输和通讯的应用场景。

数据传输和接收：TKM32F499可以通过网络通讯功能实现数据的传输和接收。它可以通过网络发送数据到远程设备或服务，并接收来自远程设备或服务的数据。这使得它适用于远程监控、数据采集、远程控制等应用。

简化开发：MicroPython的达芬奇TKM32F499提供了简洁的API和函数，使得网络通讯的开发变得更加简化和便捷。开发人员可以使用Python语言来编写网络通讯的逻辑，简化了开发过程。

应用场景：

物联网应用：TKM32F499的网络通讯功能使得它非常适用于物联网应用场景。它可以与其他物联网设备进行通信，实现设备之间的数据交换和远程控制，如智能家居、智能城市、工业自动化等领域。

远程监控和数据采集：通过网络通讯功能，TKM32F499可以将传感器数据或设备状态发送到远程服务器或云平台，实现远程监控和数据采集。例如，可以监控温度、湿度等环境参数，或采集工业设备的状态信息。

通信控制和远程操作：TKM32F499可以通过网络通讯与其他设备进行通信控制和远程操作。例如，可以通过网络发送控制指令到远程设备，实现对设备的远程操作和控制，如远程开关、远程调节等。

需要注意的事项：

网络配置：在使用TKM32F499的网络通讯功能之前，需要进行网络配置，包括设置IP地址、子网掩码、网关等网络参数。确保正确的网络配置可以保证网络通讯的正常运行。

安全性考虑：在进行网络通讯时，需要考虑数据的安全性。例如，可以使用加密协议（如HTTPS）来确保数据的机密性和完整性，以防止数据被篡改或窃取。

异常处理：在进行网络通讯时，需要考虑网络连接中断、超时等异常情况的处理。合理的异常处理机制可以增强系统的稳定性和可靠性。

综上所述，MicroPython的达芬奇TKM32F499的网络通讯功能具有支持多种网络协议、网络连接能力、数据传输和接收以及简化开发等特点。它适用于物联网应用、远程监控和数据采集、通信控制和远程操作等场景。在使用网络通讯功能时，需要注意网络配置、安全性考虑和异常处理等事项，以确保网络通讯的正常运行和数据的安全性。

案例1：发送数

import socket
import time

def send_data(host, port, data):
    try:
        # 创建socket对象
    s = socket.socket()
    # 连接到服务器
    s.connect(host, port)
    # 发送数据
    s.send(data)
    # 关闭连接
    s.close()
    print("发送数据成功")
except Exception as e:
    print("发送数据失败：", e)

while True:
    # 发送数据
    send_data("127.0.0.0", 8080, "Hello World")
    # 延时1秒
    time.sleep(1)

# 接收数据
def receive_data():
    try:
        # 创建socket对象
        s = socket.socket()
        # 连接到服务器
        s.connect("127.0.0.0", 8080)
        # 接收数据
        data = s.recv(1000))
        # 打印接收到的数据
        print("接收到数据：", data)
        # 关闭连接
        s.close()
        print("接收数据成功")
    except Exception as e:
        print("接收数据失败：", e)

while True:
    # 接收数据
    receive_data()
    # 延时1秒
    time.sleep(1)

要点解读：
使用socket库创建socket对象，连接到服务器。
发送数据时，需要指定要发送的数据内容。
接收数据时，需要指定接收数据的缓冲区大小。
在接收数据时，可以打印接收到的数据。
在发送和接收数据的过程中，需要处理异常。

案例2：接收数据

import socket
import time

def receive_data(host, port):
    try:
        # 创建socket对象
        s = socket.socket()
        # 连接到服务器
        s.connect(host, port)
        # 接收数据
        data = s.recv(1000)
        print("接收到数据：", data)
        # 关闭连接
        s.close()
        print("接收数据成功")
    except Exception as e:
        print("接收数据失败：", e)

while True:
    # 接收数据
    receive_data("127.0.0.0", 8080)
    # 延时1秒
    time.sleep(1)

要点解读：
使用socket库创建socket对象，连接到服务器。
接收数据时，需要指定要接收的数据缓冲区大小。
在接收数据时，可以打印接收到的数据。
在接收数据的过程中，需要处理异常。

案例3：发送数据

import socket
import time

def send_data(host, port, data):
    try:
        # 创建socket对象
        s = socket.socket()
        # 连接到服务器
        s.connect(host, port)
        # 发送数据
        s.send(data)
        # 关闭连接
        s.close()
        print("发送数据成功")
    except Exception as e:
        print("发送数据失败：", e)

while True:
    # 发送数据
    send_data("127.0.0.0", 8080, "Hello World")
    # 延时1秒
    time.sleep(1)

要点解读：
使用socket库创建socket对象，连接到服务器。
发送数据时，需要指定要发送的数据内容。
在发送数据的过程中，需要处理异常。

案例4：使用Wi-Fi连接到无线网络

import network

# 连接到无线网络
wifi = network.WLAN(network.STA_IF)
wifi.active(True)
wifi.connect("SSID", "password")

# 等待连接成功
while not wifi.isconnected():
    pass

print("Wi-Fi connected:", wifi.ifconfig())

要点解读：
导入network模块。
创建一个Wi-Fi对象，并将其激活。
使用wifi.connect()方法连接到指定的无线网络。需要提供SSID（无线网络名称）和密码。
使用循环等待Wi-Fi连接成功，wifi.isconnected()方法返回连接状态。
打印Wi-Fi连接成功后的IP地址信息，使用wifi.ifconfig()方法获取。

案例5：创建简单的HTTP服务器

import network
import usocket as socket

# 创建Wi-Fi对象并连接到无线网络（与代码案例一相同）

# 创建HTTP服务器
server_socket = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_STREAM)
server_socket.bind(("", 80))
server_socket.listen(5)

while True:
    # 等待客户端连接
    client_socket, client_addr = server_socket.accept()
    print("Client connected:", client_addr)

    # 接收和发送数据
    request = client_socket.recv(1024)
    print("Received request:", request)

    response = "HTTP/1.1 200 OK\nContent-Type: text/html\n\nHello, World!"
    client_socket.send(response)

    # 关闭客户端连接
    client_socket.close()

要点解读：
导入network模块和usocket模块（用于套接字编程）。
创建一个Wi-Fi对象并连接到无线网络（与代码案例一相同）。
创建一个套接字对象，使用socket.socket()函数指定地址族(AF_INET)和套接字类型(SOCK_STREAM)。
使用server_socket.bind()方法绑定服务器的IP地址和端口号。
使用server_socket.listen()方法开始监听客户端连接。
在一个无限循环中，使用server_socket.accept()方法等待客户端连接。
接收客户端的请求数据，使用client_socket.recv()方法。
发送响应数据给客户端，使用client_socket.send()方法。
关闭客户端连接，使用client_socket.close()方法。

案例6：发送HTTP GET请求

import network
import usocket as socket

# 创建Wi-Fi对象并连接到无线网络（与代码案例一相同）

# 发送HTTP GET请求
client_socket = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_STREAM)
client_socket.connect(("example.com", 80))

request = "GET / HTTP/1.1\r\nHost: example.com\r\n\r\n"
client_socket.send(request)

response = client_socket.recv(1024)
print("Received response:", response)

# 关闭客户端连接
client_socket.close()

要点解读：
导入network模块和usocket模块（用于套接字编程）。
创建一个Wi-Fi对象并连接到无线网络（与代码案例一相同）。
创建一个套接字对象，使用socket.socket()函数指定地址族(AF_INET)和套接字类型(SOCK_STREAM)。
使用client_socket.connect()方法连接到指定的服务器地址和端口号。
构建HTTP GET请求，并使用client_socket.send()方法发送请求。
使用client_socket.recv()方法接收服务器的响应数据，并打印出来。
关闭客户端连接，使用client_socket.close()方法。

以上代码示例展示了在达芬奇TKM32F499上使用MicroPython进行网络通信的实际应用。您可以根据需要和实际情况，使用这些示例代码作为起点进行修改和扩展。请注意，具体的网络配置和通信协议可能会因硬件和网络环境的不同而有所变化，请参考您的硬件文档以及MicroPython的文档以获取更详细的信息以上是三个MicroPython在达芬奇TKM32F499上使用网络通信的实际应用程序参考代码案例。这些示例代码可以帮助您在达芬奇TKM32F499上实现基本的网络连接和通信功能。

代码案例4展示了如何使用Wi-Fi连接到无线网络。首先，创建一个Wi-Fi对象并激活它，然后使用wifi.connect()方法连接到指定的无线网络。通过循环等待Wi-Fi连接成功，最后打印出连接成功后的IP地址信息。

代码案例5展示了如何创建一个简单的HTTP服务器。首先，创建一个Wi-Fi对象并连接到无线网络。然后，创建一个套接字对象并绑定服务器的IP地址和端口号。使用server_socket.listen()方法开始监听客户端连接。在一个无限循环中，使用server_socket.accept()方法等待客户端连接。接收客户端的请求数据，发送响应数据给客户端，最后关闭客户端连接。

代码案例6展示了如何发送HTTP GET请求。首先，创建一个Wi-Fi对象并连接到无线网络。然后，创建一个套接字对象并使用client_socket.connect()方法连接到指定的服务器地址和端口号。构建HTTP GET请求，发送请求给服务器，并接收服务器的响应数据。

这些示例代码可以作为您在达芬奇TKM32F499上进行网络通信的起点，您可以根据具体需求进行修改和扩展。请注意，具体的网络配置和通信协议可能会因硬件和网络环境的不同而有所变化，请参考您的硬件文档以及MicroPython的文档以获取更详细的信息。

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。需要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。对于涉及到硬件操作的代码，请确保在使用之前充分了解和确认所使用的引脚和电平等参数的正确性和安全性。