從裸片到MicroPython
[導(dǎo)讀]簡(jiǎn)介：本文測(cè)試了基于MM32F3277下的MicroPython電路板設(shè)計(jì)。其中包含有SD卡接口，常用外設(shè)接口等。驗(yàn)證了現(xiàn)在的移植的MicroPython的對(duì)文件的基本操作功能。關(guān)鍵詞：MM32F3277，MicroPython，SD卡01設(shè)計(jì)背景一、MM32F3277Micro...
簡(jiǎn) 介： 本文測(cè)試了基于MM32F3277下的MicroPython電路板設(shè)計(jì)。其中包含有SD卡接口，常用外設(shè)接口等。驗(yàn)證了現(xiàn)在的移植的MicroPython的對(duì)文件的基本操作功能。
關(guān)鍵詞：MM32F3277，MicroPython，SD卡
01 設(shè)計(jì)背景
一、MM32F3277 MicroPython
利用MicroPython開(kāi)發(fā)嵌入式，是在犧牲一定的性能的基礎(chǔ)上增加了開(kāi)發(fā)的靈活性。MicroPython的解釋執(zhí)行代碼，可以將嵌入式底層的硬件差異性進(jìn)行屏蔽。
在 制作測(cè)試MM32F3277-MicroPython最小電路板[1] 設(shè)計(jì)了基于MM32F3277的MicroPython的實(shí)驗(yàn)板。來(lái)自于靈動(dòng)（MindMotion）的MM32F3277具有豐富的資源。經(jīng)過(guò)測(cè)試一下兩款不同的MicroPython的移植版本，都可以很好地運(yùn)行。
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調(diào)試來(lái)自于逐飛的MM32F3277移植有MicroPython開(kāi)發(fā)板[2]
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來(lái)自靈動(dòng)的MM32F3277 MicroPython 實(shí)驗(yàn)板設(shè)計(jì)和軟件測(cè)試[3]
二、SD卡接口
1、SD卡插座
根據(jù) pyBoard v1.1-CN STM32F405RG單片機(jī)開(kāi)發(fā)板 MicroPython編程[4] 板上的配置，它使用了 MICRO SD卡座 迷你短體TF卡座 帶偵測(cè)腳內(nèi)存卡槽 8P 高H2.6/3.0MM[5] 。這款SD卡組具有三種尺寸：
-
短體H2.6MM 不帶有偵測(cè)腳；
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短體H3.0MM 帶有偵測(cè)腳；
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短體H3.75MM 帶有偵測(cè)腳；
▲ 圖1.2.1 短體H2.6MM卡座尺寸
2、SD卡接口
根據(jù)OneOS（來(lái)自于SeekFree）的評(píng)估板上的SD卡接口設(shè)計(jì)，來(lái)設(shè)計(jì)基于MM32F3277的SD卡的接口。
由于這款主板上的SD卡已經(jīng)在 前面兩個(gè)版本的MicroPython中得到的驗(yàn)證。
▲ 圖1.2.2 SD 卡接口定義根據(jù)上面卡槽的定義，可以知道SD卡的管腳定義順序如下圖所示：
▲ 圖1.2.3 SD 卡以及卡槽的管腳順序定義根據(jù) MM32F3277用戶(hù)手冊(cè)[6] 中關(guān)于管腳的定義，可以看到，SD卡的接口使用了MCU的 SDIO（安全數(shù)字輸入輸出接口），兼容 SD/SDIO/MMC的設(shè)備控制器， 作為控制外部的SD/SDIO/MMC 卡通信接口。
▲ 圖1.2.4 MM32F3277 端口功能定義
三、建立AD元器件庫(kù)
根據(jù)前面給出的SD卡槽的數(shù)據(jù)，在AltumDesign中檢查對(duì)應(yīng)的元器件庫(kù)。根據(jù) MICRO SD卡座[8] 網(wǎng)頁(yè)上給出的基本幾何參數(shù)，設(shè)計(jì)AD中的元器件庫(kù)。對(duì)于兩旁的金屬外殼固定焊盤(pán)的尺寸不詳，通過(guò)圖片測(cè)量到各部分的具體尺寸。
1、器件尺寸
▲ 圖1.3.1 在圖形上測(cè)量幾何位置
2、器件封裝
PCB封裝名稱(chēng) ：SD-H26MM
▲ 圖1.3.2 元器件封裝
3、器件原理圖
原理圖器件名稱(chēng) ：MINI-SD
▲ 圖1.3.3 原理圖器件定義
02 設(shè)計(jì)測(cè)試
一、設(shè)計(jì)電路板
在MM32F3277 MicroPython 實(shí)驗(yàn)板設(shè)計(jì)和軟件測(cè)試[4]基礎(chǔ)上，增加SD卡座電路，設(shè)計(jì)測(cè)試電路。
1、原理圖
▲ 圖2.1.1 電路原理圖
2、快速制版PCB
為了適合一分鐘制版，如下設(shè)計(jì)了適應(yīng)單面板制作的PCB。
▲ 圖2.1.2 設(shè)計(jì)快速制版PCB
3、焊接電路板
下面是經(jīng)過(guò)一分鐘制版，焊接形成測(cè)試電路板。
▲ 圖2.1.3 經(jīng)過(guò)一分鐘制板，焊接形成測(cè)試電路板
二、測(cè)試電路板
1、上電測(cè)試
施加 5V工作點(diǎn)，測(cè)量電路板上的3.3V穩(wěn)壓輸出3.3V。靜態(tài)耗電量大約：6mA左右。
2、下載MicroPython
使用 MM32-LINK[7] 將來(lái)自于靈動(dòng)的MicroPython（2021-11-5版本）下載到MM32F3277中。
▲ 圖2.2.1 下載MicroPython過(guò)程
3、測(cè)試MicroPython是否工作
（1）測(cè)試晶體信號(hào)
來(lái)自于靈動(dòng)的MicroPython使用到外部的晶體時(shí)鐘，所以應(yīng)該能夠測(cè)量在外部晶體上的8MHz晶體振蕩信號(hào)。
▲ 圖2.2.2 外部晶體上的振蕩信號(hào)
（2）測(cè)量REPL上電串口信號(hào)
因?yàn)镸icroPython在啟動(dòng)后，會(huì)在REPL端口輸出版本信息，因此應(yīng)該能夠在UART1的TX測(cè)量輸出信號(hào)。
▲ 圖2.2.3 上電后在UART1的TX測(cè)量到的輸出信號(hào)
（3）測(cè)量REPL
使用 STM32-Bootloader[8] 連接到REPL端口，測(cè)試REPL相互的操作。
▲ 圖2.2.4 在STM32-BOOLOADER接收到的REPL的提示符
三、測(cè)試SD卡
1、存儲(chǔ)與讀取文件
在SD卡中預(yù)先存儲(chǔ) “test1.py” 文本文件。然后在 MicroPython進(jìn)行讀取。
如下是靈動(dòng)蘇勇演示對(duì)于文件的讀取和寫(xiě)入的示例過(guò)程。
▲ 圖2.3.1 蘇勇給出的演示示例程序
（1）測(cè)試程序
from machine import Pin
import utime
with open('test.txt', 'w') as f:
f.write('Hello SD file.')
with open('test.txt', 'r') as f:
print(f.read())
（2）測(cè)試結(jié)果
程序下載與執(zhí)行過(guò)程，REPL界面顯示如下：
Reset MicroPython...
Wait for MicroPython come back...
Download MicroPython : 24 lines/576 characters.
Begin to download program...
14
Hello SD file.
>>>
上面顯示了寫(xiě)入SD file：14個(gè)字節(jié)，對(duì)應(yīng)的 test.txt長(zhǎng)度為14。緊接著讀取其中的內(nèi)容并顯示。
（3）在Windows下讀取SD卡
使用SD讀寫(xiě)器，可以看到SD中存在著剛才有MicroPython寫(xiě)入的文件。
▲ 圖2.3.2 Windows下查看SD卡內(nèi)部的內(nèi)容
2、測(cè)試其它SD卡
使用另外一款只有512MB的SD卡，測(cè)試在MicroPython下是否能夠讀取該卡中的內(nèi)容。
▲ 圖2.3.3 測(cè)試一個(gè)512M的SD卡使用相同的程序，MicroPython顯示如下信息：
Reset MicroPython...
Wait for MicroPython come back...
Download MicroPython : 24 lines/576 characters.
Begin to download program...
Traceback (most recent call last):
File "", line 13, in
OSError: 19
>>>
3、寫(xiě)入main.py
在SD存儲(chǔ) main.py，MicroPython上電后首先執(zhí)行 main.py程序。
下面是main.py的測(cè)試內(nèi)容：
from machine import Pin
import utime
for _ in range(10):
print(_)
utime.sleep_ms(100)
寫(xiě)入SD卡那中。將SD卡插入測(cè)試 MicroPython小板：
▲ 圖2.3.4 在SD卡中存儲(chǔ)main.py上電后，程序輸出：
[Y] sdcard ready.
[Y] file system on sdcard ready.
[Y] run the main.py on disk ...
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
[Y] done. 1
MicroPython v1.16 on 2021-11-05; MB_F3270 with MM32F3277G7P
>>>
※ 測(cè)試總結(jié) ※
本文測(cè)試了基于MM32F3277下的MicroPython電路板設(shè)計(jì)。其中包含有SD卡接口，常用外設(shè)接口等。驗(yàn)證了現(xiàn)在的移植的MicroPython的對(duì)文件的基本操作功能。
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