從裸片到MicroPython
[導讀]簡介：本文測試了基于MM32F3277下的MicroPython電路板設(shè)計。其中包含有SD卡接口，常用外設(shè)接口等。驗證了現(xiàn)在的移植的MicroPython的對文件的基本操作功能。關(guān)鍵詞：MM32F3277，MicroPython，SD卡01設(shè)計背景一、MM32F3277Micro...
簡 介： 本文測試了基于MM32F3277下的MicroPython電路板設(shè)計。其中包含有SD卡接口，常用外設(shè)接口等。驗證了現(xiàn)在的移植的MicroPython的對文件的基本操作功能。
關(guān)鍵詞：MM32F3277，MicroPython，SD卡
01 設(shè)計背景
一、MM32F3277 MicroPython
利用MicroPython開發(fā)嵌入式，是在犧牲一定的性能的基礎(chǔ)上增加了開發(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行屏蔽。
在 制作測試MM32F3277-MicroPython最小電路板[1] 設(shè)計了基于MM32F3277的MicroPython的實驗板。來自于靈動（MindMotion）的MM32F3277具有豐富的資源。經(jīng)過測試一下兩款不同的MicroPython的移植版本，都可以很好地運行。
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調(diào)試來自于逐飛的MM32F3277移植有MicroPython開發(fā)板[2]
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來自靈動的MM32F3277 MicroPython 實驗板設(shè)計和軟件測試[3]
二、SD卡接口
1、SD卡插座
根據(jù) pyBoard v1.1-CN STM32F405RG單片機開發(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 帶偵測腳內(nèi)存卡槽 8P 高H2.6/3.0MM[5] 。這款SD卡組具有三種尺寸：
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短體H2.6MM 不帶有偵測腳；
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短體H3.0MM 帶有偵測腳；
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短體H3.75MM 帶有偵測腳；
▲ 圖1.2.1 短體H2.6MM卡座尺寸
2、SD卡接口
根據(jù)OneOS（來自于SeekFree）的評估板上的SD卡接口設(shè)計，來設(shè)計基于MM32F3277的SD卡的接口。
由于這款主板上的SD卡已經(jīng)在 前面兩個版本的MicroPython中得到的驗證。
▲ 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用戶手冊[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
根據(jù)前面給出的SD卡槽的數(shù)據(jù)，在AltumDesign中檢查對應的元器件庫。根據(jù) MICRO SD卡座[8] 網(wǎng)頁上給出的基本幾何參數(shù)，設(shè)計AD中的元器件庫。對于兩旁的金屬外殼固定焊盤的尺寸不詳，通過圖片測量到各部分的具體尺寸。
1、器件尺寸
▲ 圖1.3.1 在圖形上測量幾何位置
2、器件封裝
PCB封裝名稱 ：SD-H26MM
▲ 圖1.3.2 元器件封裝
3、器件原理圖
原理圖器件名稱 ：MINI-SD
▲ 圖1.3.3 原理圖器件定義
02 設(shè)計測試
一、設(shè)計電路板
在MM32F3277 MicroPython 實驗板設(shè)計和軟件測試[4]基礎(chǔ)上，增加SD卡座電路，設(shè)計測試電路。
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)計了適應單面板制作的PCB。
▲ 圖2.1.2 設(shè)計快速制版PCB
3、焊接電路板
下面是經(jīng)過一分鐘制版，焊接形成測試電路板。
▲ 圖2.1.3 經(jīng)過一分鐘制板，焊接形成測試電路板
二、測試電路板
1、上電測試
施加 5V工作點，測量電路板上的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] 將來自于靈動的MicroPython（2021-11-5版本）下載到MM32F3277中。
▲ 圖2.2.1 下載MicroPython過程
3、測試MicroPython是否工作
（1）測試晶體信號
來自于靈動的MicroPython使用到外部的晶體時鐘，所以應該能夠測量在外部晶體上的8MHz晶體振蕩信號。
▲ 圖2.2.2 外部晶體上的振蕩信號
（2）測量REPL上電串口信號
因為MicroPython在啟動后，會在REPL端口輸出版本信息，因此應該能夠在UART1的TX測量輸出信號。
▲ 圖2.2.3 上電后在UART1的TX測量到的輸出信號
（3）測量REPL
使用 STM32-Bootloader[8] 連接到REPL端口，測試REPL相互的操作。
▲ 圖2.2.4 在STM32-BOOLOADER接收到的REPL的提示符
三、測試SD卡
1、存儲與讀取文件
在SD卡中預先存儲 “test1.py” 文本文件。然后在 MicroPython進行讀取。
如下是靈動蘇勇演示對于文件的讀取和寫入的示例過程。
▲ 圖2.3.1 蘇勇給出的演示示例程序
（1）測試程序
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）測試結(jié)果
程序下載與執(zhí)行過程，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.
>>>
上面顯示了寫入SD file：14個字節(jié)，對應的 test.txt長度為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讀寫器，可以看到SD中存在著剛才有MicroPython寫入的文件。
▲ 圖2.3.2 Windows下查看SD卡內(nèi)部的內(nèi)容
2、測試其它SD卡
使用另外一款只有512MB的SD卡，測試在MicroPython下是否能夠讀取該卡中的內(nèi)容。
▲ 圖2.3.3 測試一個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、寫入main.py
在SD存儲 main.py，MicroPython上電后首先執(zhí)行 main.py程序。
下面是main.py的測試內(nèi)容：
from machine import Pin
import utime
for _ in range(10):
print(_)
utime.sleep_ms(100)
寫入SD卡那中。將SD卡插入測試 MicroPython小板：
▲ 圖2.3.4 在SD卡中存儲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
>>>
※ 測試總結(jié) ※
本文測試了基于MM32F3277下的MicroPython電路板設(shè)計。其中包含有SD卡接口，常用外設(shè)接口等。驗證了現(xiàn)在的移植的MicroPython的對文件的基本操作功能。
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