【雕爷学编程】MicroPython手册之达芬奇 TKM32F499 DHT 驱动

发布于：2023-10-25 ⋅ 阅读:(147) ⋅ 点赞:(0)

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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。
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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。

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MicroPython的达芬奇TKM32F499提供了DHT驱动功能，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：

DHT传感器支持：DHT驱动是用于与DHT系列温湿度传感器进行通信和数据采集的功能。DHT传感器是一种常见且广泛使用的数字温湿度传感器，其驱动通过MicroPython的达芬奇TKM32F499可以轻松实现。

数字温湿度测量：DHT驱动通过与DHT传感器进行通信，可以准确地测量环境的温度和湿度。传感器返回的数据可以直接在MicroPython的达芬奇TKM32F499上进行处理和使用。

简单易用：DHT驱动提供了简单易用的接口和函数，使得与DHT传感器的交互变得简单和方便。通过少量的代码，可以初始化DHT传感器、读取温湿度数据并进行相应的处理。

数字数据输出：DHT传感器提供数字输出，即通过数字信号来表示温度和湿度数值，这使得数据的读取和处理更加方便。DHT驱动可以解析传感器返回的数字数据，并进行相应的转换和计算。

应用场景：

室内温湿度监测：DHT驱动可以与DHT传感器配合使用，实现对室内温湿度的实时监测。这对于需要进行温湿度控制和调节的应用场景非常重要，如温室控制、室内环境监测等。

智能家居系统：DHT驱动可以集成到智能家居系统中，用于监测室内的温度和湿度。通过与其他设备和功能的联动，可以实现自动调节室内环境的功能，提高居住的舒适度。

工业自动化：DHT驱动可以应用于工业自动化领域，用于监测生产环境的温湿度。通过实时监测温湿度数据，可以进行生产过程的控制和调节，确保生产环境的稳定性和产品质量。

需要注意的事项：

引脚连接：在使用DHT驱动时，需要正确连接DHT传感器的引脚。通常，DHT传感器有三个引脚，分别是VCC（供电）、数据和地（GND），需要将其正确连接到MicroPython的达芬奇TKM32F499的相应引脚上。

数据解析：DHT传感器返回的数据是数字信号，需要通过DHT驱动进行解析和转换，得到实际的温度和湿度数值。在解析过程中，需要注意数据格式和转换算法，以确保正确的数据读取和使用。

传感器选择：DHT驱动适用于DHT系列温湿度传感器。在选择传感器时，需要确保选择的传感器与DHT驱动兼容，并满足具体应用场景的温湿度测量要求。

综上所述，MicroPython的达芬奇TKM32F499的DHT驱动提供了与DHT温湿度传感器进行通信和数据采集的功能。它具有简单易用、数字温湿度测量和数字数据输出等特点。DHT驱动适用于室内温湿度监测、智能家居系统和工业自动化等应用场景。在使用DHT驱动时，需要注意引脚连接、数据解析和传感器选择等事项，以确保正确的数据读取和使用。

案例1：读取DHT11温湿度传感器数据

import machine
import dht

# 初始化DHT11传感器
dht_sensor = dht.DHT11(machine.Pin(2))

while True:
    # 读取温湿度数据
    humidity, temperature = dht_sensor.read()

    # 如果读取成功，打印温湿度数据
    if humidity is not None and temperature is not None:
        print("温度：{:.1f}℃，湿度：{:.1f}%".format(temperature, humidity))
    else:
        print("无法读取数据")

    # 延时1秒
    time.sleep(1)

要点解读：
导入dht库，使用machine.Pin和machine.DHT11类创建DHT11传感器对象。
使用dht_sensor.read()方法读取温湿度数据。
如果读取成功，打印温湿度数据；否则打印错误信息。
使用time.sleep(1)延时1秒，避免频繁读取数据。

案例2：读取DHT11温湿度传感器数据

import machine
import dht

# 初始化DHT11传感器
dht_sensor = dht.DHT11(machine.Pin(2))

while True:
    # 读取温湿度数据
    humidity, temperature = dht_sensor.read()

    # 如果读取成功，打印温湿度数据
    if humidity is not None and temperature is not None:
        print("温度：{:.1f}℃，湿度：{:.1f}%".format(temperature, humidity))
    else:
        print("无法读取数据")

    # 延时1秒
    time.sleep(1)

要点解读：
导入dht库，使用machine.Pin和dht.DHT11类创建DHT11传感器对象。
使用dht_sensor.read()方法读取温湿度数据。
如果读取成功，打印温湿度数据；否则打印错误信息。
使用time.sleep(1)延时1秒，避免频繁读取数据。

案例3：控制DHT11传感器的开关

import machine
import dht

# 初始化DHT11传感器
dht_sensor = dht.DHT11(machine.Pin(2))

while True:
    # 读取温湿度数据
    humidity, temperature = dht_sensor.read()

    # 如果读取成功，打印温湿度数据
    if humidity is not None and temperature is not None:
        print("温度：{:.1f}℃，湿度：{:.1f}%".format(temperature, humidity))
    else:
        print("无法读取数据")

    # 延时1秒
    time.sleep(1)

    # 控制DHT11传感器的开关
    if dht_sensor.switch():
        print("DHT11传感器已关闭")
    else:
        print("DHT11传感器已打开")

要点解读：
导入dht库，使用machine.Pin和dht.DHT11类创建DHT11传感器对象。
使用dht_sensor.read()方法读取温湿度数据。
如果读取成功，打印温湿度数据；否则打印错误信息。
使用time.sleep(1)延时1秒，避免频繁读取数据。
使用dht_sensor.switch()方法控制DHT11传感器的开关状态。

案例4：读取DHT11温度和湿度数据

from machine import Pin  
import dht  
  
# 初始化DHT11驱动，使用GPIO21  
dht_pin = Pin(21, Pin.IN)  
dht_driver = dht.DHT11(dht_pin)  
  
# 读取温度和湿度数据  
result = dht_driver.read()  
  
# 输出结果  
print("Temperature: ", result[0], "C")  
print("Humidity: ", result[1], "%")

要点解读：
首先，我们导入了machine模块中的Pin类和dht模块。
然后，我们初始化了DHT11驱动，并使用GPIO21作为数据引脚。
接下来，我们调用read()函数读取温度和湿度数据，并将结果存储在result变量中。
最后，我们输出读取的温度和湿度数据。

案例5：读取DHT22温度和湿度数据

from machine import Pin  
import dht  
  
# 初始化DHT22驱动，使用GPIO21  
dht_pin = Pin(21, Pin.IN)  
dht_driver = dht.DHT22(dht_pin)  
  
# 读取温度和湿度数据  
result = dht_driver.read()  
  
# 输出结果  
print("Temperature: ", result[0], "C")  
print("Humidity: ", result[1], "%")

要点解读：
这个示例与示例1非常相似，只是我们使用的是DHT22驱动，而不是DHT11。DHT22比DHT11具有更高的精度和稳定性。

案例6：DHT驱动的GPIO控制

from machine import Pin  
import time  
import dht  
  
# 初始化DHT11驱动，使用GPIO21  
dht_pin = Pin(21, Pin.IN)  
dht_driver = dht.DHT11(dht_pin)  
  
while True:  
    # 读取温度和湿度数据  
    result = dht_driver.read()  
  
    # 输出结果  
    print("Temperature: ", result[0], "C")  
    print("Humidity: ", result[1], "%")  
    time.sleep(1)  # 等待1秒

要点解读：
这个示例是一个无限循环，它不断地读取并输出DHT11传感器的温度和湿度数据。在每次循环之后，它还使用time.sleep()函数等待1秒钟，以减少CPU的负载并避免过度读取DHT驱动。

案例7：读取DHT传感器数据（温度和湿度）

import dht
from machine import Pin

# 创建DHT对象
dht_sensor = dht.DHT11(Pin(4))

# 读取传感器数据
dht_sensor.measure()
temperature = dht_sensor.temperature()
humidity = dht_sensor.humidity()
print("Temperature: {}°C, Humidity: {}%".format(temperature, humidity))

要点解读：
导入dht模块和machine.Pin类。
使用machine.Pin类创建一个引脚对象，将其传递给dht.DHT11类创建DHT11传感器对象。
使用dht_sensor.measure()方法读取传感器数据。
使用dht_sensor.temperature()和dht_sensor.humidity()方法获取温度和湿度数据。

案例8：循环读取DHT传感器数据

import dht
from machine import Pin
import time

# 创建DHT对象
dht_sensor = dht.DHT11(Pin(4))

# 循环读取传感器数据
while True:
    dht_sensor.measure()
    temperature = dht_sensor.temperature()
    humidity = dht_sensor.humidity()
    print("Temperature: {}°C, Humidity: {}%".format(temperature, humidity))
    time.sleep(2)  # 等待2秒

要点解读：
导入dht模块、machine.Pin类和time模块。
使用machine.Pin类创建一个引脚对象，将其传递给dht.DHT11类创建DHT11传感器对象。
在一个无限循环中，使用dht_sensor.measure()方法读取传感器数据，并使用dht_sensor.temperature()和dht_sensor.humidity()方法获取温度和湿度数据。
使用time.sleep(2)函数等待2秒，以便在每次循环中产生适当的时间间隔。

案例9：异常处理DHT传感器读取

import dht
from machine import Pin

# 创建DHT对象
dht_sensor = dht.DHT11(Pin(4))

# 读取传感器数据并进行异常处理
try:
    dht_sensor.measure()
    temperature = dht_sensor.temperature()
    humidity = dht_sensor.humidity()
    print("Temperature: {}°C, Humidity: {}%".format(temperature, humidity))
except OSError as e:
    print("Failed to read sensor data:", e)

要点解读：
导入dht模块和machine.Pin类。
使用machine.Pin类创建一个引脚对象，将其传递给dht.DHT11类创建DHT11传感器对象。
使用try-except语句块来捕获可能发生的OSError异常。
在try块中，使用dht_sensor.measure()方法读取传感器数据，并使用dht_sensor.temperature()和dht_sensor.humidity()方法获取温度和湿度数据。
在except块中，打印出读取传感器数据失败的异常信息。
以上代码示例展示了在达芬奇TKM32F499上使用MicroPython操作DHT传感器的实际应用。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。具体的DHT传感器类型和引脚配置可能会因硬件的不同而有所变化，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。

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