دليل المبتدئين إلى MicroPython مع Raspberry Pi Pico

Raspberry Pi Pico هو أحدث عضو في عائلة Raspberry Pi. قبل ذلك ، كانت منتجات Raspberry Pi عبارة عن أجهزة كمبيوتر أحادية اللوحة قادرة على تشغيل نظام تشغيل.

استنادًا إلى شريحة RP2040 الجديدة ، يدعم Raspberry Pi Pico كلاً من MicroPython و C / C ++. باستخدام Raspberry Pi Pico ، يمكن للمبتدئين والمتحمسين التحكم في الأجهزة والأجهزة المتصلة. يمكن استخدام دبابيس GPIO الخاصة بـ Raspberry Pi Pico لتلاشي الأضواء وقراءة حالة المفاتيح وغير ذلك الكثير.

ما هو MicroPython؟

تم تنفيذ البرمجة على المتحكمات الدقيقة في الغالب بلغة C ، كما هو موضح في لوحات تطوير Arduino . ثم في عام 2014 ، تم نشر لغة برمجة جديدة للميكروكونترولر MicroPython. يسمح لك MicroPython بكتابة كود Python على المعدن العاري لوحدة التحكم الدقيقة. هذا يعني أنه يمكنك كتابة كود Python بدون نظام تشغيل.

Python هي لغة برمجة عالية المستوى صديقة للمبتدئين تتيح للمستخدمين التركيز على تعلم مفاهيم البرمجة. هذا هو نفسه مع MicroPython.

باستخدام LED

للتحكم في الأجهزة ، يتحدث Pico إلى سلسلة المسامير على طول حوافها. تسمى هذه دبابيس إخراج الإدخال للأغراض العامة (GPIO) ويمكن العثور على مؤشر LED الموجود على اللوحة في GPIO 25. للتحكم فيه ، قم أولاً باستيراد المكتبات الضرورية:

import machine

import utime

ثم اتصل بوظيفة Pin باستخدام مكتبة الجهاز للتعامل مع دبوس GPIO الخاص بـ Pin ، وفي هذه الحالة نقوم بإعداد Pin في GPIO 25 ، لذلك فهي المعلمة الأولى. تقوم المعلمة الثانية بتعيينها على أنها دبوس إخراج بدلاً من دبوس إدخال ، وعند القيام بذلك ، يعرف الدبوس ما يجب أن يفعله:

onboard_led = machine.Pin(25, machine.Pin.OUT)

للمتابعة ، في الكود التالي ، نطلب من Pico أن يقوم بعد ذلك بتعيين قيمة رقم التعريف الشخصي عند GPIO 25 إلى 1 ، أو "تشغيل".

while True: onboard_led.value(1)

ومع ذلك ، قد تدرك أنه لا يبدو أن شيئًا قد حدث. هذا لأن Pico يعمل بسرعة كبيرة ، لذلك يضيء مؤشر LED بشكل أسرع مما يمكن أن تراه بالعين. لإصلاح ذلك ، نحتاج إلى إبطاء البرنامج باستخدام الأمر sleep من مكتبة utime . يمكن رؤية الكود الكامل حيث سيتم تشغيل وإيقاف تشغيل LED أدناه:

import machine import utime onboard_led = machine.Pin(25, machine.Pin.OUT) while True: onboard_led.value(1) utime.sleep(5) onboard_led.value(0) utime.sleep(5)

التبديل بين تشغيل وإيقاف تشغيل مصابيح LED

بدلاً من ذلك ، هناك طريقة أخرى لتشغيل وإيقاف تشغيل مصابيح LED ، باستخدام أمر التبديل :

import machine import utime onboard_led = machine.Pin(25, machine.Pin.OUT) while True: led_onboard.toggle() utime.sleep(5)

في المثال ، يستبدل الأمر toggle الحاجة إلى ضبط قيمة LED على 1 وما بعده 0. سيظل مضيئًا لمدة 5 ثوانٍ ثم يخرج لمدة خمس ثوانٍ أخرى ، طالما أن البرنامج قيد التشغيل.

خلق وظائف

عندما تصبح البرامج أكثر تعقيدًا ، فإنها تساعد في تجميع أجزاء من التعليمات البرمجية معًا بحيث تحافظ على الاتساق. للقيام بذلك ، يسمح MicroPython مثل Python باستخدام الوظائف. الوظائف هي مجموعة من العبارات ذات الصلة التي تؤدي مهمة محددة. على سبيل المثال في الكود التالي ، يتم تعريف دالة تسمى printNames :

def printNames: print(“Raspberry Pi 1”) print(“Raspberry Pi 2”) print(“Raspberry Pi 3”) print(“Raspberry Pi 4”) print(“Raspberry Pi Compute Module”) print(“Raspberry Pi 400”) print(“Raspberry Pi Pico”) printNames()

يستدعي السطر الأخير في الكود الوظيفة بحيث يتم تنفيذها بالفعل.

الحلقات

يقوم المنطق الشرطي بتنفيذ إجراءات مختلفة اعتمادًا على ما إذا كان القيد المنطقي يتم تقييمه إلى صواب أو خطأ. تعتمد الكثير من مشاريع Raspberry Pi Pico على هذه العبارات المنطقية. في المثال التالي ، يتم استخدام عبارة if-else لتحديد ما إذا كان سيتم تنفيذ جملة print أم لا:

i = 17 def printNames(): if i > 15: print("i is greater than 15!") else: print("i is not greater than 15") printNames()

في المثال التالي ، يتم استخدام الحلقة for مع وظيفة النطاق . يمكن استخدام هذه الحلقات لتكرار كتلة من التعليمات البرمجية عدة مرات.

في هذا المثال ، سيتم تنفيذ أمر الطباعة خمس مرات مع تأخير لمدة خمس ثوان بين كل منها باستخدام الأمر السكون :

import utime def printNames(): for i in range(5): print("Raspberry Pi Pico") utime.sleep(5) printNames()

المحول التناظري إلى الرقمي (ADC)

على الرغم من أنك لن تكون قادرًا على رؤيته ، إلا أن Raspberry Pi Pico له نظير داخلي إلى محول رقمي. في المثال التالي ، يتم توصيل مقياس جهد بـ Raspberry Pi Pico على GPIO 26 ، القادر على تشغيل وظيفة ADC:

import machine import utime pot = machine.ADC(26) while True: print(pot.read_u16()) utime.sleep(1)

هنا ، قبل أن نتمكن من استخدام هذا الدبوس القادر على ADC ، يجب إعداده باستخدام وظيفة ADC. ثم أثناء تشغيل البرنامج ، ستتم طباعة قيمة مقياس الجهد كل ثانية. تشمل الدبابيس الأخرى الموجودة على Raspberry Pi Pico والتي يمكن أن تكون قادرة على ADC GPIO27 و 28 و 29.

تعديل عرض النبضة (Pwm)

يمكن أن يكون الخرج الرقمي لوحدة التحكم الدقيقة 1 أو 0 فقط. لإنشاء إشارة تناظرية ، ستحتاج إلى محول من رقمي إلى تناظري. ومع ذلك ، هناك طريقة أخرى لإنشاء إشارة تناظرية بشكل مصطنع ، باستخدام تعديل عرض النبضة أو PWM لفترة قصيرة.

عن طريق تشغيل وإيقاف إشارة رقمية ، يُعرف هذا باسم النبض. من خلال تعديل عرض النبضة ، ينتج عن ذلك بشكل مصطنع إشارة تناظرية كما هو موضح في المثال التالي:

import machine import utime pot = machine.ADC(26 led = machine.PWM(machine.Pin(21)) led.freq(1000) while True: led.duty_u16(pot.read_u16())

أولاً ، تم استيراد مكتبات الجهاز والجهاز . يتم إنشاء كائن onboard_led بإخراج PWM نشط على دبوس GPIO 21. ثم ، باستخدام الأمر freq ، يقوم هذا بتعيين التردد لتعديل عرض النبضة. تخيل تحويل مقياس الجهد ، سوف يزداد سطوع LED عند تدويره في اتجاه واحد.

يحدث هذا بسبب استخدام القيمة التناظرية من مقياس الجهد كقيمة لدورة عمل إشارة PWM ، وهي قيمة تتراوح بين 0 و 65535. ومع ذلك ، بدون التحويل ، قد يؤدي تحويل مقياس الجهد قليلاً بالفعل إلى وصول مؤشر LED إلى أقصى مستوى سطوع له .

لإصلاح ذلك ، بحيث يصل مقياس الجهد إلى السطوع الكامل فقط عند إدارته إلى النهاية ، يتم تحويل القيمة باستخدام وظيفة duty_u16 . تقوم هذه الوظيفة بتحويلها إلى عدد صحيح 16 بت وهي قيمة تتراوح بين 0 و 1024 وهي نفس نطاق القيم التي قد تتلقاها من دبوس Pico التناظري.

ابتكر المزيد مع Raspberry Pi Pico

لقد غطت هذه المقالة الأوامر الأساسية في MicroPython على Raspberry Pi Pico. لمزيد من المعلومات ، تحقق من الوثائق الرسمية حول برمجة MicroPython مع Raspberry Pi Pico .

إذا لم يتم إعداده بالفعل على Raspberry Pi Pico ، فاحصل على Thonny IDE لتشغيل كود MicroPython الخاص بك ، أو بدلاً من ذلك تحقق من محاكي Unicorn CPU لتشغيل متحكم افتراضي مباشر على جهاز الكمبيوتر الخاص بك.