ESP32 MicroPython 开发入门

什么是 MicroPython？

MicroPython 是 Python 3 编程语言的精简高效实现，专门针对微控制器和受限环境设计。它包含了 Python 标准库的一个子集，并提供了访问底层硬件的模块。

ESP32 简介

ESP32 是乐鑫科技推出的一款低功耗、高集成度的 Wi-Fi + 蓝牙双模芯片，广泛应用于物联网设备开发。

ESP32 主要特性

双核处理器: Xtensa LX6 双核，主频高达 240MHz
内存: 520KB SRAM
无线连接: 802.11 b/g/n Wi-Fi + 蓝牙 4.2/BLE
外设接口: GPIO、ADC、DAC、SPI、I2C、UART、PWM 等
功耗: 支持多种低功耗模式

环境搭建

1. 硬件准备

ESP32 开发板（推荐 ESP32-DevKitC）
USB 数据线
电脑（Windows/macOS/Linux）

2. 安装驱动

根据开发板使用的 USB 转串口芯片安装相应驱动：

CP2102: Silicon Labs 驱动
CH340: 沁恒微电子驱动

3. 烧录 MicroPython 固件

使用 esptool 工具

# 安装 esptool
            pip install esptool
            
            # 擦除闪存
            esptool.py --port /dev/ttyUSB0 erase_flash
            
            # 烧录固件（替换为实际固件文件）
            esptool.py --port /dev/ttyUSB0 --baud 460800 write_flash -z 0x1000 esp32-20210902-v1.17.bin

Windows 使用 Thonny IDE（推荐初学者）

下载安装 Thonny IDE
工具 → 设置 → 解释器 → MicroPython (ESP32)
选择端口，点击安装或更新固件

基础编程

连接 Wi-Fi

import network
            import time
            
            # 创建 WLAN 对象
            wlan = network.WLAN(network.STA_IF)
            wlan.active(True)
            
            # 连接到 Wi-Fi
            wlan.connect('你的WiFi名称', '你的WiFi密码')
            
            # 等待连接
            while not wlan.isconnected():
                time.sleep(1)
                print('连接中...')
            
            print('已连接:', wlan.ifconfig())

GPIO 控制 LED

from machine import Pin
            import time
            
            # 设置 GPIO2 为输出（大多数 ESP32 开发板的板载 LED）
            led = Pin(2, Pin.OUT)
            
            # 闪烁 LED
            while True:
                led.value(1)  # 点亮
                time.sleep(0.5)
                led.value(0)  # 熄灭
                time.sleep(0.5)

PWM 调光

from machine import Pin, PWM
            import time
            
            # 创建 PWM 对象
            led_pwm = PWM(Pin(2))
            led_pwm.freq(1000)  # 设置频率 1kHz
            
            # 渐变效果
            while True:
                # 渐亮
                for duty in range(0, 1024, 10):
                    led_pwm.duty(duty)
                    time.sleep(0.01)
            
                # 渐暗
                for duty in range(1023, -1, -10):
                    led_pwm.duty(duty)
                    time.sleep(0.01)

ADC 读取模拟信号

from machine import ADC, Pin
            import time
            
            # 创建 ADC 对象
            adc = ADC(Pin(34))
            adc.atten(ADC.ATTN_11DB)  # 设置衰减，全量程 0-3.3V
            adc.width(ADC.WIDTH_12BIT)  # 12位分辨率 (0-4095)
            
            while True:
                value = adc.read()
                voltage = value / 4095 * 3.3
                print(f'ADC值: {value}, 电压: {voltage:.2f}V')
                time.sleep(1)

进阶应用

Web 服务器

import network
            import socket
            from machine import Pin
            
            # 连接 Wi-Fi（代码同上）...
            
            # 创建 Web 服务器
            def web_server():
                addr = socket.getaddrinfo('0.0.0.0', 80)[0][-1]
                s = socket.socket()
                s.bind(addr)
                s.listen(1)
                print('Web 服务器运行在:', addr)
            
                led = Pin(2, Pin.OUT)
            
                while True:
                    cl, addr = s.accept()
                    print('客户端连接:', addr)
                    request = cl.recv(1024).decode()
            
                    # 解析请求
                    if 'GET /?led=on' in request:
                        led.value(1)
                    elif 'GET /?led=off' in request:
                        led.value(0)
            
                    # 发送响应
                    response = """HTTP/1.0 200 OK\r\nContent-type: text/html\r\n\r\n
                    <html>
                    <head><title>ESP32 Web Server</title></head>
                    <body>
                    <h1>ESP32 Web Server</h1>
                    <p>LED 控制:</p>
                    <a href="/?led=on"><button>ON</button></a>
                    <a href="/?led=off"><button>OFF</button></a>
                    </body>
                    </html>"""
            
                    cl.send(response.encode())
                    cl.close()
            
            web_server()

开发工具推荐

工具	特点	适用场景
Thonny	简单易用，内置固件烧录	初学者
VS Code + Pymakr	功能强大，代码补全	专业开发
uPyCraft	国产工具，中文界面	中文用户
ampy	命令行工具，轻量	自动化脚本

常见问题

1. 烧录失败

按住 BOOT 键再点击烧录
降低波特率重试
检查 USB 驱动是否正确安装

2. 无法连接 Wi-Fi

检查 Wi-Fi 名称和密码是否正确
确认 Wi-Fi 是 2.4GHz 频段（ESP32 不支持 5GHz）
尝试重启开发板

3. 内存不足

使用 gc.collect() 手动回收内存
优化代码，避免创建大对象
考虑使用 ESP32-S3 等内存更大的型号

学习资源

最后更新: 2024-07-17