CircuitPython With Itsybitsy M4 Express 1: Setup: 9 Step

2024 نویسنده: John Day | [email protected]. آخرین اصلاح شده: 2024-01-30 08:54

برای کد نویسی تازه کار هستید؟ فقط از Scratch استفاده می کنید و می خواهید به زبانی متنی بروید که دسترسی آسان به محاسبات فیزیکی با LED ها ، سوئیچ ها ، نمایشگرها و حسگرها را ممکن می سازد؟ سپس این ممکن است برای شما باشد.

من متوجه شده ام که این سایت شامل دستورالعمل های زیادی در مورد برنامه نویسی با Arduinos با استفاده از Arduino IDE است ، اما تعداد کمی در مورد پایتون. من از سال 1968 آموزش برنامه نویسی می کنم. نسخه های مختلف در BASIC.

اخیراً بسیاری از مدارس در بریتانیا استفاده از پایتون را در دروس خود آغاز کرده اند ، زیرا دانش آموزان از کدگذاری "بلوک" با Scratch یا مشابه دستورات متنی حرکت می کنند. پایتون احتمالاً گامی آسان تر از استفاده از Arduino IDE است. کد CircuitPython را می توان به سادگی با ذخیره کد در برد توسعه مانند یک درایو USB اجرا کرد. من با موفقیت از پایتون برای محاسبات فیزیکی با کودکان 8 تا 11 ساله در باشگاه برنامه نویسی نوه ام در مدرسه ابتدایی استفاده کردم.

من تصمیم گرفتم به دلایل زیر از Itsybitsy M4 Express Adafruit برای این دستورالعمل ها استفاده کنم:

• ارزان - کمتر از 15 دلار (15 پوند)
• راه اندازی و برنامه ریزی آسان با CircuitPython (نسخه ای از پایتون که مناسب کسانی است که تازه وارد برنامه نویسی می شوند)
• پین های ورودی/خروجی دیجیتال - بازی با Blinkies بسیار سرگرم کننده است
• پین های آنالوگ - 12 بیت ADC و DAC - دقت بالا
• LED های قرمز و LED های RGB DotStar تعبیه شده است
• Neopixels را مستقیماً هدایت می کند
• I2C و SPI پشتیبانی می شود - برای سنسورها و نمایشگرها
• طیف گسترده ای از رانندگان در کتابخانه گسترده
• سریع و قدرتمند - فوق سریع ATSAMD51 Cortex M4 پردازنده با سرعت 120 مگاهرتز
• مقدار زیادی حافظه - 2 مگابایت حافظه فلش SPI برای کد CircuitPython یا فایل های داده
• پشتیبانی عالی از Adafruit با مستندسازی کامل ، راهنماها و انجمن راهنمای اینترنتی
• فقط به یک لپ تاپ یا رایانه قدیمی نیاز دارید - بدون مانیتور ، صفحه کلید ، منبع تغذیه یا موس.
• پس از تجربه کار با پایتون ، کاربر می تواند در همان برد به Arduino IDE تبدیل شود.

این اولین دستورالعمل نحوه تنظیم برد و اجرای اولین اسکریپت های شما را توضیح می دهد.

مرحله 1: آنچه برای شروع نیاز دارید

سخت افزار:

• Itsybitsy M4 Express (adafruit.com ، Pimoroni.com)
• کابل microUSB
• کامپیوتر - یک لپ تاپ قدیمی کار می کند
• آهن لحیم کاری
• لحیم کاری
• تخته نان
• نوار هدر زن (اختیاری)

نرم افزار:

ویرایشگر Mu

ویرایشگر Mu را از https://codewith.mu بارگیری کنید

آن را روی رایانه خود نصب کنید. بسیار آسان با دستورالعمل های کامل در سایت.

مرحله 2: بررسی کنید که CircuitPython نصب شده است

File Explorer را در رایانه خود باز کنید.

انتهای کوچک کابل USB را به کانکتور Itsybitsy وصل کنید.

سر دیگر کابل را به پورت USB رایانه وصل کنید.

شما باید یک درایو جدید به نام CIRCUITPY مشاهده کنید. (اگر نه ؛ سپس به صفحه UPDATE بروید.)

روی boot_out دوبار کلیک کنید و باید پیامی مانند این را ببینید:

Adafruit CircuitPython 3.1.1 در 2018-11-02 ؛ Adafruit ItsyBitsy M4 Express با samd51g19

این نشان می دهد که شما نسخه قدیمی CircuitPython را دارید زیرا ما در حال حاضر در نسخه 4 هستیم. این در حال حاضر خوب است ، ما بعداً نسخه را به روز می کنیم. Adafruit اغلب CircuitPython را بهبود می بخشد و به روز رسانی ها را منتشر می کند. نصب این به روز رسانی ها بسیار آسان است.

به پوشه اسناد خود بروید و یک پوشه جدید به نام Code-with-Mu در داخل آن ایجاد کنید.

ویرایشگر Mu را راه اندازی کنید

مرحله 3: استفاده از ویرایشگر Mu برای اولین برنامه خود

روی نماد سریال در بالای ویرایشگر کلیک کنید. با این کار باید پنجره REPL را در پایین صفحه باز کنید. در گوشه سمت چپ پایین باید Adafruit نوشته شود. مو تشخیص داده است که یک برد CircuitPython به رایانه متصل شده است.

اکنون می توانیم اولین برنامه یا فیلمنامه خود را بنویسیم. روی ماوس در پنجره بالا کلیک کنید و عبارت زیر را تایپ کنید:

چاپ ("سلام ، جهان!")

روی نماد ذخیره کلیک کنید. درایو CIRCUITPY را انتخاب کنید. در کادر عنوان main.py را تایپ کرده و روی دکمه ذخیره کلیک کنید.

این کار بزرگی می کند. اسکریپت شما در Itsybitsy با نام "main.py" ذخیره می شود. هر فایلی با این نام بلافاصله توسط هیئت مدیره اجرا می شود. خروجی از دستور چاپ در پنجره REPL پایین تر ظاهر می شود.

خط برنامه را به صورت زیر ویرایش کنید:

چاپ کنید ("\ n سلام ، برنامه نویس!") و روی نماد ذخیره کلیک کنید.

چند دستور چاپ مشابه اضافه کنید و کد جدید خود را اجرا کنید.

هنگام بارگذاری یک اسکریپت ، Itsybitsey خود را تماشا کنید. سبز چشمک زن DotStar در حالی که اسکریپت ذخیره شده و به GREEN برمی گردد ، قرمز می شود.

بیایید خطا کنیم ببینیم چه اتفاقی می افتد. فقط کاراکتر نقل قول نهایی را حذف کرده و دوباره اسکریپت را اجرا کنید. ویرایشگر خطا را نشان می دهد و خروجی نوع خطا - نحو - و شماره خط را نشان می دهد تا به شما در اصلاح خطا کمک کند. DotStar با تغییر رنگ خطا را نشان می دهد. اطلاعات بیشتر در این مورد در بخش بعدی.

اشتباه را تصحیح کنید و دوباره اسکریپت را اجرا کنید.

اکنون باید اسکریپت خود را در جایی امن ذخیره کنیم تا بعداً بتوانیم از آن استفاده کنیم.

روی برگه بالای اسکریپت خود دوبار کلیک کنید. به پوشه Code-with-Mu اسناد خود بروید و اسکریپت خود را با نام فایل مفید مانند FirstProg.py در آنجا ذخیره کنید. توجه داشته باشید که نام فایل و مسیر در انتهای ویرایشگر نشان داده شده است.

مرحله 4: اسکریپت دوم شما - پلک بزنید

اسکریپت را تایپ کنید ، آن را در CIRCUITPY به عنوان main.py ذخیره کرده و Yes را کلیک کنید تا جایگزین main.py قبلی شود.

(هنگام ذخیره در ItsyBitsy همیشه از نام فایل main.py برای اسکریپت خود استفاده کنید. سپس CircuitPython بلافاصله اسکریپت جدید را اجرا می کند.)

فیلمنامه چه کاری انجام می دهد:

• کتابخانه ها را برای نام پین روی برد وارد می کند ، زمان کنترل تاخیرها و کنترل پین های دیجیتال ،
• پین 13 را تنظیم می کند تا ولتاژهای خروجی را روی LED قرمز روی صفحه تنظیم کند
• یک حلقه بی پایان برای روشن و خاموش کردن LED اجرا می کند
• منتظر تاخیرهای کوتاه است تا LED چشمک بزند.

این فیلم نامه نظرات زیادی برای توضیح آنچه در جریان است دارد. نظرات با کاراکتر##شروع می شود. آنها برای استفاده انسان هستند تا به شما در یادآوری تفکرات آن زمان کمک کنند. فیلمنامه های خوب کامنت های زیادی دارند.

1. سعی کنید مقادیر را در دستور sleep () تغییر دهید.
2. LED را تا زمانی که خاموش است دوبار روشن نگه دارید.
3. اگر تاخیرها بسیار کوتاه باشد چه اتفاقی می افتد؟ (0.001 ثانیه)

روی برگه بالای اسکریپت خود دوبار کلیک کنید و با نام Blink.py در پوشه Code-with-Mu خود ذخیره کنید.

مرحله 5: به روز رسانی نسخه CircuitPython

به https://circuitpython.org/downloads در اینترنت بروید. روی تصویر Itsybitsy M4 Express (نه نسخه M0) کلیک کنید.

برای بارگیری فایل. UF2 روی دکمه بنفش کلیک کنید.

File Explorer را راه اندازی کرده و فایل. UF2 را پیدا کنید

Itsybitsy M4 Express خود را به پورت USB متصل کرده و درایو آن را - CIRCUITPY - پیدا کنید

روی دکمه کوچک تنظیم مجدد دوبار کلیک کنید و نام فایل باید از CIRCUITPY به ITSYM4BOOT تغییر کند. شما باید خیلی سریع دوبار کلیک کنید.

فایل UF2 را بکشید و روی درایو ITSYM4BOOT رها کنید. فایل UF2 در برد IBM4 کپی شده و نام درایو به CIRCUITPY باز می گردد.

درایو CIRCUITPY را انتخاب کرده و روی فایل boot_out دوبار کلیک کنید.

برای بررسی به روز بودن شماره نسخه جدید ، می توانید آن را بخوانید.

یک پوشه جدید در درایو CIRCUITPY با نام lib ایجاد کنید. برای نگه داشتن درایورها برای سنسورها و نمایشگرها ، در دستورالعمل های بعدی به این مورد نیاز خواهیم داشت.

ویرایشگر Mu را مجدداً راه اندازی کنید. فایل main.py خود را از IBM4 بارگذاری کرده و مجدداً در IBM4 ذخیره کنید. LED قرمز باید شروع به چشمک زدن کند.

اگر تنها روی دکمه بازنشانی کلیک کنید ، اسکریپت بارگذاری شده main.py دوباره راه اندازی می شود.

مرحله 6: REPL

پنجره پایین ویرایشگر ، که با نماد سریال روشن و خاموش شده است ، بسیار بیشتر از یک پنجره چاپ است.

"یک حلقه چاپ خواندنی (REPL) ، که به آن یک سطح تعاملی سطح بالا یا پوسته زبان نیز گفته می شود ، یک محیط برنامه نویسی رایانه ای ساده و تعاملی است که ورودی های تک کاربر (یعنی عبارات منفرد) را می گیرد ، آنها را ارزیابی می کند و نتیجه را برمی گرداند. برای کاربر ؛ برنامه ای که در محیط REPL نوشته شده است به صورت قطعه اجرا می شود. " (گوگل)

اساساً ، اگر یک عبارت پایتون را در REPL بنویسید ، آن را به یکباره اجرا می کند. بیایید آن را امتحان کنیم.

روی ماوس خود در پنجره REPL کلیک کنید.

در حین اجرای اسکریپت ، کلید را نگه دارید و روی (CTRL-C) ضربه بزنید. این کار اسکریپت شما را متوقف می کند.

برای ورود به REPL روی هر کلید ضربه بزنید و اعلان ">>>" ظاهر می شود.

چاپ را تایپ کنید (4 + 100)

بلافاصله پاسخ 104 می آید

به تصویر نگاه کنید و تعدادی از خودتان را امتحان کنید. (+، -، *، /، // و٪ را امتحان کنید)

این را امتحان کن:

>> تخته واردات

>> دیر (تخته)

['_class_' ، 'A0' ، 'A1' ، 'A2' ، 'A3' ، 'A4' ، 'A5' ، 'APA102_MOSI' ، 'APA102_SCK' ، 'D0' ، 'D1' ، 'D10' ، ' D11 '،' D12 '،' D13 '،' D2 '،' D3 '،' D4 '،' D5 '،' D7 '،' D9 '،' I2C '،' MISO '،' MOSI '،' RX ' ، 'SCK' ، 'SCL' ، 'SDA' ، 'SPI' ، 'TX' ، 'UART']

>>

این لیستی از اسامی پین موجود در برد IBM4 است

برای بازگشت به حالت عادی با راه اندازی مجدد نرم افزار فقط CTRL-D و main.py restarts را تایپ کنید.

اتصال برد شما قطع می شود

همیشه درایو CIRCUITPY را قبل از قطع شدن از کامپیوتر خارج کنید. هرگز آن را هنگام انتقال داده بیرون نکشید.

مرحله 7: قرار دادن روی پاها

سربرگ های مرد برای تخته بسیار طولانی هستند ، بنابراین 2 عدد از آنها را به طول مناسب بکشید/برش دهید.

آنها را به یک تخته نان فشار دهید ، IBM4 را در بالای آن قرار دهید و روی آنها لحیم کنید. مطمئن شوید که تخته راه درستی است! (تراشه در بالا)

هدرهای مردانه را در بالای صفحه قرار ندهید. من از یک نوار 5 سرصفحه زن در بالای صفحه استفاده می کنم تا بتوانم از همه پین ها استفاده کنم. برای نگه داشتن نوار هدر محکم و نزدیک به نقطه برش ، از یک نایب استفاده کنید. برای بریدن مرکز سوراخ از یک اره برقی تیز استفاده کنید - با برش اتصال کانکتور برنجی از بین می رود. لبه برش را برای ایجاد یک ظاهر مرتب - بدون شیار ، فایل کنید.

لحیم کاری روی پین ها کار سختی نیست. اگر قبلاً هرگز از لحیم کاری استفاده نکرده اید ، به دوره های آردوینو و الکترونیک نگاه کنید. قابلیت لحیم کاری به این معنی است که می توانید نسخه های طولانی مدت پروژه های خود را روی تخته نواری مرتب کرده و سپس از تخته نان مجدد استفاده کنید.

برای جلوگیری از داغ شدن بیش از حد صفحه ، پیشنهاد می کنم یک طرف و سپس طرف دیگر را نچسبانید. جاهای خالی بگذارید و بعداً پر کنید. یعنی پین 10 ، RX ، 2 ، A3 ، RS ، BAT ، 9 ، MI …… و غیره

مرحله 8: چراغ وضعیت CircuitPython RGB - برای پیدا کردن خطاها

ItsyBitsy M4 Express و بسیاری از بردهای دیگر M0 و M4 همگی دارای یک LED NeoPixel یا DotStar RGB هستند که وضعیت CircuitPython را نشان می دهد. در اینجا بین (C) و پین A0 قرار دارد.

در اینجا معنی رنگ و چشمک زدن است:

• سبز ثابت: code.py (یا code.txt ، main.py ، یا main.txt) در حال اجرا است
• تپش GREEN: code.py (و غیره) به پایان رسیده است یا وجود ندارد
• ثابت YELLOW در هنگام راه اندازی: (4.0.0-alpha.5 و جدیدتر) CircuitPython منتظر بازنشانی است تا نشان دهد که باید در حالت ایمن شروع شود
• تپش زرد: مدار پایتون در حالت ایمن است: خراب شد و راه اندازی مجدد شد
• ثابت WHITE: REPL در حال اجرا است
• آبی ثابت: boot.py در حال اجرا است

رنگ هایی با چندین چشمک زیر نشان دهنده استثناء پایتون است و سپس شماره خطای خطا را نشان می دهد. رنگ اولین فلاش نوع خطا را نشان می دهد:

• سبز: تورفتن خطا
• CYAN: SyntaxError
• WHITE: NameError
• نارنجی: OSError
• PURPLE: ValueError
• YELLOW: خطای دیگر

به دنبال آنها چشمک می زند که شماره خط ، از جمله مقدار مکان را نشان می دهد. فلاش های سفید هزاران مکان هستند ، آبی آبی صدها ، زردها ده ها مکان هستند و CYAN جای شخص است. به عنوان مثال ، یک خطا در خط 32 سه بار YELLOW و دو بار CYAN چشمک می زند. صفرها با فاصله تاریک بسیار طولانی نشان داده می شوند.

شمارش این موارد بسیار مشکل است. هنگام توسعه یک اسکریپت ، همیشه پنجره REPL را باز کنید و پیامهای خطا ، به انگلیسی ، در آنجا ظاهر می شود.

مرحله 9: آینده نگری - به شما

وقتی این دستورالعمل را شروع کردم ، انتظار داشتم که این اولین سری از کاوش های CircuitPython و Physical Computing باشد. برنامه من برای بعدی این است که ورودی و خروجی اصلی را با حساب ، LED ها ، کلیدها ، پتانسیومترها و دستورات ورودی پوشش دهم. همچنین روش ها و لیست های حلقه (آرایه ها) را پوشش می دهد.

قبل از نوشتن آن ، من درخواست بازخورد دارم ، تا بتوانم آن را برای مخاطب تنظیم کنم.

مواردی که دوست دارم بدانم عبارتند از:

• آیا سرعت خوب است؟
• آیا جزئیات بیش از حد ، خیلی کم است یا در مورد آن درست است؟
• آیا چند تمرین تمرینی می خواهید؟

به شما