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。
ESP32-C3是一款由乐鑫科技开发的物联网芯片，它具有以下主要特性：
搭载 RISC-V 32 位单核处理器，时钟频率高达 160 MHz，支持 2.4 GHz Wi-Fi 和 Bluetooth 5 (LE)。
内置 400 KB SRAM，384 KB ROM，支持最大 16 MB 的外置 Flash。
集成了天线开关、射频巴伦、功率放大器、接收低噪声放大器、滤波器、电源管理模块等功能，仅需要 20 余个外围元件。
具有 22 个可编程 GPIO 管脚，支持 ADC、SPI、UART、I2C、I2S、RMT、TWAI 和 PWM。
具有完善的安全机制，包括安全启动、Flash 加密、数字签名和 HMAC 外设、世界控制器模块等。
沿用乐鑫成熟的物联网开发框架 ESP-IDF，支持 Arduino 和 MicroPython 等开源平台。
案例一：读取温度传感器数据
from machine import I2C, Pin
import time
# 定义I2C总线和引脚
i2c = I2C(scl=Pin(18), sda=Pin(19))
# 温度传感器的I2C地址
TEMP_SENSOR_ADDR = 0x48
# 读取温度数据的函数
def read_temperature():
data = i2c.readfrom_mem(TEMP_SENSOR_ADDR, 0x00, 2)
temp = (data[0] << 8 | data[1]) * 0.0625
return temp
while True:
temp = read_temperature()
print("Temperature: {:.2f}°C".format(temp))
time.sleep(1)
要点解读：这个程序使用MicroPython的ESP32-C3 SoftI2C总线读取了一个温度传感器的数据。首先，我们导入了machine模块中的I2C和Pin类，以及time模块。然后，我们定义了I2C总线和引脚，分别为scl和sda。接着，我们定义了温度传感器的I2C地址为0x48。在read_temperature函数中，我们使用i2c.readfrom_mem方法从温度传感器的寄存器中读取数据，并将其转换为温度值。最后，我们在主循环中不断调用read_temperature函数并打印温度值。
案例二：控制LED灯
from machine import Pin
import time
# 定义LED灯引脚
led = Pin(2, Pin.OUT)
while True:
led.value(1) # 点亮LED灯
time.sleep(1)
led.value(0) # 熄灭LED灯
time.sleep(1)
要点解读：这个程序使用MicroPython的ESP32-C3 SoftI2C总线控制了一个LED灯。首先，我们导入了machine模块中的Pin类和time模块。然后，我们定义了LED灯的引脚为2。在主循环中，我们通过设置LED灯引脚的值为1来点亮LED灯，并通过设置LED灯引脚的值为0来熄灭LED灯。每次操作之间，我们使用time.sleep函数暂停1秒。
案例三：读取加速度计数据
from machine import I2C, Pin
import time
# 定义I2C总线和引脚
i2c = I2C(scl=Pin(18), sda=Pin(19))
# 加速度计的I2C地址
ACCEL_SENSOR_ADDR = 0x5D
# 读取加速度计数据的函数
def read_acceleration():
data = i2c.readfrom_mem(ACCEL_SENSOR_ADDR, 0x3B, 6)
ax = data[0] << 8 | data[1]
ay = data[2] << 8 | data[3]
az = data[4] << 8 | data[5]
return ax, ay, az
while True:
ax, ay, az = read_acceleration()
print("Acceleration: X={:.2f}, Y={:.2f}, Z={:.2f}".format(ax, ay, az))
time.sleep(1)
要点解读：这个程序使用MicroPython的ESP32-C3 SoftI2C总线读取了一个加速度计的数据。首先，我们导入了machine模块中的I2C和Pin类，以及time模块。然后，我们定义了I2C总线和引脚，分别为scl和sda。接着，我们定义了加速度计的I2C地址为0x5D。在read_acceleration函数中，我们使用i2c.readfrom_mem方法从加速度计的寄存器中读取数据，并将其转换为加速度值。最后，我们在主循环中不断调用read_acceleration函数并打印加速度值。
案例四：从设备读取数据
import machine
import time
# 设置GPIO线路为I2C线路
i2c = machine.I2C(scl=machine.Pin(22), sda=machine.Pin(21), freq=100000)
# 设置从设备地址
ADDR = 0x40
# 从设备读取数据
data = i2c.readfrom_mem(ADDR, 2) # 从地址0x40读取2个字节的数据
print(data) # 打印读取到的数据
要点解读：这个示例中，我们首先设置GPIO线路为I2C线路，然后定义从设备地址。通过i2c.readfrom_mem()方法，我们可以从指定的地址读取数据。注意，在此示例中，我们假设从设备的地址为0x40，并且它有可用的数据存储在内存中。
案例五：向设备写入数据
import machine
import time
# 设置GPIO线路为I2C线路
i2c = machine.I2C(scl=machine.Pin(22), sda=machine.Pin(21), freq=100000)
# 设置从设备地址
ADDR = 0x40
# 向设备写入数据
data = bytearray([1, 2]) # 创建一个字节数组，包含要写入的数据
i2c.writeto_mem(ADDR, data) # 将数据写入到从设备地址0x40处
要点解读：这个示例中，我们同样设置GPIO线路为I2C线路，并定义从设备地址。然后，我们创建一个包含要写入数据的字节数组，并使用i2c.writeto_mem()方法将其写入到从设备的指定地址。注意，在此示例中，我们假设从设备的地址为0x40，并且它有可用的内存来接收新的数据。
案例六：与I2C设备通信
import machine
import utime
i2c = machine.SoftI2C(sda=machine.Pin(2), scl=machine.Pin(3), freq=100000)
while True:
i2c.writeto(0x50, b"Hello, I2C!")
utime.sleep_ms(1000)
要点解读：
代码使用machine.SoftI2C创建一个软件I2C对象，并指定软件I2C总线的引脚连接和频率。
在循环中，使用i2c.writeto()向I2C设备发送数据，这里发送了字符串"Hello, I2C!"。
使用utime.sleep_ms()进行延迟，这里延迟1秒钟。
案例七：读取I2C设备数据
import machine
i2c = machine.SoftI2C(sda=machine.Pin(2), scl=machine.Pin(3), freq=100000)
while True:
i2c.writeto(0x50, b"\x01")
data = i2c.readfrom(0x50, 4)
print("Received data:", data)
machine.delay(1000)
要点解读：
代码与前一个示例类似，使用machine.SoftI2C创建一个软件I2C对象，并指定软件I2C总线的引脚连接和频率。
在循环中，首先使用i2c.writeto()向I2C设备发送命令字节\x01，然后使用i2c.readfrom()从I2C设备读取4个字节的数据。
将接收到的数据打印输出，并使用machine.delay()延迟1秒钟。
案例八：I2C设备数据传输
import machine
i2c = machine.SoftI2C(sda=machine.Pin(2), scl=machine.Pin(3), freq=100000)
while True:
tx_data = b"\x01\x02\x03\x04"
rx_data = bytearray(4)
i2c.writeto(0x50, tx_data)
i2c.readfrom_into(0x50, rx_data)
print("Received data:", rx_data)
machine.delay(1000)
要点解读：
代码与前一个示例类似，使用machine.SoftI2C创建一个软件I2C对象，并指定软件I2C总线的引脚连接和频率。
在循环中，定义一个发送数据的字节序列tx_data，并创建一个长度为4的字节数组rx_data用于接收数据。
使用i2c.writeto()将发送数据写入到I2C设备，使用i2c.readfrom_into()从I2C设备读取数据并存储到接收数据的字节数组中。
将接收到的数据打印输出，并使用machine.delay()延迟1秒钟。
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。
