为DC-01开发板移植MicroPython

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前言

想想自己为啥很长时间都没有写博客了，可能是写报告写的有点叛逆了，简称“恐报征”。本来就是自己做笔记，为啥为难自己呢？

关于这个板子

由于“信息系统设计”课程，老师定了一批全新的开发板，基本没有什么社区可以参考，除了厂家的一些样例程序，再无其他。可是这个板子搭载的也是STM32F407这样的高端处理器。总还是有一些高级的玩法。

由于前期不知道为啥Wifi模块自杀了，老师也给我换了新的，不过实在无法理解这个大而全的板子设计工程师的脑回路，全集成在一张板子上，可能是没有考虑到故障排除和维修的成本了，不过也可能是我多虑了，毕竟人家公司可是真金白银的花钱在研制了，再怎么说也总比拿钱去炒房有经济效益。

全家福

折腾MircoPython

实在是被这个辣鸡Wifi模块搞害怕了，直接基于模板开发容易陷入同质化的竞争，听了大佬的建议尝试一下用Python编写脚本，毕竟整点老师看不懂的东西容易博得欢心。

根据我搜索引擎专精的特性，解决问题分两步：找到一般解决方式；根据实际情况解决问题。

一般情况

直接搜索mircopython stm32移植找到一些看着还算靠谱的博客，总结如下：

  • 下载代码 —— 使用Git从Github仓库上宕下来就好了
  • 复制模板 —— 把ports/stm32/boards/STM32F4DISC拷一份，作为模板修改
  • 下载子模块 —— git submodule update --init
  • 编译 —— WSL环境make
  • 烧录 —— ST-Link

实际情况

毕竟这块板子非等闲之辈，怎么可能直接可以用呢？

针脚定义

各个阵脚的定义，到处全局搜索，查看需要定义的宏，还有就是可以使用的宏。分别定义好。

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#define MICROPY_HW_BOARD_NAME       "DC-01"
#define MICROPY_HW_MCU_NAME         "STM32F407"

#define MICROPY_HW_HAS_SWITCH       (0)
#define MICROPY_HW_HAS_FLASH        (1)
#define MICROPY_HW_ENABLE_RNG       (1)
#define MICROPY_HW_ENABLE_RTC       (1)
#define MICROPY_HW_ENABLE_DAC       (1)
#define MICROPY_HW_ENABLE_USB       (0)

// HSE is 8MHz
#define MICROPY_HW_CLK_PLLM (8)
#define MICROPY_HW_CLK_PLLN (336)
#define MICROPY_HW_CLK_PLLP (RCC_PLLP_DIV2)
#define MICROPY_HW_CLK_PLLQ (7)

// UART config
#define MICROPY_HW_UART1_TX     (pin_A9)
#define MICROPY_HW_UART1_RX     (pin_A10)
// #define MICROPY_HW_UART2_TX     (pin_A2)
// #define MICROPY_HW_UART2_RX     (pin_A3)
#define MICROPY_HW_UART3_TX     (pin_B10)
#define MICROPY_HW_UART3_RX     (pin_B11)
#define MICROPY_HW_UART4_TX     (pin_C10)
#define MICROPY_HW_UART4_RX     (pin_C11)
#define MICROPY_HW_UART5_TX     (pin_C12)
#define MICROPY_HW_UART5_RX     (pin_D2)
#define MICROPY_HW_UART6_TX     (pin_C6)
#define MICROPY_HW_UART6_RX     (pin_C7)

#define MICROPY_HW_UART_REPL        PYB_UART_5
#define MICROPY_HW_UART_REPL_BAUD   115200

// I2C busses
// #define MICROPY_HW_I2C1_SCL (pin_B6)
// #define MICROPY_HW_I2C1_SDA (pin_B7)
// #define MICROPY_HW_I2C2_SCL (pin_B10)
// #define MICROPY_HW_I2C2_SDA (pin_B11)

// SPI busses
#define MICROPY_HW_SPI1_NSS  (pin_A15)
#define MICROPY_HW_SPI1_SCK  (pin_B3)
#define MICROPY_HW_SPI1_MISO (pin_B4)
#define MICROPY_HW_SPI1_MOSI (pin_B5)

// CAN busses
#define MICROPY_HW_CAN1_TX (pin_A13)
#define MICROPY_HW_CAN1_RX (pin_A12)
// #define MICROPY_HW_CAN2_TX (pin_B13)
// #define MICROPY_HW_CAN2_RX (pin_B12)

// USRSW is pulled low. Pressing the button makes the input go high.
#define MICROPY_HW_USRSW_PIN        (pin_A0)
#define MICROPY_HW_USRSW_PULL       (GPIO_NOPULL)
#define MICROPY_HW_USRSW_EXTI_MODE  (GPIO_MODE_IT_RISING)
#define MICROPY_HW_USRSW_PRESSED    (1)

// LEDs
#define MICROPY_HW_LED1             (pin_F9)
#define MICROPY_HW_LED2             (pin_F10)
#define MICROPY_HW_LED_ON(pin)      (mp_hal_pin_low(pin))
#define MICROPY_HW_LED_OFF(pin)     (mp_hal_pin_high(pin))

// USB config
#define MICROPY_HW_USB_FS              (MICROPY_HW_ENABLE_USB)
#define MICROPY_HW_USB_MSC             (0)
#define MICROPY_HW_USB_HID             (0)
#define USBD_CDC_RX_DATA_SIZE          (256)
#define USBD_CDC_TX_DATA_SIZE          (256)

// Bluetooth config
#define MICROPY_HW_BLE_UART_ID       (PYB_UART_1)
#define MICROPY_HW_BLE_UART_BAUDRATE (115200)

// Ethernet via RMII
#define MICROPY_HW_ETH_MDC          (pin_C1)
#define MICROPY_HW_ETH_MDIO         (pin_A2)
#define MICROPY_HW_ETH_RMII_REF_CLK (pin_A1)
#define MICROPY_HW_ETH_RMII_CRS_DV  (pin_A7)
#define MICROPY_HW_ETH_RMII_RXD0    (pin_C4)
#define MICROPY_HW_ETH_RMII_RXD1    (pin_C5)
#define MICROPY_HW_ETH_RMII_TX_EN   (pin_G11)
#define MICROPY_HW_ETH_RMII_TXD0    (pin_G13)
#define MICROPY_HW_ETH_RMII_TXD1    (pin_G14)
#define MICROPY_HW_ETH_REST         (pin_D3)

编译遇到如下问题：

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eth.c:38:25: fatal error: lwip/etharp.h: No such file or directory
 #include "lwip/etharp.h"
                         ^
compilation terminated.
network_lan.c:34:24: fatal error: lwip/netif.h: No such file or directory
 #include "lwip/netif.h"
                        ^
compilation terminated.
../../py/mkrules.mk:88: recipe for target 'build-HIBOARD/genhdr/qstr.i.last' failed

参照其他的开启了ETH的板子配置文件，得知由于没有启动这个库的编译开关，所以出错。在板子目录下的Makefile里添加MICROPY_PY_LWIP = 1开启就可以了。

编译遇到如下问题：

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boards/HIBOARD/mpconfigboard.h:59:38: error: 'pin_F9' undeclared here (not in a function)
 #define MICROPY_HW_LED1             (pin_F9)
                                      ^
led.c:54:26: note: in expansion of macro 'MICROPY_HW_LED1'
     {{&pyb_led_type}, 1, MICROPY_HW_LED1},
                          ^~~~~~~~~~~~~~~
boards/HIBOARD/mpconfigboard.h:60:38: error: 'pin_F10' undeclared here (not in a function)
 #define MICROPY_HW_LED2             (pin_F10)
                                      ^
led.c:56:26: note: in expansion of macro 'MICROPY_HW_LED2'
     {{&pyb_led_type}, 2, MICROPY_HW_LED2},
                          ^~~~~~~~~~~~~~~
../../py/mkrules.mk:63: recipe for target 'build-HIBOARD/led.o' failed
make: *** [build-HIBOARD/led.o] Error 1

反过头去了解了一下，发现针脚需要先在pins.csv里定义，遂全部按照PA1这样定义，后发现可以重复定义，把一些特殊的GPIO定义上特殊的名字，问题解决。

再次编译，有遇到如如下问题：

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build-HIBOARD/frozen_content.c:137:5: error: redeclaration of enumerator 'MP_QSTR_SOL_SOCKET'
     MP_QSTR_SOL_SOCKET,
     ^~~~~~~~~~~~~~~~~~
In file included from ../../py/obj.h:33:0,
                 from ../../py/objint.h:30,
                 from build-HIBOARD/frozen_content.c:15:
build-HIBOARD/genhdr/qstrdefs.generated.h:834:6: note: previous definition of 'MP_QSTR_SOL_SOCKET' was here
 QDEF(MP_QSTR_SOL_SOCKET, (const byte*)"\x0f\xdf\x0a" "SOL_SOCKET")
      ^
../../py/qstr.h:41:23: note: in definition of macro 'QDEF'
 #define QDEF(id, str) id,

然后去看了build-HIBOARD/genhdr/qstrdefs.generated.h发现并没有这一行代码，遇事不决清一波缓存，问题解决。

至此，编译成功。

以太网模块适配

上版测试后发现，以太网模块无法驱动，对照其他的官方支持板子的电路图，查看接线区别。发现一根本来应该使用硬件控制的，日常拉高的重置接口，在这个板子上直接接到了GPIO的一个口。

为了发现这个错误可以说是煞费苦心了，在MicroPython代码中添加调试输出，疯狂参照官方给的Rj45使用样例的逻辑修改模块，对照着令人眼瞎的接线图，发现了这一个需要拉高的操作。

修改ports\stm32\eth.c文件，在eth_mac_init函数的开始添加拉高操作：

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#ifdef MICROPY_HW_ETH_REST
    GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;

    GPIO_InitStructure.Pin = MICROPY_HW_ETH_REST->pin_mask;
    GPIO_InitStructure.Speed = GPIO_SPEED_FREQ_VERY_HIGH;
    GPIO_InitStructure.Mode = GPIO_MODE_OUTPUT_PP;
    GPIO_InitStructure.Pull = GPIO_NOPULL;

    HAL_GPIO_Init(MICROPY_HW_ETH_REST->gpio, &GPIO_InitStructure);

    mp_hal_pin_low(MICROPY_HW_ETH_REST);
    mp_hal_delay_ms(50);
    mp_hal_pin_high(MICROPY_HW_ETH_REST);
#endif

成功点亮以太网接口。

其他模块

告辞，又不是不能用，虽然没定义了蓝牙的接口，还没时间搞。

最终结果

使用ampy这个工具上传http_server.py

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try:
    import usocket as socket
except:
    import socket

from network import LAN

CONTENT = b"""\
HTTP/1.0 200 OK
Hello #%d from MicroPython!
"""


def main(micropython_optimize=False):
    l = LAN()
    l.active(1)
    l.ifconfig(('192.168.0.4', '255.255.255.0', '192.168.0.1', '8.8.8.8'))
    s = socket.socket()
    # Binding to all interfaces - server will be accessible to other hosts!
    ai = socket.getaddrinfo("0.0.0.0", 8080)
    print("Bind address info:", ai)
    addr = ai[0][-1]
    s.setsockopt(socket.SOL_SOCKET, socket.SO_REUSEADDR, 1)
    s.bind(addr)
    s.listen(5)
    print("Listening, connect your browser to http://<this_host>:8080/")
    counter = 0
    while True:
        res = s.accept()
        client_sock = res[0]
        client_addr = res[1]
        print("Client address:", client_addr)
        print("Client socket:", client_sock)
        client_stream = client_sock.makefile("rwb")
        print("Request:")
        req = client_stream.readline()
        print(req)
        while True:
            h = client_stream.readline()
            if h == b"" or h == b"\r\n":
                break
            print(h)
        client_stream.write(CONTENT % counter)
        client_stream.close()
        client_sock.close()
        counter += 1
        print()


main()

访问http://192.168.0.4:8080得到结果：

截图

我觉得单凭这一块就可以交差了。

结尾

这个板子售价950+，买点就是“我们板子一应俱全”，感觉设计板子的人可能是这门课老师的学生，设计的板子和老师的报告有异曲同工之妙。