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Python如何控制STM32：使用Micropython、通过串口通信、使用pySerial库、利用SWD接口

Python可以通过多种方式控制STM32微控制器。Micropython是一种直接在STM32上运行Python代码的方法。通过串口通信，Python可以与STM32进行数据传输。使用pySerial库，Python程序可以轻松地与串口设备进行交互。另外，利用SWD接口，Python可以通过调试接口直接控制STM32。

接下来，我们将详细讨论如何使用Micropython在STM32上运行Python代码。

一、Micropython：在STM32上运行Python代码

Micropython是一种专门为嵌入式系统设计的Python解释器。它可以直接在STM32上运行，使得开发过程更加简化。

安装Micropython

  1. 下载Micropython固件：首先，需要从Micropython官方网站或GitHub页面下载适合STM32的固件文件。
  2. 烧录固件：使用工具（如STM32CubeProgrammer）将固件烧录到STM32微控制器上。
  3. 连接设备：通过串口或USB连接STM32和你的电脑。

编写和上传代码

  1. REPL（Read-Eval-Print Loop）模式：通过串口连接后，可以使用终端工具（如PuTTY）进入REPL模式，直接在终端上编写和测试Python代码。
  2. 上传脚本：使用工具（如ampy）将Python脚本上传到STM32上。

# 示例代码：闪烁LED


import machine


import time


led = machine.Pin(2, machine.Pin.OUT)


while True:


    led.value(1)


    time.sleep(1)


    led.value(0)


    time.sleep(1)

二、通过串口通信

串口通信是控制STM32的另一种常见方法。Python可以通过串口发送指令给STM32，从而实现控制。

配置STM32串口

在STM32的固件中，需要配置USART（通用同步/异步收发器）以使其能够接收和发送数据。

// STM32代码示例：配置USART


#include "stm32f1xx_hal.h"


UART_HandleTypeDef huart1;


void SystemClock_Config(void);


static void MX_GPIO_Init(void);


static void MX_USART1_UART_Init(void);


int main(void) {


    HAL_Init();


    SystemClock_Config();


    MX_GPIO_Init();


    MX_USART1_UART_Init();


    char msg[] = "Hello from STM32!";


    while (1) {


        HAL_UART_Transmit(&huart1, (uint8_t*)msg, sizeof(msg)-1, HAL_MAX_DELAY);


        HAL_Delay(1000);


    }


}

使用pySerial库进行通信

Python端使用pySerial库与STM32进行通信。

# Python代码示例：通过串口发送和接收数据


import serial


import time


ser = serial.Serial('/dev/ttyUSB0', 9600, timeout=1)


while True:


    ser.write(b'Hello STM32n')


    line = ser.readline().decode('utf-8').rstrip()


    print(line)


    time.sleep(1)

三、使用pySerial库

pySerial是一个Python库，用于简化串口通信。它提供了简单的API，使得与串口设备的通信变得非常容易。

安装pySerial

使用pip安装pySerial：

pip install pyserial

基本用法

import serial


配置串口


ser = serial.Serial(


    port='/dev/ttyUSB0',


    baudrate=9600,


    timeout=1


)


发送数据


ser.write(b'Hello STM32n')


接收数据


response = ser.read(100)


print(response.decode('utf-8'))


关闭串口


ser.close()

四、利用SWD接口

SWD（Serial Wire Debug）接口是一种调试接口，可以通过它来控制STM32。虽然这需要一些额外的硬件和软件支持，但它提供了更强大的调试功能。

使用OpenOCD

OpenOCD（Open On-Chip Debugger）是一种开源工具，用于调试嵌入式设备。它支持通过SWD接口与STM32进行通信。

# 启动OpenOCD


openocd -f interface/stlink.cfg -f target/stm32f1x.cfg

使用PyOCD

PyOCD是一个用Python编写的调试工具，它支持通过SWD接口控制STM32。

from pyocd.core.helpers import ConnectHelper


session = ConnectHelper.session_with_chosen_probe()


board = session.board


target = board.target


读取寄存器


pc = target.read_core_register('pc')


print(f"Program Counter: {pc}")


写入寄存器


target.write_core_register('pc', 0x08000000)

五、实践应用

远程数据采集

通过Python与STM32的串口通信，可以实现远程数据采集。例如，STM32可以连接各种传感器，并通过串口将数据发送到Python程序进行处理和分析。

import serial


import json


import time


ser = serial.Serial('/dev/ttyUSB0', 9600, timeout=1)


while True:


    line = ser.readline().decode('utf-8').rstrip()


    if line:


        data = json.loads(line)


        print(f"Temperature: {data['temperature']} C, Humidity: {data['humidity']}%")


    time.sleep(1)

STM32端代码：

#include "stm32f1xx_hal.h"


#include <stdio.h>


UART_HandleTypeDef huart1;


void SystemClock_Config(void);


static void MX_GPIO_Init(void);


static void MX_USART1_UART_Init(void);


int main(void) {


    HAL_Init();


    SystemClock_Config();


    MX_GPIO_Init();


    MX_USART1_UART_Init();


    char buffer[100];


    while (1) {


        float temperature = 25.0; // 模拟温度数据


        float humidity = 60.0;    // 模拟湿度数据


        snprintf(buffer, sizeof(buffer), "{"temperature": %.2f, "humidity": %.2f}n", temperature, humidity);


        HAL_UART_Transmit(&huart1, (uint8_t*)buffer, strlen(buffer), HAL_MAX_DELAY);


        HAL_Delay(1000);


    }


}

自动化测试

使用Python和STM32，可以实现自动化测试。例如，可以编写Python脚本，通过串口发送指令给STM32，控制其执行特定操作，并收集测试结果。

import serial


ser = serial.Serial('/dev/ttyUSB0', 9600, timeout=1)


发送测试指令


ser.write(b'START_TESTn')


接收测试结果


result = ser.readline().decode('utf-8').rstrip()


print(f"Test Result: {result}")


关闭串口


ser.close()

STM32端代码：

#include "stm32f1xx_hal.h"


#include <string.h>


UART_HandleTypeDef huart1;


void SystemClock_Config(void);


static void MX_GPIO_Init(void);


static void MX_USART1_UART_Init(void);


int main(void) {


    HAL_Init();


    SystemClock_Config();


    MX_GPIO_Init();


    MX_USART1_UART_Init();


    char buffer[100];


    while (1) {


        HAL_UART_Receive(&huart1, (uint8_t*)buffer, sizeof(buffer)-1, HAL_MAX_DELAY);


        if (strcmp(buffer, "START_TESTn") == 0) {


            // 执行测试


            char result[] = "Test Passedn";


            HAL_UART_Transmit(&huart1, (uint8_t*)result, strlen(result), HAL_MAX_DELAY);


        }


    }


}

六、总结

Python控制STM32的方法多种多样，选择适合自己项目的方法非常重要。Micropython直接在STM32上运行Python代码，适合快速开发。通过串口通信，Python与STM32可以进行数据交换，适合远程数据采集和控制。使用pySerial库，简化了串口通信的过程。利用SWD接口，可以进行更高级的调试和控制。

推荐使用研发项目管理系统PingCode和通用项目管理软件Worktile来管理和协调开发过程。这些系统能帮助团队更高效地进行项目管理和协作。

无论选择哪种方法，都需要根据实际需求和项目特点进行权衡和选择。希望本文能为你提供有价值的参考和指导。

相关问答FAQs：

1. 如何在Python中控制STM32微控制器？

Python可以通过串口与STM32微控制器进行通信，并发送指令来控制STM32的功能。首先，确保你的STM32开发板上有可用的串口接口，并且已经正确连接到计算机上。然后，使用Python的串口库（如pyserial）来创建一个串口对象，并设置正确的波特率、数据位、停止位和校验位等参数。接下来，你可以使用串口对象的write方法发送指令给STM32，通过读取串口对象的read方法来获取STM32的响应。

2. 如何通过Python改变STM32的GPIO状态？

要改变STM32的GPIO状态，你可以使用Python的串口库与STM32进行通信。首先，确定要控制的GPIO引脚，并在STM32的代码中配置为输出模式。然后，在Python中，通过串口发送指令给STM32来改变GPIO的状态。例如，发送一个打开GPIO的指令，STM32会将相应的引脚设置为高电平，从而打开与该引脚连接的设备或电路。同样地，发送关闭GPIO的指令，STM32会将相应的引脚设置为低电平，从而关闭与该引脚连接的设备或电路。

3. 如何使用Python控制STM32的PWM输出？

要使用Python控制STM32的PWM输出，首先需要在STM32的代码中配置相应的定时器和通道作为PWM输出。然后，在Python中，通过串口与STM32进行通信，发送指令来控制PWM输出的频率和占空比。例如，发送一个设置PWM频率的指令，STM32会根据指定的频率来产生对应的PWM波形。发送一个设置PWM占空比的指令，STM32会根据指定的占空比来调整PWM波形的高电平时间和低电平时间，从而控制连接到PWM输出引脚的设备或电路的工作状态。

原创文章，作者：Edit1，如若转载，请注明出处：https://docs.pingcode.com/baike/1280679

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