如何学习使用CircuitPython

概述

有几种编程微控制器的方法。有些方法比其他方法困难，这通常取决于人们对编程基础的熟悉程度。

本指南主要供Arduino开发人员通过演示程序的使用来学习使用CircuitPython的来龙去脉。两种语言的代码。这可能是对人们熟悉CircuitPython技能的参考。

同样有效的可能是从未使用过Arduino的Python或CircuitPython程序员。显示Arduino用于各种用途的代码可能有助于使自己更适应Arduino环境。

来源：https://www.xkcd.com/303/（CC BY-NC 2.5）

解释与编译

Arduino从大量使用中的工具中获取了很多东西数十年。这包括已编译代码的概念。代码是在没有调试的情况下在文本编辑器类型的环境中编写的。然后，在被命令时，将其馈送到一系列程序，这些程序将获取代码，最后将其从C或C ++编译为微控制器的机器语言。在市场上有各种各样的微控制器，机器代码是该代码和处理器所独有的。

如果需要在Arduino中更改代码，则必须编辑文本代码并通过编译过程将其提交回去。 。在每次发生的编译和加载过程中，进行更改，修复语法错误，“插入”最佳值可能会花费大量时间。

Python通常和CircuitPython特别是解释的。直到必须将代码转换为机器代码。这有很多优点。该代码可以在运行时给出错误消息。随后的任何更改都不需要重新编译。加载代码就像将代码文本文件复制到闪存驱动器一样简单。 CircuitPython程序开发通常只是Arduino程序所需时间的一小部分。该代码对于其他微控制器也具有高度的可移植性。

解释的代码的缺点是速度。将代码转换为机器代码是即时进行的，因此需要时间。解释器还使用微控制器上的RAM和Flash，而不是等效的Arduino用户代码和库。

材料：MS Word 2010剪贴画

Reality

现代微控制器的速度和存储容量不断提高，其价格通常与较旧的微控制器相似或更低（制造商可能希望在某个时候停产）。在现代芯片中，在微控制器上使用Python不会带来速度上的损失。 Python的灵活性以及在学校中教授的灵活性的优势使Python成为人们关注的焦点。

在这个时代，提供帮助将Arduino编码器迁移到CircuitPython的工具似乎特别合适，因为这无疑是行业发展的方向

您可能会很慢，但仍然会赢。而且乌龟的寿命很长。

计算机Python

那Linux板呢？

Arduino代码通常不能在Raspberry Pi，BeagleBone等小型Linux板上运行。为什么？

Linux是一个完整的操作系统，它可以一次运行许多东西。 Arduino代码必须学会共享资源，而不要使用整个处理器，尤其是在无限循环中。也许有一天会添加此功能，但现在不可用。

Python在Linux板上非常流行。 CircuitPython可以通过Adafruit提供的名为Blinka的帮助程序层在小型Linux板上运行。这提供了CircuitPython在微控制器上可以做什么以及如何在Linux上运行之间所需的映射。它们旨在共同发挥作用（只要您的代码也写得很好。

因此，对于基于Linux的小型单板计算机，CircuitPython是目前的唯一选择。但这是一个不错的选择。

在本指南中，我们将不介绍在Linux上通过CircuitPython使用硬件的详细信息。在此处查看有关Blinka的指南

简单的代码结构

Arduino strong》

上图显示了最简单的Arduino程序，即从菜单中选择文件-》 新建会得到的结果。有两个强制性函数调用：

setup-程序启动时将执行一次的代码

loop-连续的代码一遍又一遍地循环运行

这两个函数都不做任何事情。有些草图仅在setup中执行所有操作，而有些程序根本不使用setup而仅使用loop。但是，即使它们是空的（如上所示），也必须同时定义两者。

CircuitPython

CircuitPython并没有限制像Arduino setup函数这样的开始执行的代码重复的主要代码，例如Arduino loop函数。

也就是说，许多CircuitPython程序的结构与Arduino素描程序的结构非常相似。

一个简单的示例。程序将变量var定义为值5，然后一遍又一遍地打印该值，类似于旧的BASIC Hello World程序。在Arduino中，您可以这样编写：

程序会添加一些代码以打开串行连接并输出输出。

等效的CircuitPython程序为：

任何setup类型语句放在程序顶部附近。

可以在Python中通过loop循环将条件设置为while，因此它永远不会退出True。

串行监视器已“嵌入”到CircuitPython中，用户无需设置任何内容即可使用它，并且将对此进行详细讨论。

没有任何限制，CircuitPython完全必须执行无限循环。一个简单的程序可以读取温度传感器，打印输出并结束。

但是，Arduino和CircuitPython都在微控制器上运行。在课堂上，您可能想要做一次读取和打印温度值之类的操作。如果将这个项目部署到农民的田地中，它可能会一遍又一遍地反复读取温度，可能每分钟或一小时读取一次。在农民的田野里，代码永远都不应停止。

因此执行某些功能的无限循环非常有用，并且在大多数微控制器程序中都使用。这就是Arduino为初学者简化事情的原因，以表明您可能想拥有while和setup。您可以在CircuitPython中执行完全相同的操作，只需构建代码以提供相同的功能即可。

处理数字

照片Nick Hillier在Unsplash上发表的文章

您会认为所有语言中的“数字就是数字”，但事实并非如此。所有数字在内部都以二进制形式在微控制器/计算机内部表示，但是编程语言如何提供数字支持会因语言而异。

数字类型

整数

浮点数

布尔值（true/false）

通常，您需要了解 precision -选择最佳的使用方式，数字的大小可能是多少它在计算机程序中。这使使用数字有些棘手，但学习起来却很容易。

Arduino

在Arduino中，您具有以下类型的变量：

int 表示整数，一个值没有小数点。整数的典型范围是-32，768到零到32，767。例如279、1001、0，-23，-990。

long 是一个大整数，值可以是-2，147，483，648到2，147，483，647。

float （浮点数）（浮点数（带小数点和小数的数字））。例子是3.1415，-22.2、0.0、430000.01。单个字符的数字最大为38 x的3 x 10

char 。例如，读取串行数据可能涉及在接收到数据时提供字符值的接收功能。字符基本上可以是键盘上的任何符号（0到255）。

types.h 库提供了趋于表现的数字的更现代表示形式

函数经常使用无符号短整数 uint8_t ，它的范围也从0到255。

布尔数学通常使用 int 值完成。 0是 false ，而任何非零的值（例如1）都是 true 。

Python/CircuitPython

CircuitPython尝试尽可能接近标准的Python实现（通常称为CPython） 。给定微控制器没有操作系统，某些事情会有所不同，但已记录在案。

以下是CircuitPython中的当前类型：

整数，但不是当前的长整数

浮点数。

字符串

布尔值

布尔值是CircuitPython中的实际类型，可以是值 True 或 False 。

CircuitPython具有专用的 Strings 类型，而不是像Arduino那样使用字符数组（以零/零终止）。请注意，CircuitPython 字符串不是以零/零结尾的，所以使用length属性是您处理字符串长度的方法。

更改数字类型

在Arduino/C中，这称为转换。

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int a;

float b;

b = （float）a;

a = （int）b; int a;

float b;

b = （float）a;

a = （int）b;

在CircuitPython中，您使用类似于函数的语法：

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x = 5

y = 3.14

z = float（x）

z = int（y） x = 5

y = 3.14

z = float（x）

z = int（y）

除法，一个斜杠对两个斜杠

两种语言中的单个正斜杠/是浮点除法。

Python中的双斜杠//很特殊。它将除以小数点后的任何值（通常称为下限函数）并进行除法。

示例：

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# Python code for / and // operators

x = 15

y = 4

# Output： x / y = 3.75

print（‘x / y =’， x/y）

# Output： x // y = 3

print（‘x // y =’， x//y） # Python code for / and // operators

x = 15

y = 4

# Output： x / y = 3.75

print（‘x / y =’， x/y）

# Output： x // y = 3

print（‘x // y =’， x//y）

逻辑运算符

逻辑运算符主要用于if语句和其他块/循环语句中。这些不是用于按位运算符和/或/或仅用于构造逻辑比较的运算符。

AND

OR

不是

Arduino/C

&&

||

！Python/CircuitPython

和

或

不是

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// Arduino / C Logical Operators

a = 5;

b = 7;

if（ a 》 2 && b 《 10） {

Serial.println（“Success”）;

} // Arduino / C Logical Operators

a = 5;

b = 7;

if（ a 》 2 && b 《 10） {

Serial.println（“Success”）;

}

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# CircuitPython Logical Operators

a = 5

b = 7

if a 》 2 and b 《 10：

print（“Success”） # CircuitPython Logical Operators

a = 5

b = 7

if a 》 2 and b 《 10：

print（“Success”）

变量，类型，范围

从Wikipedia中，没有列出创建者

快速参考

变量

Arduino

int a;

int b = 5;

CircuitPython

b = 5

阵列

Arduino

int a［5］;

int a = {1， 2， 3， 4， 5};

CircuitPython

a = ［1， 2， 3， 4， 5］

讨论

变量

变量就像计算机内存中的小盒子或信箱，可以在其中保留值。

要在C/C ++中创建变量，必须对其进行声明。这就需要给它一个类型，名称和可选的值。

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int a;

int b = 5; int a;

int b = 5;

在CircuitPython中，您无需声明变量。第一次分配值时便会分配它们。

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b = 5 b = 5

您只需使用名称即可在两种语言中使用变量的值。

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int x = a_number; // in C/C++

x = a_number # in CircuitPython int x = a_number; // in C/C++

x = a_number # in CircuitPython

在两种语言中，使用未知变量都是错误的：尚未声明（在C/C ++中）或未初始化（在CircuitPython中）

在C/C ++中，变量使用类型声明，并被静态类型化。它们仅具有该类型的值。

相反，CircuitPython是动态类型的。变量没有关联的类型，并且可以在不同时间具有不同类型的值。每种方法都有优点和缺点，但是在阅读某人的CircuitPython代码时，您应该记住这一点，以防某人重复使用变量并更改其类型。

集合

两种语言都可以创建和操作值的集合。

“终极”-比其他任何集合都要好。只是不要单击它。

（来自维基百科的图像，已获得合理使用许可）

Arduino

Arduino只有一种创建集合作为语言一部分的方法：数组。由于语言是C ++，因此您可以使用大多数C ++库。具有足够的CPU性能和内存，您甚至可以将Arduino版本的标准C ++和Boost库及其集合类一起使用，但是出于讨论的目的，我们假设您使用的是基本语言功能。 p》

数组是简单的固定大小，固定顺序的值序列。 C数组中的所有值都具有相同的类型。实际上，由于C是静态类型的，所以数组项的类型是数组本身类型的一部分。

例如，如果要创建一个可以容纳5个变量int中的值，您可以将其声明为：

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a int a［5］;

如果在编译时已知初始值，则可以初始化数组创建时，并忽略其大小，因为将从初始值的数量中推断出大小。

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int a［5］; int a［］ = {1， 2， 3， 4， 5};

要访问数组中的特定项目，请使用下标符号。可以用来从数组中获取值，或将其设置为新值。

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int a［］ = {1， 2， 3， 4， 5}; int x = a［0］;

a［1］ = x + 1;

CircuitPython 》

基本的CircuitPython集合是List，其外观和工作方式与C的数组非常相似。但是，它是一个动态得多的结构：您可以自由地删除和插入项目。它的长度是其中当前有多少个项目的函数，而不是它要保留的内容的函数。由于它们是动态的，因此通常不需要提前分配它们。您可以通过将项目放在方括号中来创建列表。

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int x = a［0］;

a［1］ = x + 1; 》》》 a = ［1， 2， 3， 4， 5］

与C数组一样，您使用下标符号来访问项目。

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》》》 a = ［1， 2， 3， 4， 5］ x = a［0］

a［1］ = x + 1

CircuitPython的列表提供了比C数组更多的功能，但这超出了本指南的范围。 CircuitPython还具有其他内置集合：元组和字典。请参阅本指南，了解有关Python的基本数据结构，以及该指南的更多内容，重点是列表和流。

Arduino/C和Python都在0处开始元素/数组组。因此对于3元素项，它是x ［0］，x ［1］，x ［2］，这与某些语言（例如FORTRAN）在数组处开始元素1。

范围

来自Elborgo用户的维基百科

变量的作用域是代码中何时何地可用。 C/C ++和CircuitPython都在词法范围内。这意味着变量的范围由代码的结构定义。如果您在函数中创建变量，则该变量在该函数中可用，但不在外部。

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x = a［0］

a［1］ = x + 1 void f（） {

int a = 5;

print（a）; // 1

}

print（a）; // 2

由于void f（） {

int a = 5;

print（a）; // 1

}

print（a）; // 2为范围。即它在函数a中定义，可以使用。但是，第2行会导致编译错误，因为此时名称f尚不清楚。在CircuitPython中，情况类似：

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a def f（）：

a = 5

print（a） # 1

print（a） # 2

Local and Global

上面的代码说明了本地状态。即局部于功能。这就是为什么从函数外部引用变量是一个问题。另一个范围是全局范围。在整个代码中都可以使用具有全局范围的内容。

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def f（）：

a = 5

print（a） # 1

print（a） # 2 int b = 1;

void f（） {

int a = 5;

print（a + b）;

}

print（b）;

// prints：

// 6

// 1

这是可行的，因为int b = 1;

void f（） {

int a = 5;

print（a + b）;

}

print（b）;

// prints：

// 6

// 1具有全局作用域，因此可以在。在CircuitPython中也是如此。

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b f

如果我们具有相同名称但在两个作用域中都有变量，该怎么办。现在事情开始不同了。在C/C ++中没有麻烦。

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Copy代码

b = 1

def f（）：

a = 5

print（a + b）

print（b）

# prints：

# 6

# 1 b = 1

def f（）：

a = 5

print（a + b）

print（b）

# prints：

# 6

# 1

但是，CircuitPython中的工作方式却大不相同。

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int a = 1;

void f（） {

int a = 5;

print（a）;

}

print（a）;

// prints：

// 5

// 1 int a = 1;

void f（） {

int a = 5;

print（a）;

}

print（a）;

// prints：

// 5

// 1

a = 1

def f（）：

a = 5 # 1

print（a）

print（a）

# prints：

# 5

# 1的分配可能存在问题。这是因为在本地作用域中没有名为“ a”的变量，因此将创建一个变量，因为这是该作用域中对a = 1

def f（）：

a = 5 # 1

print（a）

print（a）

# prints：

# 5

# 1的第一个赋值。对于该功能的其余部分，将使用此局部变量a，并且将保持不变（且未使用）全局范围内的变量a。

如果这正是您想要的，很好。但是，您的意图可能是将全局a的值更改为5。如果是这种情况，那么您就有问题了。像pylint这样的工具将提醒您以下事实：外部范围（在本例中为全局范围）的名称“ a”正在重新定义。那至少会引起您的注意。如果确实要使用全局a，则可以使用a语句告诉CircuitPython这是您的意图。

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a global

现在pylint可能会警告您，您正在使用全局语句。这是因为全局变量通常不被接受。但是用一个简单的脚本就可以了（在作者看来）。在更大，结构更强的程序中，它们使用较少，您有办法避免使用它们。

CircuitPython和C/C ++不能共享的一项有趣功能是能够关闭。

数字输入/输出

格雷厄姆·詹金斯（Grahame Jenkins）提供的UnSplash免费许可证

微控制程序的一部分正在使用I/O。 I/O的最基本形式是数字I/O引脚。这些被称为GPIO引脚（ G 通用 P 设置 I 输入 O utput）

快速参考 配置输出引脚

Arduino

pinMode（13， OUTPUT）;

CircuitPython

import digitalio

import board

led = digitalio.DigitalInOut（board.D13）

led.direction = digitalio.Direction.OUTPUT

为输入引脚配置而不上拉

Arduino

pinMode（13， INPUT）;

CircuitPython

import digitalio

import board

button_a = digitalio.DigitalInOut（board.BUTTON_A）

button_a.direction = digitalio.Direction.INPUT

配置带有上拉的输入引脚

Arduino

pinMode（13， INPUT_PULLUP）;

CircuitPython

import digitalio

import board

button_a = digitalio.DigitalInOut（board.BUTTON_A）

button_a.direction = digitalio.Direction.INPUT

button_a.pull = digitalio.Pull.UP

从引脚读取

Arduino

int pinValue = digitalRead（inputPin）;

CircuitPython

pinValue = button_a.value

写到别针

Arduino

digitalWrite（13， HIGH）;

digitalWrite（13， LOW）;

CircuitPython

led.value = True

led.value = False

讨论

配置数字I/O引脚

在使用引脚进行输入或输出之前，必须对其进行配置。这涉及将其设置为输入或输出，以及在需要时附加上拉或下拉。

Arduino

Arduino框架提供了pinMode为此。它带有两个参数：

正在配置的引脚号。您以后可以使用相同的引脚号来使用I/O线

模式：INPUT，OUTPUT或INPUT_PULLUP。

要将标准的插针13板载LED设置为可用，您将使用：

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pinMode（13， OUTPUT）; pinMode（13， OUTPUT）;

CircuitPython

在CircuitPython中，还有很多工作要做。您需要创建一个DigitalInOut实例。为此，您必须首先导入digitalio模块。像在Arduino示例中一样，给它提供要使用的引脚号。

在上面的Arduino示例中，我们如何知道要使用的引脚号？简短的答案是我们刚刚做了。在此示例中，一个约定是板载LED位于引脚13上。对于其他GPIO引脚，您需要检查所使用的板，以查看可用的引脚以及将电路连接到的引脚。

在Arduino中，没有编译时检查您选择的引脚是否有效或存在。 CircuitPython只允许您使用板子知道的管脚，这可以防止您输入错误。

（如果您导入板子模块（稍后再介绍），您可以使用它列出可用的管脚。 ）

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》》》 import digitalio

》》》 import board

》》》 led = digitalio.DigitalInOut（board.D13）

》》》 led.direction = digitalio.Direction.OUTPUT 》》》 import digitalio

》》》 import board

》》》 led = digitalio.DigitalInOut（board.D13）

》》》 led.direction = digitalio.Direction.OUTPUT

如果需要输入，可以使用digitalio.Direction.INPUT，如果需要设置上拉，则可以单独进行。

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》》》 import digitalio

》》》 import board

》》》 button_a = digitalio.DigitalInOut（board.BUTTON_A）

》》》 button_a.direction = digitalio.Direction.INPUT

》》》 button_a.pull = digitalio.Pull.UP 》》》 import digitalio

》》》 import board

》》》 button_a = digitalio.DigitalInOut（board.BUTTON_A）

》》》 button_a.direction = digitalio.Direction.INPUT

》》》 button_a.pull = digitalio.Pull.UP

CircuitPython运行的SAMD板还支持在输入引脚上设置下拉。为此，您将使用

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》》》 pin.pull = digitalio.Pull.DOWN 》》》 pin.pull = digitalio.Pull.DOWN

使用数字I/O引脚

现在您已经设置了引脚，如何读取和写入值？

Arduino

该框架提供了digitalRead函数，该函数以引脚号作为参数。

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int pinValue = digitalRead（inputPin）; int pinValue = digitalRead（inputPin）;

从digitalRead返回的值是int类型，将是常量HIGH或LOW之一。

digitalWrite功能用于设置引脚值。它的参数是引脚号和将其设置为的值：HIGH或LOW。例如，假设已如上所述将其设置为输出，则打开连接到引脚13的LED，您可以使用：

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digitalWrite（13， HIGH）; digitalWrite（13， HIGH）;

并关闭它：

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digitalWrite（13， LOW）; digitalWrite（13， LOW）;

此处的示例显示了如何使用数字输出引脚来闪烁内置的LED：微控制器编程的事实上的 Hello World 。

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void setup（）

{

pinMode（13， OUTPUT）; // sets the digital pin 13 as output

}

void loop（）

{

digitalWrite（13， HIGH）; // sets the digital pin 13 on

delay（1000）; // waits for a second

digitalWrite（13， LOW）; // sets the digital pin 13 off

delay（1000）; // waits for a second

}

void setup（）

{

pinMode（13， OUTPUT）; // sets the digital pin 13 as output

}

void loop（）

{

digitalWrite（13， HIGH）; // sets the digital pin 13 on

delay（1000）; // waits for a second

digitalWrite（13， LOW）; // sets the digital pin 13 off

delay（1000）; // waits for a second

}

将数字输入和输出放在一起，下面是一个示例，该示例从开关读取并控制LED作为响应。

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int ledPin = 13; // LED connected to digital pin 13

int inPin = 7; // pushbutton connected to digital pin 7

int val = 0; // variable to store the read value

void setup（）

{

pinMode（ledPin， OUTPUT）; // sets the digital pin 13 as output

pinMode（inPin， INPUT）; // sets the digital pin 7 as input

}

void loop（）

{

val = digitalRead（inPin）; // read the input pin

digitalWrite（ledPin， val）; // sets the LED to the button‘s value

} int ledPin = 13; // LED connected to digital pin 13

int inPin = 7; // pushbutton connected to digital pin 7

int val = 0; // variable to store the read value

void setup（）

{

pinMode（ledPin， OUTPUT）; // sets the digital pin 13 as output

pinMode（inPin， INPUT）; // sets the digital pin 7 as input

}

void loop（）

{

val = digitalRead（inPin）; // read the input pin

digitalWrite（ledPin， val）; // sets the LED to the button’s value

}

CircuitPython

假设led和switch的设置如上所述。

输入引脚可以通过查询其value属性进行读取：

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》》》 button_a.value 》》》 button_a.value

我们可以通过设置value属性来打开和关闭led = 1》反对一个布尔值：

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DigitalInOut 》》》 led.value = True

》》》 led.value = False

要在CircuitPython中实现闪烁的演示，我们将做一些类似的事情：

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》》》 led.value = True

》》》 led.value = False 》》》 import time

》》》 import digitalio

》》》 import board

》》》 led = digitalio.DigitalInOut（board.D13）

》》》 led.direction = digitalio.Direction.OUTPUT

》》》 while True：

。.. led.value = True

。.. time.sleep（0.5）

。.. led.value = False

。.. time.sleep（0.5）

模拟输入

快速参考

配置模拟输入引脚

Arduino

不需要

CircuitPython

import board

import analogio

adc = analogio.AnalogIn（board.A0）

使用模拟输入引脚

Arduino

int val = analogRead（3）;

CircuitPython

adc.value

讨论

配置模拟输入引脚

Arduino

配置模拟输入引脚不需要任何特殊操作。需要以与数字输出引脚相同的方式将模拟输出引脚配置为输出。请注意，仅某些引脚可以用作模拟引脚。查看特定电路板的文档以查找哪些电路板。

CircuitPython

在CircuitPython中使用模拟引脚类似于

像以前一样，使用board模块可以按名称访问正确的引脚。另外，analogio模块为您提供模拟I/O类。

要读取模拟输入，您需要创建AnalogIn的实例：

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》》》 import board

》》》 import analogio

》》》 adc = analogio.AnalogIn（board.A0） 》》》 import board

》》》 import analogio

》》》 adc = analogio.AnalogIn（board.A0）

要设置模拟输出，请创建一个AnalogOut实例。

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》》》 import board

》》》 import analogio

》》》 led = analogio.AnalogOut（board.A0） 》》》 import board

》》》 import analogio

》》》 led = analogio.AnalogOut（board.A0）

使用模拟输入引脚

Arduino

模拟I/O与数字类似。不同的板可以具有不同数量和位置的模拟引脚。查看您的文档以获取有关主板功能的详细信息。

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int val = analogRead（3）; int val = analogRead（3）;

返回的值是一个介于0和1023之间（包括0和1023）的int。该范围假设一个10位模数转换器。通常，模数转换器中的位数决定范围，范围是0到2 bits -1。例如。一个12位转换器将得出0到4095之间的值。请参考您开发板的文档以找到转换器的大小。

CircuitPython

具有上面所示的AnalogIn对象后，只需获取其value属性：

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adc.value adc.value

在CircuitPython中，模拟如上所示，您输入的输入值将始终在0到65535之间。这并不意味着总会有一个16位转换器。相反，将从转换器读取的值映射到16位范围。这使您不必担心板上的转换器的详细信息。

AnalogIn对象为您提供了一种方便的方法来查询转换器的参考电压，因此如果您需要了解要测量实际电压，只需使用以下代码即可。请记住，其结果将根据引脚上的电压以及参考电压而有所不同。

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》》》 adc.value / 65535 * adc.reference_voltage

3.2998 》》》 adc.value / 65535 * adc.reference_voltage

3.2998

模拟和PWM输出

快速参考

配置模拟输出引脚

Arduino

大多数开发板没有真正的模拟输出。

CircuitPython

import board

import analogio

dac = analogio.AnalogOut（board.A1）

使用模拟输出引脚

Arduino

大多数板子都没有真正的模拟输出。

CircuitPython

dac.value = 32767

PWM输出引脚

Arduino

不需要

CircuitPython

import board

import pulseio

led = pulseio.PWMOut（board.A1）

使用PWM输出引脚

Arduino

analogWrite（9， 128）;

CircuitPython

led.duty_cycle = 32767

讨论 Arduino

直接写入模拟引脚。从技术上讲，这通常不是真正的模拟值，而是PWM信号。即您正在写入的值将设置PWM信号的占空比。范围是0-255（含）。 analogWrite用于此目的，和digitalWrite一样，用于获取引脚和值。

Arduino DUE具有2个实际的模数转换器，可输出实际的模拟电压，而不是输出

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analogWrite（pin， val）;

analogWrite（pin， val）;

将它们放在一起，我们可以从模拟引脚读取并写入另一个引脚。区别在于需要容纳值范围，这就是4的除法。

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int ledPin = 9; // LED connected to digital pin 9

int analogPin = 3; // potentiometer connected to analog pin 3

int val = 0; // variable to store the read value

void setup（）

{

pinMode（ledPin， OUTPUT）; // sets the pin as output

}

void loop（）

{

val = analogRead（analogPin）; // read the input pin

analogWrite（ledPin， val / 4）; // analogRead values go from 0 to 1023， analogWrite values from 0 to 255

} int ledPin = 9; // LED connected to digital pin 9

int analogPin = 3; // potentiometer connected to analog pin 3

int val = 0; // variable to store the read value

void setup（）

{

pinMode（ledPin， OUTPUT）; // sets the pin as output

}

void loop（）

{

val = analogRead（analogPin）; // read the input pin

analogWrite（ledPin， val / 4）; // analogRead values go from 0 to 1023， analogWrite values from 0 to 255

}

CircuitPython

》 CircuitPython硬件上有两种类型的模拟输出：真实模拟和PWM（与Arduino一样）。

对于真实模拟输出，AnalogOut对象的value参数设置为a值介于0到65535之间，与AnalogInput的值范围相同：0将输出设置为0v，65535将其设置为参考电压。

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dac.value = 32767 dac.value = 32767

一个相关的输出功能是PWM（脉冲宽度调制）。它以完全不同的方式完成。代替使用analogio模块，您需要使用pulseio并使用要在其上生成信号的Pin创建一个PWMOut对象。

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》》》 import board

》》》 import pulseio

》》》 led = pulseio.PWMOut（board.A1） 》》》 import board

》》》 import pulseio

》》》 led = pulseio.PWMOut（board.A1）

一个PWMOut对象，可以将其占空比（输出为高的时间百分比）设置为16位整数（0-65535）。例如：

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# set the output to 100% （always high）

》》》 led.duty_cycle = 65535

# set the output to 0% （always low）

》》》 led.duty_cycle = 0

# set the output to 50% （high half the time）

》》》 led.duty_cycle = 32767 # set the output to 100% （always high）

》》》 led.duty_cycle = 65535

# set the output to 0% （always low）

》》》 led.duty_cycle = 0

# set the output to 50% （high half the time）

》》》 led.duty_cycle = 32767

时间

苏甘斯摄在Unsplash

快速参考

延迟

Arduino

delay（1500）;

CircuitPython

import time

time.sleep（1.5）

》

系统时间

Arduino

unsigned long now = millis（）;

CircuitPython

import time

now = time.monotonic（）

讨论

能够等待特定的时间时间在许多项目中都很重要。

Arduino和CircuitPython的处理方法非常相似。

延迟 Arduino

该函数用于等待特定时间， delay，已内置在Arduino框架中。不需要#include。单个参数是延迟时间，以毫秒为单位。

一个示例是如下所示的简单闪烁LED代码：

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int ledPin = 13; // LED connected to digital pin 13

void setup（）

{

pinMode（ledPin， OUTPUT）; // sets the digital pin as output

}

void loop（）

{

digitalWrite（ledPin， HIGH）; // sets the LED on

delay（1000）; // waits for a second

digitalWrite（ledPin， LOW）; // sets the LED off

delay（1000）; // waits for a second

} int ledPin = 13; // LED connected to digital pin 13

void setup（）

{

pinMode（ledPin， OUTPUT）; // sets the digital pin as output

}

void loop（）

{

digitalWrite（ledPin， HIGH）; // sets the LED on

delay（1000）; // waits for a second

digitalWrite（ledPin， LOW）; // sets the LED off

delay（1000）; // waits for a second

}

每次打开或关闭delay以创建闪烁的灯光时，ledPin函数都会等待一秒钟（1000毫秒）。

CircuitPython

CircuitPython中与delay等效的函数是time.sleep函数。默认情况下不包含time模块，必须将其导入到程序中。

传递给time.sleep的参数是延迟时间（以秒为单位）。 》（不是毫秒）。该值可以是十进制，因此如果要等待一秒钟，请放入1.0，如果要等待50毫秒，则为0.050。

下面的代码重复打印单词Hello。打印件之间的间隔为0.1秒，即100毫秒。

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import time

while True：

print（“Hello”）

time.sleep（0.1） import time

while True：

print（“Hello”）

time.sleep（0.1）

Djim Loic在Unsplash上拍摄的照片

获取系统时间

通常，微控制器和单板计算机通常缺少实时时钟（RTC）模块来了解时间。每个系统通常具有的功能是对自打开电源以来的时间进行计数。对于完成一段时间的某些工作而言，这仍然很有用。

Arduino

要获取自Arduino开发板以来的时间，常用功能是millis。它没有任何参数，并返回自从上次打开该板电源以来的毫秒数。

以下代码草图显示了每秒从串行端口上电以来的时间（1000毫秒）。

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unsigned long initial;

void setup（）{

Serial.begin（9600）;

initial = millis（）;

}

void loop（）{

unsigned long now;

now = millis（）;

if（ now - initial 》 3 ） { // Print done after 3 milliseconds elapses

Serial.print（“done”）;

}

else {

initial = now;

}

} unsigned long initial;

void setup（）{

Serial.begin（9600）;

initial = millis（）;

}

void loop（）{

unsigned long now;

now = millis（）;

if（ now - initial 》 3 ） { // Print done after 3 milliseconds elapses

Serial.print（“done”）;

}

else {

initial = now;

}

}

CircuitPython

Python具有许多时间函数。但是许多板卡都遇到了与Arduino发现的相同的问题-没有RTC。

CircuitPython具有与Arduino delay类似的功能，称为time.monotonic。但是它返回的是秒，而不是像delay那样的毫秒。

注意，不建议比较大于一小时的时间，因为该值将开始四舍五入，可能会浪费时间，从而造成准确性。

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import time

initial = time.monotonic（） # Time in seconds since power on

while True：

now = time.monotonic（）

if now - initial 》 0.003： # If 3 milliseconds elapses

print（“done”）

else：

initial = now import time

initial = time.monotonic（） # Time in seconds since power on

while True：

now = time.monotonic（）

if now - initial 》 0.003： # If 3 milliseconds elapses

print（“done”）

else：

initial = now

参考 Arduino

Arduino参考

延迟

millis

CircuitPython

时间-与时间和计时相关的功能

库和模块

长爱尔兰都柏林三一学院室内。来自Wikipedia的用户Diliff，CC BY-SA 4.0

快速参考

Arduino

include

CircuitPython

import time

讨论

Arduino和CircuitPython都提供了一种从正在处理的文件外部提取代码的方法。这可能是您编写的另一个文件，是框架的一部分，或者是传感器支持模块。

Arduino

C和C ++将代码分为代码文件（分别以.c或.cpp结尾）和头文件（以.h结尾）。 Arduino环境为您的草图/程序的主文件收取了少量费用。它以.ino结尾。

头文件通常包含函数和全局变量声明以及宏和类型定义。在C ++中，类定义也位于此处。代码文件包含函数定义。头文件提供了到库的接口，告诉您的代码如何访问/调用库的工具。

要使用头文件（及其包含的库）您包括它：

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#include #include

现在，您的代码可以使用string.h中定义的函数和类型，该函数和类型是字符串的集合操作功能，例如strcpy（）用于复制字符串。

CircuitPython

所有CircuitPython代码文件均具有.py扩展名（结束）。没有定义接口的单独文件。

CircuitPython具有与Arduino/C相似的机制，称为模块。代码创建者为特定目的收集了一组功能并创建了一个模块。

预编译的模块具有.mpy文件扩展名。并非所有模块都必须预先编译，这样只会节省空间。

使用CircuitPython模块，则应将适当的文件（通常是.mpy文件）放置在开发板闪存驱动器上的/lib文件夹中。

“时间”页面上的较早位置， time模块已导入，并提供了两个功能：time.sleep和time.monotonic。

请注意，当您如上所述导入模块时，不能仅引用里面的东西，你必须给它们加上模块名的前缀。即time.monotonic（），而不仅仅是monotonic（）。有很多方法可以避免这种情况，但这超出了本指南的范围。

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import time

while True：

print（“Hello”）

time.sleep（0.1） import time

while True：

print（“Hello”）

time.sleep（0.1）

CircuitPython无法将完整的Python/CPython可用的大型模块导入为微控制器上的内存非常有限。

Adafruit致力于提供大量模块来支持广泛的硬件。这包括传感器，显示器，智能LED（NeoPixel等）等等。正如Adafruit是提供开源Arduino库的领导者一样，Adafruit也在Python世界中努力做到这一点。

Python模块有更多功能，但以上内容基础。有关更多信息，请参见此类Python参考。

有关最新的CircuitPython模块的信息，请参考Adafruit GitHub存储库。

董事会模块

图片作者：Unsplash上的rawpixel

您正在微控制器板上编写嵌入式代码。这几乎总是意味着您正在通过董事会的一些图钉与外界互动。您如何知道哪些代码在做什么，以及在代码中使用哪些代码？

Arduino

在编译之前在Arduino IDE中，选择要使用的板。这基本上告诉了编译器信息，该信息需要专门针对MCU和该特定板的配置进行编译。但是，那无助于知道使用什么引脚。您必须查看电路板的文档并弄清楚。 Arduino硬件平台提供了一些有用的标准。您将始终有一些以“ D”为前缀的引脚。这些用于数字I/O。有些将以“ A”为前缀。这些可以用于模拟信号，但并非全部都支持真实的模拟输出。

将有I2C（SCL和SDA）和SPI（MOSI，MISO和SCK）引脚。在代码中，您将使用适当的管脚编号，尽管某些板具有在Arduino IDE中选择板时可使用的那些管脚的预定义值。

CircuitPython

CircuitPython采用了非常不同的方法来处理各种受支持的电路板。首先，CircuitPython驻留在板上，而Arduino是计算机上的一组工具，该工具会生成一个二进制文件，然后将其保存在板上。

进行此项工作的一部分是制作以下版本的CircuitPython：特定于每个受支持的板。例如，如果您想将CircuitPython与Feather M4 Express一起使用，则可以得到CircuitPython的Feather M4 Express版本，并将其放到Feather M4 Express板上。有关详细信息，请参见本指南。

之所以如此重要，是因为CircuitPython知道其运行在哪个板上，并且知道该板上的功能，以及该板上的引脚是什么。以及他们可以做什么。

要使此功能可用，您可以导入board模块。该模块包含特定板上引脚的常数。 CircuitPython中用于另一块板的board模块将具有特定于该板的不同常量。知道，用户不必告诉CircuitPython它在什么板上运行。

所有这些使使用板模块成为使用板引脚的最安全，最可靠的方法。它使您不必担心板子引脚连接到哪个MCU引脚。对于围绕ARM内核构建的更复杂的MCU（例如SAMD或nRF52系列MCU），这更是一个问题。

例如，可以将I2C信号连接到MCU有多种方式（我们将不介绍），但是使用板卡模块，您可以轻松执行以下操作：

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import board

import busio

i2c = busio.I2C（board.SCL， board.SDA） import board

import busio

i2c = busio.I2C（board.SCL， board.SDA）

这将在CircuitPython中任何受支持的板上工作。/p》

那么您如何知道板上有哪些引脚可用？他们叫什么？您可以使用CircuitPython的dir函数。这是在Circuit Playground Express上：

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》》》 import board

》》》 dir（board）

［‘A0’， ‘A1’， ‘A2’， ‘A3’， ‘A4’， ‘A5’， ‘A6’， ‘A7’， ‘A8’， ‘A9’，

‘ACCELEROMETER_INTERRUPT’， ‘ACCELEROMETER_SCL’，

‘ACCELEROMETER_SDA’， ‘BUTTON_A’， ‘BUTTON_B’， ‘D0’， ‘D1’，

‘D10’， ‘D12’， ‘D13’， ‘D2’， ‘D3’， ‘D4’， ‘D5’， ‘D6’， ‘D7’，

‘D8’， ‘D9’， ‘I2C’， ‘IR_PROXIMITY’， ‘IR_RX’， ‘IR_TX’， ‘LIGHT’，

‘MICROPHONE_CLOCK’， ‘MICROPHONE_DATA’， ‘MISO’， ‘MOSI’，

‘NEOPIXEL’， ‘REMOTEIN’， ‘REMOTEOUT’， ‘RX’， ‘SCK’， ‘SCL’，

‘SDA’， ‘SLIDE_SWITCH’， ‘SPEAKER’， ‘SPEAKER_ENABLE’， ‘SPI’，

‘TEMPERATURE’， ‘TX’， ‘UART’］

》》》 》》》 import board

》》》 dir（board）

［‘A0’， ‘A1’， ‘A2’， ‘A3’， ‘A4’， ‘A5’， ‘A6’， ‘A7’， ‘A8’， ‘A9’，

‘ACCELEROMETER_INTERRUPT’， ‘ACCELEROMETER_SCL’，

‘ACCELEROMETER_SDA’， ‘BUTTON_A’， ‘BUTTON_B’， ‘D0’， ‘D1’，

‘D10’， ‘D12’， ‘D13’， ‘D2’， ‘D3’， ‘D4’， ‘D5’， ‘D6’， ‘D7’，

‘D8’， ‘D9’， ‘I2C’， ‘IR_PROXIMITY’， ‘IR_RX’， ‘IR_TX’， ‘LIGHT’，

‘MICROPHONE_CLOCK’， ‘MICROPHONE_DATA’， ‘MISO’， ‘MOSI’，

‘NEOPIXEL’， ‘REMOTEIN’， ‘REMOTEOUT’， ‘RX’， ‘SCK’， ‘SCL’，

‘SDA’， ‘SLIDE_SWITCH’， ‘SPEAKER’， ‘SPEAKER_ENABLE’， ‘SPI’，

‘TEMPERATURE’， ‘TX’， ‘UART’］

》》》

这是在Gemma M0上：

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》》》 import board

》》》 dir（board）

［‘A0’， ‘A1’， ‘A2’， ‘APA102_MOSI’， ‘APA102_SCK’， ‘D0’，

‘D1’， ‘D13’， ‘D2’， ‘I2C’， ‘L’， ‘RX’， ‘SCL’， ‘SDA’， ‘SPI’，

‘TX’， ‘UART’］

》》》 import board

》》》 dir（board）

［‘A0’， ‘A1’， ‘A2’， ‘APA102_MOSI’， ‘APA102_SCK’， ‘D0’，

‘D1’， ‘D13’， ‘D2’， ‘I2C’， ‘L’， ‘RX’， ‘SCL’， ‘SDA’， ‘SPI’，

‘TX’， ‘UART’］

您可以看到有一些共同的引脚，但也有特定于主板的引脚。
       责任编辑：wv