《硬件趣學(xué)Python編程》 1、基礎(chǔ)知識

+硬件趣學(xué)Python編程

揭開程序的面紗，認(rèn)識Python的世界牛艾科技目錄ContentsSuccessWords2第二部分Skids開發(fā)板簡介第三部分配套開發(fā)工具及使用說明第四部分Skids文件結(jié)構(gòu)第五部分第一個(gè)Python程序第一部分認(rèn)識Python目錄ContentsSuccessWords3第一部分認(rèn)識Python4認(rèn)識PythonPython語言是一種解釋型、面向?qū)ο蟆?dòng)態(tài)數(shù)據(jù)類型的高級程序設(shè)計(jì)語言Python語言是數(shù)據(jù)分析師的首選數(shù)據(jù)分析語言，也是智能硬件的首選語言數(shù)據(jù)分析創(chuàng)建復(fù)雜的Web應(yīng)用程序游戲開發(fā)動(dòng)畫電影效果……網(wǎng)站開發(fā)智能硬件開發(fā)5認(rèn)識PythonGuido

van

Rossum于1989年在荷蘭國家數(shù)學(xué)和計(jì)算機(jī)科學(xué)研究所設(shè)計(jì)出來的Python（蟒蛇）作為程序的名字，是因?yàn)镚uido

van

Rossum是BBC電視劇——蒙提·派森的飛行馬戲團(tuán)（MontyPython'sFlyingCircus）的愛好者BBC

“MontyPython‘sFlyingCircus”（蒙提·派森的飛行馬戲團(tuán)）GuidovanRossum（人稱“龜叔”）6認(rèn)識Python優(yōu)點(diǎn)一：優(yōu)雅、簡單、明確（減少花哨、晦澀或以“炫技”為目的的代碼）讓數(shù)據(jù)分析師們擺脫了程序本身語法規(guī)則的泥潭，更快的進(jìn)行數(shù)據(jù)分析C語言Python語言7認(rèn)識Python優(yōu)點(diǎn)二：強(qiáng)大的標(biāo)準(zhǔn)庫完善的基礎(chǔ)代碼庫，覆蓋了網(wǎng)絡(luò)通信、文件處理、數(shù)據(jù)庫接口、圖形系統(tǒng)、XML處理等大量內(nèi)容，被形象地稱為“內(nèi)置電池”（batteriesincluded）優(yōu)點(diǎn)三：良好的可擴(kuò)展性大量的第三方模塊，覆蓋了科學(xué)計(jì)算、Web開發(fā)、數(shù)據(jù)接口、圖形系統(tǒng)等眾多領(lǐng)域，開發(fā)的代碼通過很好的封裝，也可以作為第三方模塊給別人使用。如Pandas、Numpy、Seaborn、Scikit-learn等等優(yōu)點(diǎn)四：免費(fèi)、開源8認(rèn)識PythonPython語言是一種解釋型、面向?qū)ο蟆?dòng)態(tài)數(shù)據(jù)類型的高級程序設(shè)計(jì)語言9認(rèn)識Python集成開發(fā)環(huán)境目錄ContentsSuccessWords10第二部分Skids開發(fā)板介紹11什么是SkidsSkids是由沈陽牛艾科技有限公司自主研發(fā)的、高度集成的、用于教學(xué)領(lǐng)域的手持智能終端采用高性能單片機(jī)系統(tǒng)做為控制核心，集成了Python開發(fā)環(huán)境和硬件支撐庫，可以讓Python編程教學(xué)變得更簡單提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，降低物聯(lián)網(wǎng)、嵌入式、軟件工程、電子工程、通信等各類專業(yè)的教學(xué)入門難度12Skids開發(fā)板簡介開發(fā)板正面開發(fā)板背面13Skids的供電Skids支持兩種方式的供電通過USB接口供電采用電池供電學(xué)習(xí)或開發(fā)過程，推薦使用USB接口來供電14配套資源Skids提供了全面的課程體系和豐富的教學(xué)資源，包括PPT課件、技術(shù)文檔、源代碼和微課堂等15涵蓋的課程體系課程名稱課程內(nèi)容Python程序設(shè)計(jì)主要講解Python語法基礎(chǔ)，程序結(jié)構(gòu)和常用函數(shù)等，并基于Skids進(jìn)行程序講解和演示微處理器與單片機(jī)介紹微處理器體系結(jié)構(gòu)、工作原理和應(yīng)用；講解單片機(jī)的硬件結(jié)構(gòu)、指令系統(tǒng)、定時(shí)器、中斷系統(tǒng)、外部接口、調(diào)試技術(shù)等，并基于Skids講解單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與基于Python進(jìn)行單片機(jī)開發(fā)。電路基礎(chǔ)講述電路的基本概念和基礎(chǔ)知識，以及電路分析的理論和方法，初步掌握電路設(shè)計(jì)的思路，并安排學(xué)生進(jìn)行Skids的電路分析。面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計(jì)基于俄羅斯方塊、貪吃蛇等小游戲，講解面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計(jì)的思想，類、封裝、繼承的概念及相應(yīng)的Python實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)通信介紹TCP/IP網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)和工作流程，并講解WIFI通信協(xié)議的原理和應(yīng)用；通過Skids介紹并演示TCP/IP網(wǎng)絡(luò)的Socket通信的原理和Python代碼實(shí)現(xiàn)。計(jì)算機(jī)體系結(jié)構(gòu)結(jié)合Skids設(shè)備，講解計(jì)算機(jī)的基本設(shè)計(jì)思想和由此產(chǎn)生的邏輯結(jié)構(gòu)、工作原理等，并介紹軟硬部件的結(jié)構(gòu)及各部件之間的相互關(guān)系。課程設(shè)計(jì)/生產(chǎn)實(shí)訓(xùn)基于Skids開發(fā)板，可以很方便的進(jìn)行課程設(shè)計(jì)，例如實(shí)現(xiàn)一款小游戲或一個(gè)物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備。此外，Skids能夠提高開發(fā)效率，提升項(xiàng)目開發(fā)速度

，可以用于創(chuàng)新大賽、電子設(shè)計(jì)大賽及大學(xué)生畢業(yè)設(shè)計(jì)等16適用的專業(yè)領(lǐng)域物聯(lián)網(wǎng)、嵌入式相關(guān)專業(yè)軟件工程、通信、電子相關(guān)專業(yè)需要具有一定編程基礎(chǔ)的專業(yè)所有需要參加Python國家計(jì)算機(jī)二級考試的專業(yè)17Skids的硬件配置處理器為雙核32位MCU，主頻高達(dá)230MHz，計(jì)算能力可達(dá)600DMIPS集成了WIFI和藍(lán)牙功能；并可以擴(kuò)展支持Zigbee協(xié)議搭配了2.8寸高清液晶屏集成了4個(gè)用戶按鍵提供了MicroUSB接口，可以很方便的與PC連接提供了3.5mm音頻接口提供了TF卡插槽，支持TF卡獨(dú)特的電源管理和低功耗技術(shù)確保設(shè)備適用于各種物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用場景目錄ContentsSuccessWords18第三部分配套開發(fā)工具及使用說明19Skids連接PCSkids無需額外的調(diào)試器，Skids開發(fā)板的USB接口在側(cè)面，通過USB線連接至PC即可Skids通過USB線連接至PC后，開啟電源開關(guān)（向上撥開關(guān)），設(shè)備上電啟動(dòng)，屏幕點(diǎn)亮20Skids連接PCSkids連接至PC后，會自動(dòng)進(jìn)行驅(qū)動(dòng)安裝，無需人為操作安裝完驅(qū)動(dòng)后，在設(shè)備管理器中會出現(xiàn)相應(yīng)的串口，如圖所示：21Skids開發(fā)環(huán)境Skids集成了Python解釋器和驅(qū)動(dòng)庫，開發(fā)簡單、使用方便，無需搭建復(fù)雜的交叉開發(fā)環(huán)境，可實(shí)現(xiàn)學(xué)生的快速入門Skids只需要一個(gè)名為uPyCraft的工具即可進(jìn)行代碼編輯、下載和運(yùn)行uPyCraft是一個(gè)可運(yùn)行在Windows/MacOS平臺的PythonIDE，界面簡潔，操作便利，適合新手的學(xué)習(xí)和使用。uPyCraft內(nèi)置了許多基礎(chǔ)操作庫，為眾多的Python愛好者提供了一個(gè)簡單實(shí)用的集成開發(fā)環(huán)境22uPyCraft的下載uPyCraft的下載地址：/DFRobot/uPyCraft/master/uPyCraft.exe23uPyCraft的運(yùn)行uPyCraft為綠色版軟件，直接運(yùn)行即可，無需安裝uPyCraft使用monaco編程字體，如果系統(tǒng)中沒有這個(gè)字體，會彈出對話框提示安裝，點(diǎn)擊OK進(jìn)行安裝字體庫或者選擇Cancel取消安裝均可24uPyCraft的主界面目錄樹編輯區(qū)終端框工具欄菜單欄25uPyCraft的主界面主界面共包含了5個(gè)區(qū)域：菜單欄、目錄樹、編輯區(qū)、終端框和工具欄目錄樹在整個(gè)界面的左側(cè)，可以通過不同的文件目錄來管理文件，包括目錄device，sd，uPy_lib，workSpace等。其中device：顯示已連接上的開發(fā)板上存在的文件sd：目前版本尚未支持uPy_lib：顯示IDE自帶的庫文件workSpace：用戶自定義目錄，保存用戶自己的文件26uPyCraft的主界面終端框在界面的下方，用于命令行的執(zhí)行，顯示程序執(zhí)行的信息，顯示提示信息，如果有錯(cuò)誤則顯示錯(cuò)誤信息等

終端框相當(dāng)于遠(yuǎn)程登錄到了Skids上，可以在里面輸入代碼來直接運(yùn)行27uPyCraft的主界面菜單欄在界面的上方，包含了uPyCraft的所有操作編輯窗口用于代碼編輯，用戶在這個(gè)區(qū)域中可以編輯修改文件，一般源程序的編輯及修改都在這個(gè)窗口完成。其頂部是文件標(biāo)簽，顯示當(dāng)前打開了哪些文件，將鼠標(biāo)停留在文件名上可以查看它的保存位置。在編輯窗口點(diǎn)擊鼠標(biāo)右鍵可對文件內(nèi)容進(jìn)行復(fù)制，粘貼等操作工具欄在界面的最右側(cè)，提供最常用的快捷操作以便于用戶使用28通過uPyCraft訪問Skids設(shè)備1）通過USB將Skids連接到PC2）在uPyCraft的主菜單上，選擇Tools->Serial，選中對應(yīng)的串口即可29通過uPyCraft訪問Skids設(shè)備3）連接成功后，串口號前面會出現(xiàn)一個(gè)對號4）同時(shí)，在左側(cè)目錄樹中的Device選項(xiàng)，前面會出現(xiàn)小箭頭，點(diǎn)擊可顯示Skids中的文件列表30Skids的固件1）為了確保Skids正常運(yùn)行，需要為Skids燒錄固件2）

Skids出廠時(shí)會統(tǒng)一燒錄固件。但如果升級或者修復(fù)固件，則需要通過uPyCraft重新為Skids燒錄固件3）Skids的固件為二進(jìn)制文件，通常命名為firmware.bin31通過uPyCraft燒錄固件1）在uPyCraft的主菜單上，選擇Tools->BurnFirmware2）燒錄固件對話框?qū)⒈粡棾?，在burn_addr選項(xiàng)中選擇0x1000，在FirmwareChoose選項(xiàng)中選中Users，點(diǎn)擊Choose按鈕，從本地目錄中選擇要燒錄的固件32通過uPyCraft燒錄固件3）選中待燒錄的固件后，點(diǎn)擊OK將開始燒錄固件，并彈出如下窗口顯示進(jìn)度：4）固件燒錄完成后，該窗口自動(dòng)關(guān)閉，返回uPyCraft主界面；同時(shí)，Skids設(shè)備將自動(dòng)重啟5）Skids重啟后會與uPyCraft斷開連接，用戶重新在主菜單Tools->Serial中選擇對應(yīng)的串口進(jìn)行連接33運(yùn)行Python文件如果要執(zhí)行Skids上的某個(gè)Python文件，選中該文件后，點(diǎn)擊鼠標(biāo)右鍵，在彈出菜單中選擇Run，即可執(zhí)行該文件34運(yùn)行Python文件如果要執(zhí)行PC本地的某個(gè)Python文件可以用以下方法將該文件拖拽到device下可以直接下載到Skids上并自動(dòng)運(yùn)行將該文件拖拽到uPyCraft的編輯區(qū)，然后選擇Tools->DownloadAndRun或點(diǎn)擊右側(cè)工具欄的DownloadAndRun按鈕即可如上圖所示，main.py文件將被下載到Skids并執(zhí)行；在Device列表中可以看到main.py文件（因?yàn)橐呀?jīng)被下載Skids上），最好是在workspace中下載運(yùn)行需要執(zhí)行的py。35運(yùn)行Python文件如果要執(zhí)行PC本地的某個(gè)Python文件，選中該文件后，也可以直接將文件拖拽至device列表中，則該文件會被自動(dòng)下載到Skids然后在device的文件列表中，選中該文件，在鼠標(biāo)右鍵的彈出菜單中選擇Run即可執(zhí)行該文件36終止Python文件的運(yùn)行如果終止正在運(yùn)行的Python程序，則點(diǎn)擊右側(cè)工具欄的Stop按鈕即可37uPyCraft的語法檢查代碼編輯完后可以點(diǎn)擊工具欄的SyntaxCheck按鈕對程序進(jìn)行語法檢查（注意：只會檢查語法，不會對程序邏輯做檢查），并可在終端框中看到打印信息。如果程序語法正確，則只打印“syntaxfinish”信息，否則還會打印出錯(cuò)誤信息，目錄ContentsSuccessWords38第四部分Skids文件結(jié)構(gòu)39Skids的主要文件boot.py：開發(fā)板啟動(dòng)時(shí)將執(zhí)行這個(gè)該腳本，通常在該腳本中設(shè)置開發(fā)板的主要參數(shù)。main.py：python主程序的腳本文件，在boot.py運(yùn)行后被執(zhí)行。如果main.py不存在，則boot.py執(zhí)行完成后，MCU處于空閑狀態(tài)其它Python文件

：python程序文件，由main.py調(diào)用運(yùn)行或者通過uPyCraft手動(dòng)運(yùn)行40設(shè)置Skids的開機(jī)啟動(dòng)程序假定Skids開機(jī)后要自動(dòng)執(zhí)行snake.py選擇Device列表中的snake.py，在鼠標(biāo)右鍵彈出菜單中選擇Rename在彈出的對話框中將文件名改為main.py，然后點(diǎn)擊OK切換Skids電源開關(guān)，重啟啟動(dòng)Skids41開機(jī)啟動(dòng)貪吃蛇游戲目錄ContentsSuccessWords42第五部分第一個(gè)Python程序43Skids的在線開發(fā)作為一個(gè)快捷開發(fā)平臺，Skids支持程序的在線編寫和執(zhí)行通過uPyCraft，可以很方便地在Skids環(huán)境下進(jìn)行Python程序開發(fā)和運(yùn)行，以及查看運(yùn)行結(jié)果uPyCraft支持兩種方式的程序開發(fā)：創(chuàng)建擴(kuò)展名為.py的文件，編寫程序，將文件下載到Skids并執(zhí)行在終端框中輸入代碼行，按回車鍵直接運(yùn)