IoT prakticky: Python na ESP32 IV, knižnica octopus na obsluhu hardvéru a komunikácie

Mikrokontroléry

5.11.2019

ESP 32 je plnohodnotná IoT platforma pretože umožňuje priame pripojenie k internetu cez WiFi. Aby ste mohli využívať WiFi pripojenie, potrebujete nastaviť pripojenie k WiFi routeru. Predpokladáme, že máte nainštalovanú implementáciu Micropythonu od octopusLab.cz. Postup je popísaný v článku https://www.pcrevue.sk/a/IoT-prakticky--Python-na-ESP32--vyvojove-dosky--instalacia-Micropythonu

Link na stiahnutie binárky Micropythonu je https://octopusengine.org/download/micropython/micropython-octopus.bin. Pripomíname, že Python je interpretačný jazyk, takže zdrojový kód sa nekompiluje, ale priamo vykonáva.

Celý postup inštalovania a konfigurovania knižnice je vo videu

Micropython od octopuslab.cz má implementovanú zjednodušenú inicializáciu systému pomocou príkazu

octopus_initial.setup()

Po zadaní príkazu cez terminálovú aplikáciu, vo Windows odporúčame PuTTY sa zobrazí ponuka funkcií inicializačného menu:

>>> octopus_initial.setup()

,'''`.

/ \

|(@)(@)|

) (

/,'))((`.\

(( (( )) ))

) \ `)(' / (

Hello, this will help you initialize your ESP

ver: 0.1/ 13.8.2019 (c)octopusLAB

Press Ctrl+C to abort

==============================

S E T U P

==============================

[w] - wifi submenu

[cw] - connect wifi

[cl] - connect LAN

[sd] - system download

[x] - exit setup

==============================

Na pripojenie k WiFi je potrebné najskôr zadať SSID siete a prístupové heslo. Zadajte príkaz:

Zobrazia sa informácie o wifi ovládači a ponuka menu pre nastavenie WiFi

I (59970) wifi: wifi driver task: 3ffe2eb4, prio:23, stack:3584, core=0

I (66468) system_api: Base MAC address is not set, read default base MAC address ...

==============================

S E T U P - W I F I

==============================

[a] - Add wifi network

[r] - Remove wifi network

[s] - Show configuration

==============================

Vašu WiFi sieť pridáte do konfigurácie príkazom

Budete vyzvaní, aby ste zadali SSID a heslo vašej siete.

Po zadaní týchto údajov sa znovu zobrazí ponuka menu SETUP

==============================

S E T U P

==============================

[w] - wifi submenu

[cw] - connect wifi

[cl] - connect LAN

[sd] - system download

[x] - exit setup

==============================

Príkazom

sa pripojíte k WiFi sieti. Zobrazia sa informácie o parametroch pripojenia a úspešné pripojenie bude potvrdené oznamom

WIFI: OK

Keď máte pripojenie k internetu úspešne inicializované, môžete pristúpiť k ďalšiemu kroku - inštaláciu knižnice octopus

V menu SETUP zadajte príkaz [sd] - system download.

Postupne sa nainštalujú knižnice a zobrazí sa zoznam nainštalovaných komponentov a výzva, aby ste príkazom CTRL-D urobili soft reset dosky.

all OK, press CTRL+D to soft reboot

>>>

MPY: soft reboot

MicroPython v1.11-495-g1ce700d44-build-octopusLAB on 2019-10-22; ESP32 module with ESP32

Type "help()" for more information.

O úspešnom nainštalovaní knižnice sa presvedčíte tak, že zadáte príkaz

setup()

a zobrazí sa vám rozšírená ponuka konfiguračného menu SETUP.

>>> setup()

,'''`.

/ \

|(@)(@)|

) (

/,'))((`.\

(( (( )) ))

) \ `)(' / (

Hello, this will help you initialize your ESP

ver: 0.65 / 22.8.2019 (c)octopusLAB

Press Ctrl+C to abort

==============================

S E T U P

==============================

[w] - wifi submenu

[cw] - connect wifi

[cl] - connect LAN

[sd] - system download > stable octopus modules from URL

[sde] - system download > examples (from URL) /[sdh] hydroponics

[sdp] - system download > petrkr (Beta octopus modules from URL)

[sdo] - system download > octopus (Alfa octopus modules from URL)

[ds] - device setting

[ios] - I/O setting submenu

[mq] - mqtt() and sending data setup

[si] - system info

[wr] - run web repl

[x] - exit setup

==============================

select:

Zobrazí sa menu s ponukou možností. Napríklad ak potrebujete nakonfigurovať vstupy a výstupy zadáte príkaz: ios. Zobrazí sa ponuka v ktorej zapínate, alebo vypínate jednotlivé porty a komunikačné rozhrania. Číslo určuje počet zariadení. Napríklad ak máte v sérii zaradené štyri diódy Neopixel nastavíte ws [4]

I/O setting:

==================================================

S E T U P - I / O (interfaces)

==================================================

[ 1] - led [0] - built in LED diode

[ 2] - ws [0] - WS RGB LED 0/1/8/...n

[ 3] - piezzo [0] - Piezzo buzzer

[ 4] - led7 [0] - SPI max 8x7 segm.display

[ 5] - led8 [0] - SPI max 8x8 matrix display

[ 6] - oled [0] - I2C oled display

[ 7] - lcd [0] - I2C LCD 0/2/4 row

[ 8] - tft [0] - SPI 128x160 color display

[ 9] - sm [0] - UART - serial monitor (display)

[10] - temp [0] - temperature Dallas sens.

[11] - light [0] - I2C light sens. (lux)

[12] - mois [0] - A/D moisture sensor

[13] - cmois [0] - A/D capacit. moisture sensor

[14] - ad0 [0] - A/D input voltage

[15] - ad1 [0] - A/D x / photoresistor

[16] - ad2 [0] - A/D y / thermistor

[17] - exp8 [0] - I2C+expander PCF8574

[18] - keypad [0] - Robot I2C+expander 4x4 keypad

[19] - button [0] - DEV2 Button

[20] - ir [0] - DEV2 ir remote

[21] - fet [0] - MOS FET PWM (IoTboard)

[22] - relay [0] - Relay (IoTboard)

[23] - servo [0] - PWM pins (both Robot and IoT have by default)

[24] - stepper [0] - Stepper motor (ROBOTboard)

[25] - motor [0] - DC motor (ROBOTboard)

[x] - Exit from I/O setup

==================================================

select:

Pokročilejší hardvér typu displej a komunikačné rozhrania zatiaľ necháme bokom (nie na dlho) a skúsime jednoduchú obsluhu GPIO portu, konkrétne GPIO2 na ktorom je pripojená modrá LED dióda umiestnená priamo na doske. Takže v menu I/O settings nastavíme položku 1 – LED diódu na doske

==================================================

S E T U P - I / O (interfaces)

==================================================

[ 1] - led [1] - built in LED diode

...

Príkazom

from util.octopus import *

sa do pamäti importujú triedy s metódami na obsluhu hardvéru, ktorý používate. Čiže ak máte cez príkaz ios nastavenú konfiguráciu hardvéru

==================================================

S E T U P - I / O (interfaces)

==================================================

[ 1] - led [1] - built in LED diode

[ 2] - ws [4] - WS RGB LED 0/1/8/...n

[ 3] - piezzo [0] - Piezzo buzzer

[ 4] - led7 [1] - SPI max 8x7 segm.display

[ 5] - led8 [0] - SPI max 8x8 matrix display

[ 6] - oled [1] - I2C oled display

...

Importujú sa objekty na obsluhu LED diódy, RGB LED diódy Neopixel, displeja zo sedem segmentových číslic a OLED displeja pripojeného cez I2C. Takáto dynamická konfigurácia umožňuje, aby ste v pamäti mali len tie objekty, ktoré vo svojom kóde využívate

V kóde ale import s hviezdičkou nepoužívajte, tam treba uviesť zoznam knižníc, napríklad

>>> from util.octopus import w, web_server

Pred použitím je potrebné knižnicu Octopus inicializovať príkazom:

octopus()

Terminál zobrazí informáciu o úspešnom inicializovaní knižnice. Výpis obsahuje aj informáciu o voľnej kapacite pamäti RAM. V našom prípade máme k dispozícii približne 77 kilobajtov.

Device config 'config/device.json' does not exist, please run setup()

octopus() --> autoInit: WARN: Pin is None, this led will be dummy

,'''`.

/ \

|(@)(@)|

) (

/,'))((`.\

(( (( )) ))

) \ `)(' / (

(octopusLAB - lib.version: 0.95 > 28.10.2019 #1063)

--------------------------------------------------

| ESP UID: 240acxxxxxx | RAM free: 77056 | 00:23

--------------------------------------------------

This is basic library, type h() for help

>>>

Zoznam tried, ktoré sú aktuálne k dispozícii vypíšete príkazom TAB (klávesom tabulátor)

__class__ __name__ map Pin

RTC Timer gc modules

r reset sleep sleep_ms

ticks_diff ticks_ms uos bdev

setup w octopusASCII printOctopus

f ls cat i

octopus pinout set_pinout get_from_file

rtc io_conf Env tim1

getVer get_eui printInfo getFree

get_hhmm o_help printTitle h

o_info printLog u file_copy

cp i2c_init clt c

printHead bytearrayToHexString add0

get_hhmmss timer_init timerAction led

ap_init w_connect lan_connect logDevice

database_init time_init getApiJson getApiTest

getApiText octopus_init Led piezzo

small_web_server web_server Octopus

>>>

Vyskúšajme fungovanie knižníc. Podobne ako v predchádzajúcom dieli, aj teraz najskôr rozsvietime modrú LED diódu, ktorá je priamo na doske a je pripojená k pinu GPIO2. Tentokrát však budeme LED diódu na doske pomocou funkcií z objektovo orientovanej knižnice Octopus.

Príkaz vytvorí inštanciu objektu LED

led = Led(2)

Na rozsvietenie diódy je potrebné zadať príkaz:

led.value(1)

Príkaz toggle() prepne stav LED, takže ak je zhasnutá, tak sa rozsvieti a naopak

led.toggle()

Na bliknutie LEDkou môžete použiť funkciu, kde parametre sú čas svietenia a čas vypnutia v milisekundách.

while True:

led.blink(1000,500)

Ak chcete vedieť na ktorý pin je pripojený objekt LED, zistíte to príkazom

>>> led.pin

Pin(2)

Ak máte LED diódu pripojenú na porte, napríklad GPIO15, inicializujete ju príkazom

led2 = Led(15)

led2.value(1)

Python je objektovo orientovaný programovací jazyk. Na výpis metód a premenných objektu stačí napísať názov objektu, za ním bodku a stlačiť kláves TAB. Kláves TAB slúži ako určitý ekvivalent inteligentnej nápovedy. Stačí začať písať príkaz a po zatlačení TAB sa vypíše celý názov.

>>> led.

__class__ __init__ __module__ __qualname__

value __dict__ pin blink

toggle state

V našom prípade sú vypísané metódy a premenné objektu LED.

Ukážeme príklad pre obsluhu sedem segmentového displeja, pripojeného cez SPI. Displej má sériový driver MAX7219 a je zložený z dvoch modulov po 4 znaky, spolu je teda možné zobraziť 8 znakov. V príklade sme displej pripojili do slotu na doske ROBOTboard od octopuslab.cz,

popis rozhraní dosky ROBOTboard je na https://www.octopuslab.cz/vyvojove-desky/robot-board/

ale nakoľko displej sa pripája pomocou štyroch pinov, v budúcom dieli ukážeme jeho zapojenie na prepojovacom poli podľa tejto schémy

Najskôr pomocou príkazu [ds] - device setting nastavíme mapovanie pinov pre konkrétnu vývojovú dosku.

V našom prípade pre dosku ROBOTboard nastavíme voľbu 5. Túto voľbu budeme používať aj keď budeme v budúcom dieli realizovať zapojenia elektornických komponentov na prepojoovacom poli. Mapovanie pinov pre túto konfugurácii nájdete na https://github.com/octopusengine/octopuslab/blob/master/esp32-micropython/pinouts/olab_esp32_robot_board1.py

Displej je potrebné inicializovať príkazom disp7_init(). Príkaz nainicializuje komunikačné rozhranie SPI a odovzdá inštanciu objektu d7.

d7 = disp7_init()

Môžete zobraziť číslo.

d7.show(3.1415926)

Alebo aj textový reťazec, pretože na 7 segmentovom displeji sa dá zobraziť aj hodne písmen, avšak nie všetky. My sme sa pokúsili zobraziť text

d7.show("PCREVUE")

Jednotlivé segmenty znakov sú v knižnici interne adresované takto:.

------64-----

| 2 |32

-------1------

|4 | 16

-------8------

Bodka za číslom má kód 128.

Takže program pre blikajúcu pomlčku segmentu bude

while True:

d7.set_register(5,1)

sleep(1)

d7.set_register(5,0)

sleep(1)

bodku rozblikáte pomocou kódu

while True:

d7.set_register(5,128)

sleep(1)

d7.set_register(5,0)

sleep(1)

V budúcom pokračovaní ukážeme obsluhu ďalších hardvérových komponentov a komunikačných rozhraní a ukážeme ako môže doska ESP 32 fungovať ako webový server

Rekapitulácia seriálu

V prvej časti seriálu https://www.pcrevue.sk/a/IoT-prakticky--Python-na-ESP32--vyvojove-dosky--instalacia-Micropythonu sme predstavili vývojové dosky s ESP32 a ukázali postup, ako do vývojovej dosky nahrať interpreter programovacieho jazyka Python, konkrétne implementáciu Micropython od octopusLab.cz.

V druhej časti https://www.pcrevue.sk/a/IoT-prakticky--Python-na-ESP32--popis-portov-a-rozhrani sme predstavili piny rozhrania.

V tretej časti https://www.pcrevue.sk/a/IoT-prakticky--Python-na-ESP32-III--prve-pokusy-s-hardverom sme ukázali obsluhu vstupných a výstupných portov

Zobrazit Galériu

IoT prakticky: Python na ESP32 IV, knižnica octopus na obsluhu hardvéru a komunikácie

Pridať komentár