esp32如何跟ws2812引脚链接 esp32pwm引脚

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langrisser 2024-07-26 09:30:56

文章标签 esp32如何跟ws2812引脚链接单片机嵌入式硬件 python MicroPython 文章分类 架构后端开发

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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MicroPython的esp是指针对ESP8266和ESP32芯片的MicroPython固件和相关软件库。ESP8266和ESP32是一类广泛应用于物联网和嵌入式系统的低成本、低功耗的Wi-Fi和蓝牙模块。MicroPython的esp为这两种芯片提供了高级的脚本编程环境，使开发者能够使用Python语言进行快速原型设计和开发。

ESP8266：是一款低成本、低功耗的Wi-Fi模块/芯片，由Espressif Systems开发。它内置了TCP/IP协议栈，可以用于连接互联网，并具备较强的处理能力。MicroPython的esp提供了针对ESP8266的固件和相关软件库，使开发者可以使用MicroPython语言进行ESP8266应用的开发。

ESP32：是Espressif Systems推出的一款高度集成的Wi-Fi和蓝牙模块/芯片，与ESP8266相比，它具备更强大的处理能力、更多的外设接口和更多的内存。MicroPython的esp也提供了针对ESP32的固件和相关软件库，使开发者可以使用MicroPython语言进行ESP32应用的开发。

MicroPython的esp固件：是专门针对ESP8266和ESP32芯片的MicroPython固件版本。这些固件经过了针对性的优化，使得它们可以在ESP8266和ESP32上运行，并提供了与硬件交互、网络通信和外设控制等功能的API。

软件库：MicroPython的esp还提供了一系列与ESP8266和ESP32硬件相关的软件库，用于简化和加速开发过程。这些软件库提供了丰富的功能接口，涵盖了Wi-Fi、蓝牙、GPIO（通用输入输出）、I2C、SPI、PWM等常用的硬件和通信协议，使开发者可以方便地访问和控制硬件资源。

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MicroPython的esp32.RMT.wait_done()是一个用于等待RMT（Remote Control）模块发送或接收脉冲序列完成的方法。它有以下主要特点、应用场景和注意事项：

主要特点：

esp32.RMT.wait_done()是一个esp32.RMT类的方法，它可以作用于任何一个RMT通道的对象。
esp32.RMT.wait_done()的功能是等待RMT模块发送或接收脉冲序列完成，或者在指定的超时时间内完成。
esp32.RMT.wait_done()的返回值是一个布尔值，表示RMT通道是否空闲或正在发送或接收脉冲序列。
esp32.RMT.wait_done()的参数是一个可选的整数，表示超时时间，单位为毫秒（ms）。
esp32.RMT.wait_done()的默认参数是0，表示不等待，直接返回当前RMT通道的状态。

应用场景：

esp32.RMT.wait_done()的功能可以用于在发送或接收脉冲序列之后，等待RMT模块完成操作，以确保数据的完整性和正确性。
esp32.RMT.wait_done()的功能可以用于在发送或接收多个脉冲序列之间，等待RMT模块空闲，以避免数据的丢失或冲突。
esp32.RMT.wait_done()的功能可以用于在发送或接收脉冲序列之前，检查RMT模块是否空闲，以决定是否可以开始操作或需要等待。

注意事项：

esp32.RMT.wait_done()的功能需要注意与其他占用RMT通道或引脚的功能的冲突，例如SPI、I2C、UART等。
esp32.RMT.wait_done()的功能需要注意与其他占用CPU时间或内存资源的功能的影响，例如网络通信、文件系统、垃圾回收等。
esp32.RMT.wait_done()的功能需要注意与其他需要中断服务或定时器服务的功能的协调，例如机器定时器、机器中断等。

以下是几个使用MicroPython的esp32.RMT.wait_done()方法的实际运用程序案例：

案例一：使用esp32.RMT.wait_done()来等待发送一个NEC编码的红外遥控信号完成，并打印出结果。

# 导入必要的模块
import esp32
from machine import Pin

# 定义一个NEC编码函数，将命令和地址转换为高低电平脉冲序列
def nec_encode(cmd, addr):
    # 定义NEC编码中不同位对应的高低电平脉冲长度（单位为微秒）
    # 0: 562us low, 562us high
    # 1: 562us low, 1687us high
    # start: 9000us low, 4500us high
    # stop: 562us low, high until next start
    pulse0 = (562, 562)
    pulse1 = (562, 1687)
    pulse_start = (9000, 4500)
    pulse_stop = (562,)
    
    # 定义一个空列表，用于存储高低电平脉冲序列
    pulses = []
    
    # 添加起始位
    pulses += pulse_start
    
    # 添加地址位，共16位，先低字节后高字节，先低位后高位
    for i in range(16):
        # 判断地址的第i位是0还是1，并添加相应的脉冲
        if addr & (1 << i):
            pulses += pulse1
        else:
            pulses += pulse0
    
    # 添加命令位，共16位，先低字节后高字节，先低位后高位
    for i in range(16):
        # 判断命令的第i位是0还是1，并添加相应的脉冲
        if cmd & (1 << i):
            pulses += pulse1
        else:
            pulses += pulse0
    
    # 添加结束位
    pulses += pulse_stop
    
    # 返回高低电平脉冲序列
    return pulses

# 定义一个发送红外遥控信号的函数，使用esp32.RMT()对象来发送高低电平脉冲序列
def ir_send(pulses):
    # 创建一个esp32.RMT()对象，使用第0个通道，绑定到第18号引脚
    rmt = esp32.RMT(0, pin=Pin(18))
    # 调用write_pulses()方法来发送高低电平脉冲序列，start参数为True表示立即发送
    rmt.write_pulses(pulses, start=True)
    # 调用wait_done()方法来等待发送完成，超时时间为1000毫秒
    result = rmt.wait_done(timeout=1000)
    # 调用deinit()方法来释放RMT通道和引脚资源
    rmt.deinit()
    # 返回等待结果，True表示成功，False表示超时
    return result

# 定义一个控制电视机开关的函数，使用NEC编码中的0x00FF为命令，0x0000为地址
def tv_toggle():
    # 调用nec_encode()函数来生成NEC编码的高低电平脉冲序列
    pulses = nec_encode(0x00FF, 0x0000)
    # 调用ir_send()函数来发送红外遥控信号，并打印出结果
    print(ir_send(pulses))

# 调用tv_toggle()函数来控制电视机开关
tv_toggle()

案例二：使用esp32.RMT.wait_done()来等待接收一个DHT11温湿度传感器的数字信号完成，并打印出结果。

# 导入必要的模块
import esp32
from machine import Pin

# 创建一个esp32.RMT对象，使用第0个通道，绑定到第18号引脚
rmt = esp32.RMT(0, pin=Pin(18))

# 调用clock_div()方法来设置RMT模块的时钟分频器为4
rmt.clock_div(4)

# 调用clock_div()方法来获取当前RMT模块的时钟分频器，并打印出结果
print(rmt.clock_div())

案例三：使用esp32.RMT.clock_div()来生成一个PWM（脉冲宽度调制）信号，控制一个LED灯的亮度。

# 导入必要的模块
import esp32
from machine import Pin

# 定义一个字典，存储不同类型的数字信号对应的时钟分频器
signal_div = {
    'NEC': 8, # NEC红外遥控信号，时钟分频器为8，分辨率为0.8us
    'WS2812': 2, # WS2812 LED灯带信号，时钟分频器为2，分辨率为0.2us
    'DHT11': 80 # DHT11温湿度传感器信号，时钟分频器为80，分辨率为8us
}

# 定义一个函数，根据信号类型和脉冲序列来发送或接收数字信号
def rmt_signal(signal_type, pulses=None):
    # 创建一个esp32.RMT对象，使用第0个通道，绑定到第18号引脚
    rmt = esp32.RMT(0, pin=Pin(18))
    
    # 根据信号类型来获取对应的时钟分频器
    div = signal_div.get(signal_type, 8)
    
    # 调用clock_div()方法来设置RMT模块的时钟分频器为对应的值
    rmt.clock_div(div)
    
    # 判断是否有脉冲序列参数，如果有，则表示要发送信号，否则表示要接收信号
    if pulses is not None:
        # 调用write_pulses()方法来发送脉冲序列，start参数为True表示立即发送
        rmt.write_pulses(pulses, start=True)
        # 调用wait_done()方法来等待发送完成，超时时间为1000毫秒
        result = rmt.wait_done(timeout=1000)
        # 返回等待结果，True表示成功，False表示超时
        return result
    else:
        # 调用read_pulses()方法来接收脉冲序列，返回一个元组列表，每个元组包含两个整数，分别表示高低电平的时长（单位为微秒）
        return rmt.read_pulses(40)

案例四：等待红外信号发送完成：

import esp32
from esp32 import RMT

# 创建 RMT 实例
rmt = RMT(0, pin=esp32.Pin(14), clock_div=80)

# 定义红外信号数据
data = [0x00, 0xFF, 0x00]  # 根据实际需要定义红外信号的数据

# 发送红外信号
rmt.write_pulses(data, start_level=1)

# 等待红外信号发送完成
rmt.wait_done()

案例五：等待红外信号接收完成：

import esp32
from esp32 import RMT

# 创建 RMT 实例
rmt = RMT(1, pin=esp32.Pin(15))

# 启用红外遥控器接收功能
rmt.rx_start()

# 等待接收到红外信号
while not rmt.rx_received():
    pass

# 等待红外信号接收完成
rmt.wait_done()

案例六：等待多个红外信号发送和接收完成：

import esp32
from esp32 import RMT

# 创建 RMT 实例
rmt = RMT(0, pin=esp32.Pin(14), clock_div=80)

# 定义红外信号数据
data1 = [0x00, 0xFF, 0x00]  # 红外信号数据1
data2 = [0xFF, 0x00, 0xFF]  # 红外信号数据2

# 发送红外信号1
rmt.write_pulses(data1, start_level=1)

# 等待红外信号1发送完成
rmt.wait_done()

# 启用红外遥控器接收功能
rmt.rx_start()

# 等待接收到红外信号
while not rmt.rx_received():
    pass

# 等待红外信号接收完成
rmt.wait_done()

# 发送红外信号2
rmt.write_pulses(data2, start_level=1)

# 等待红外信号2发送完成
rmt.wait_done()

这些示例程序展示了如何使用 esp32.RMT.wait_done() 方法来等待 ESP32 RMT 模块完成当前操作。通过在发送和接收红外信号的过程中使用 wait_done() 方法，可以实现同步控制和确保操作的完成。根据实际需求，您可以在适当的时机调用 wait_done() 方法来等待红外信号的发送或接收完成。

案例七：在MicroPython中使用esp32.RMT.wait_done()方法来等待RMT传输完成：

import machine
import esp32

# 配置RMT通道和数据
def configure_rmt_channel(channel, data):
    rmt = machine.RMT(channel=channel, pin=machine.Pin(4))

    # 配置RMT数据...

    # 发送RMT数据
    rmt.write_pulses(data, start=1)

    # 等待传输完成
    rmt.wait_done()

    # 其他操作...

# 主程序入口
if __name__ == '__main__':
    # 设置RMT通道0的数据
    rmt_channel = 0
    rmt_data = [100, 200, 300, 400]

    configure_rmt_channel(rmt_channel, rmt_data)

    # 其他程序逻辑和操作...

在这个示例程序中，我们定义了一个configure_rmt_channel()函数，用于配置RMT通道并发送数据。在主程序入口中，我们选择RMT通道0，并将数据设置为[100, 200, 300, 400]。然后，我们调用configure_rmt_channel()函数来配置RMT通道并发送数据。在configure_rmt_channel()函数内部，我们首先创建了一个RMT对象，并配置了相关的数据。然后，我们使用rmt.write_pulses()方法发送RMT数据。接下来，我们调用rmt.wait_done()方法等待传输完成，以确保在继续执行其他操作之前进行同步。最后，我们可以在wait_done()之后继续执行其他操作。

请注意，上述示例代码仅为演示目的，实际的RMT配置和操作可能会根据具体应用需求而有所不同。在实际应用中，你需要根据自己的需求和硬件特性进行适当的修改和定制。

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