『micropython』pyboard + SX127X/CC11XX

allankliu

『micropython』pyboard + SX127X/CC11XX [复制链接]

 

 

好久没有冒泡。今天混一篇。

研究micropython有多方面的需求。其中有一项就是IoT网关的二次开发。大家EE背景也算是IT行业的一部分，现在两创中IOT/IOE的项目特别多。我平时就总是接到此类需求。有的要求做整体方案，有的要求做云服务器等等。我的旧友旧同事中也有类似的业务。

现有的开发模式

但是我观察下来，他们的硬件端的开发模式是类似的：

MCU：ARM Cortex-M3/M4 MCU
IoT：CAN/RS485/RF433/RF2.4G/Zigbee/6LowPAN
B/E：Eth/WiFi/BLE/BT SPP/GPRS
固件平台：C/C++，以C为主，C++为辅。

这些方案最苦逼的事情就是对接，需要根据OEM客户进行修改。但有一点，越接近应用层，越接近消费者，各种无聊的修改就越多。比如某个界面的控件等等。要么交付所有源码给客户，客户会收下源码，开发还是你。要么交付库，那么麻烦更多。

micropython/Python赋予二次开发能力

而micropython/Lua/node.js/java（对不起，Java一开始就是面对嵌入式的）之所以进入嵌入式，其中一个理由就是赋予OEM客户，乃至消费者以二次开发能力。

所以，我最近在阅读Python与硬件相关设计的书籍。总体上说，我比较倾向以下技术组合：

• 硬件：ARM9/Cortex-A + USB/UART IoT dongle。
• 软件：Ubuntu + sysfs或网络驱动 + CPython + PyUSB/PySerial/socket
• 应用：MQTT/ZeroMQ/Redis + Python Web + SQLite
  

利用USB的即插即用，也可以动态修改整体设备的配置。我倾向这种组合，还有一个原因是：ARM9/Cortex开发板的成本非常低，甚至低于pyboard BOM。

如果STM32F40X如果价格够低，比如整体BOM低于CNY30。但我觉得micropython可以构建更加简单的IoT产品。

• 硬件：STM32F40X或其他中低端MCU，UART/SPI IoT dongle；
• 软件：RTOS + IoT dongle stack；
• 应用：用户应用 + 网盘/REST API
  

IoT/IP连接接口
IoT/IP这些接口无外乎几类：

UART：ESP8266，BLE；
SPI：CC1100，SX1276等没有内置MCU的RFIC，或者Microchip的ETH/USB到SPI的桥接IC；
APB：ARM外设总线等，可以内置CAN总线模块；
I2C，相对较少。
USB，pyboard中大多数做device。但以后host/otg会较多。

SPI总线
各类总线中，SPI是连接各类IOT的高速接口。简单，有效。所以我测试了一下pyboard的SPI串口。

SPI是许多物联网RFIC的缺省通讯方式。基于SPI类，可以构建CC11XX/nRF24L01/SX1267等设备子类。笔者在pyboard中做个一个localloop的测试，即MOSI与MISO（即X7/X8）短接。如果从MISO返回的数值等于MOSI的输出。则工作正常。

1. from pyb import SPI
   
2. buf = bytearray(10)
   
3. spi = SPI(1, SPI.MASTER, baudrate=9600000, polarity=1, phase=0, crc=0x07)
   
4. data = spi.send_recv(b'0123456789')
   
5. spi.send_recv(b'0123456789', buf)
   
6. #spi.send_recv(buf, buf)
   
7. 
   
8. print(repr(buf))

复制代码

如果不短接MOSI/MISO，返回数值是：

1. >>>
   
2. PYB: sync filesystems
   
3. PYB: soft reboot
   
4. bytearray(b'\xff\xff\xff\xff\xff\xff\xff\xff\xff\xff')

复制代码

短接后返回数值是：

1. >>>
   
2. PYB: sync filesystems
   
3. PYB: soft reboot
   
4. bytearray(b'0123456789')

复制代码

在mbed网站中已经找到许多RFIC的C++类库（CC1101/CC2500/CC2530/CC2650/nRF51/nRF24L01）。花费一点时间可以很容易移植成为此类SPI设备的Python类。

返回数值说明，SPI收发正常。但我继续测试了pyboard的SPI总线速度极限。LoRaWAN虽然速度不高，但是如果对接FSK器件，那么大部分WSN的空口速率在250Kbps，而SPI速率都在2Mbps左右。此例中，最初的SPI速度设置为600000，即600K，距离SX1276的10M速度还有距离。但设置到9.6M依然工作正常。

所以，在micropython/Python中，将Buffer bytearray设置长度为256B，工作在较高频率问题不大。

dcexpert

是预备自己移植一个无线通信的库吗？

allankliu

我的一大堆废话，被你浓缩成一句话。

对，首先打算针对SX1276做点对点和星型。可能近期会用上。Port是最后一步了，先找轮子，找不到再自己造。

fly928sky

现在的MicroPython很流行啊。。。什么片子都能移植啊。。。

辛昕

话说micropython要跑顺畅，对具体的CPU到底有多高要求？多高时钟，多大RAM多大FLASH? 用lua可能到达10K级，这也是为什么我对lua更感兴趣的原因

allankliu

辛昕 发表于 2016-6-2 10:15
话说micropython要跑顺畅，对具体的CPU到底有多高要求？多高时钟，多大RAM多大FLASH? 用lua可能到达10K级， ...

我记得我回答过类似的问题？之前也是您？

首先，我对语言偏好之间的争论兴趣不大。不知道10K级别是指RAM还是ROM？

其次，我也很关心Lua，因为据说Lua的速度比较快。但我一直没空去构建一个完整的Lua Project。而且虽然Lua在服务器端也很牛，但是我打算直接调到Golang或者Python pypy加速。

第三，主流的eLua使用的MCU配置和Python基本都是类似的：32KB RAM+256KB ROM。这也是我一直没有动手的原因。

第四，最简单的PyMite最初是在AVR上跑。STM32F103也没有问题，mbed上的冈本把PyMite移植到了几乎所有的mbed micro。至于Viper也是以STM32F103为基础。所以没有问题。

物联网全链条开发中，有以下若干语言可以用于全栈开发：
1）Java（深嵌入式，嵌入式Linux，网关，服务器，不含网页前端，大数据，移动端，可并发，3D建模AR/VR）
2）Javascript（深嵌入式，嵌入式Linux，网关，服务器，含网页前端，单线程，3D建模AR/VR，移动端）
3）Python（IC/FPGA设计，深嵌入式，嵌入式Linux，网关，服务器，网页前端+js编译器，大数据，3D建模，移动端）
4）Go和Swift

我给我的客户就是这样说，要计较的是总的成本：人力*开发周期。人力成本取决于对于技术掌握度和市场供应关系，开发周期取决于采用的技术。没错，Python慢，尤其耗费CPU，那又如何？pypy加速好了，或者多买两台服务器就好了，才多少钱？开发耽搁N个月，又损失多少钱？

在性能过剩的时代，不必纠结性能。如果纠结嵌入式系统的性能，ASM和C最棒了。DSP还用汇编做优化呢。那是有特殊目的的。

我为什么纠结于全链条开发？因为IOT开发环节长，所以采用统一语言开发可以节省很多事情。比如说，同一个通讯协议，用Python写完之后，设备端和服务器端都可以用同一模块！同样的Python Web，我可以运行在阿里云/AWS/百度，可以运行在微机和VMware，也可以在树莓派，也可以是Android手机。

话说，我们为什么要抛弃C/C++，用Java/Python/Lua/Node？因为性能比C高？如果不是因为性能，拿性能来比较不是南辕北辙？如果说性能，Windows上IOCP是最佳异步实现，但是Windows Server的市场份额逐年降低。

我们使用Java/Python/Lua/Node，是因为他们提供的二次开发能力，以及丰富的开发者生态链！那么，生态链上开发者会在乎性能么？他们在乎的是成本，完整度和社群交流。

就嵌入式领域（深嵌入式，如MCU），简单操作GPIO，还是C就好了。不过物联网要求我们更多操作和软件堆栈，所以生态链的价值体现出来了。

其他网友意见：
http://my.oschina.net/yisenn/blog/26183
http://blog.csdn.net/suxinpingtao51/article/details/8508428
https://www.zhihu.com/question/21717567
http://www.tuicool.com/articles/Q3y2Ar

辛昕

allankliu 发表于 2016-6-12 10:34
我记得我回答过类似的问题？之前也是您？

首先，我对语言偏好之间的争论兴趣不大。不知道10K级别是指R ...

额，10K级当然是 rom,ram的话，10K级能死人了。

辛昕

allankliu 发表于 2016-6-12 10:34
我记得我回答过类似的问题？之前也是您？

首先，我对语言偏好之间的争论兴趣不大。不知道10K级别是指R ...

elua上支持的器件确实不算多，这也是我已经放弃elua,直接从原生lua开始着手的原因。
我玩这些的套路一向比较非主流，我不在意它们的整体环境，而是喜欢从中抽取部分

辛昕

allankliu 发表于 2016-6-12 10:34
我记得我回答过类似的问题？之前也是您？

首先，我对语言偏好之间的争论兴趣不大。不知道10K级别是指R ...

关于全链条，你说的很对，可惜我不是太懂，真的不好意思。
我最近也越来越发现自己的技能和经验过度集中于 C。

说到观念转变，最近确实很痛苦，我以前对细节方面的纠结太大了，一直想治这病，一直没治好，看看这阵子痛苦过去会不会好点。

辛昕

allankliu 发表于 2016-6-12 10:34
我记得我回答过类似的问题？之前也是您？

首先，我对语言偏好之间的争论兴趣不大。不知道10K级别是指R ...

我对lua的主要兴趣也是在这里。
和你基本一样。

所以我比较喜欢的是，用lua来封装c/c++

辛昕

allankliu 发表于 2016-6-12 10:34
我记得我回答过类似的问题？之前也是您？

首先，我对语言偏好之间的争论兴趣不大。不知道10K级别是指R ...

额，貌似刚明白你的观点。
支持py。
基本认同你的观点，尤其是在我不放弃治疗的情况下。

~~~

allankliu

辛昕 发表于 2016-6-12 11:25
额，貌似刚明白你的观点。
支持py。
基本认同你的观点，尤其是在我不放弃治疗的情况下。

~~~

仔细回看我的回复，语气有些冲。反问句用得多了。为此我需要先向你说声对不起。

其实Python vs. Lua的对比之前就有好多人和我提过，所以我曾经推荐EEWORLD开辟此类工程的专项：Lua，Python，C#，Java，Javascript/node，BASIC......每种语言都有其适用的地方。但能够占据多少份额，真的很难说。大家各花入各眼呗。其实，作为工程师，我喜欢安装各类IDE，编译器，收集各种PCB。这毛病大家都有，但是做项目呢？还是拿最熟悉的来用。

我曾经在汇编上做过很多项目（8048/8051/ARM7/MSP430/AVR）。

在汇编层面，考虑的细节太多，，8048每2KB要切换一次Bank，最多8级堆栈深度...

总算盼着嵌入式C普及，但是不同生态间API和编译器差异造成一大堆的条件编译...

ARM一统江湖，最多的是mbed C++，总算是可以跨越MCU，编译和调试器...

但是物联网需要更多环节：Android Java，PHP Web，shell/awk/perl......

坦白地说，采用不同的语言开发，实在让我有点儿累。所以，我开始采用Python。这种需求是从服务器端，移动端倒过来推动到设备端。

其实，十多年前我看到一家美国公司推出过类似设计：虚拟机基于寄存器设计。可以自定义寄存器和用户指令，比如将TCP/IP，文件系统，GUI，CloseCaption，Teletext等封装在自定义寄存器和指令中。只要指令是正交的即可。但是该虚拟机过于灵活，只停留在汇编级 别。事而Assembler采用Perl编写。虚拟机的性能因为实际上取决于C编译器。所以性能差不多就是C的20～50%左右。但是该设计最大问题在于 只停留在汇编级别，没有实现更高程度的抽象化。无法流行起来，很快就淹没了。

Lua的虚拟机性能好，或许以后会有其他语言嫁接在Lua虚拟机之上。就像Jython和Scala之类的方式。

其实我觉得Lua的日后对手应该是Go以及基于JVM的各类语言。因为他们之间的速度下相差不大。虽然现在Go仅限于服务器领域，但是迟早会进入嵌入式。

辛昕

allankliu 发表于 2016-6-12 23:25
仔细回看我的回复，语气有些冲。反问句用得多了。为此我需要先向你说声对不起。

其实Python vs. Lua的 ...

额，大神，语气啥的，不要客气。
我也经常那样，能理解能理解。

反正这些我确实都是小白。

好，继续看。

我不得不承认，你近乎全栈，了解和视野远比我只做 单片机开发 的 要宽广。

其实今天节后我工作有点忙乱，所以坐在座位上也不太好意思太努力看贴和回帖。

我的想法无非是
每种工具都有特定的性能和特点——我以前就很反对C++写成C的。
但是我回想了一下你说的重点

全栈，用一个统一的工具是很好的，因为这样降低了整体的人力要求（成本），也就减少了各自维护的成本和压力。
毕竟用的一把斧头。
至于性能什么的。

说实在，计算机领域，用高射炮打蚊子的事情很多，挺好的没什么大不了。
就像unix的原则，不用白不用。

而我最近在反思以前自己的纠结和代码洁癖上，也不断反思自己至今 除了C什么都不会的德行。

软件的价值是体现在使用价值上，而非如何开发和开发过程，看来，我似乎更关心我们开发者的日子怎么好过点。
也许我以后会考虑往这方面发展？

辛昕

allankliu 发表于 2016-6-12 23:25
仔细回看我的回复，语气有些冲。反问句用得多了。为此我需要先向你说声对不起。

其实Python vs. Lua的 ...

我对 python lua这类脚本语言最初的兴趣来源于

我对于 文本描述软件 这种行为非常感兴趣。

说实话，我至今对python lua都使用的很少。
但是我对他们的理解停留在 shell/cmd上，我在windows/linux上体会到这玩意在组合小exe程序然后快速组合程序上尝到甜头，所以我特别在意 在裸机单片机上 也这么来。

这样可以产生很多想象空间。
甚至可能是我知道的最简单的 动态加载 “应用软件”的 单片机 IAP方案。

okhxyyo

汇总在此：
【MicroPython】——by allankliu
https://bbs.eeworld.com.cn/forum. ... 2739&fromuid=536508