从裸片到MicroPython

简介：本文测试了基于MM32F3277下的MicroPython电路板设计。其中包含有SD卡接口，常用外设接口等。验证了现在的移植的MicroPython的对文件的基本操作功能。
关键词： MM32F3277，MicroPython，SD卡

01 设计背景

一、MM32F3277 MicroPython

利用MicroPython开发嵌入式，是在牺牲一定的性能的基础上增加了开发的灵活性。MicroPython的解释执行代码，可以将嵌入式底层的硬件差异性进行屏蔽。

在 制作测试MM32F3277-MicroPython最小电路板[1] 设计了基于MM32F3277的MicroPython的实验板。来自于灵动（MindMotion）的MM32F3277具有丰富的资源。经过测试一下两款不同的MicroPython的移植版本，都可以很好地运行。

调试来自于逐飞的MM32F3277移植有MicroPython开发板[2]
来自灵动的MM32F3277 MicroPython 实验板设计和软件测试[3]

二、SD卡接口

1、SD卡插座

根据 pyBoard v1.1-CN STM32F405RG单片机开发板 MicroPython编程[4] 板上的配置，它使用了 MICRO SD卡座迷你短体TF卡座带侦测脚内存卡槽 8P 高H2.6/3.0MM[5] 。这款SD卡组具有三种尺寸：

短体H2.6MM 不带有侦测脚；
短体H3.0MM 带有侦测脚；
短体H3.75MM 带有侦测脚；

▲ 图1.2.1 短体H2.6MM卡座尺寸

2、SD卡接口

根据OneOS（来自于SeekFree）的评估板上的SD卡接口设计，来设计基于MM32F3277的SD卡的接口。

由于这款主板上的SD卡已经在前面两个版本的MicroPython中得到的验证。

▲ 图1.2.2 SD 卡接口定义

根据上面卡槽的定义，可以知道SD卡的管脚定义顺序如下图所示：

▲ 图1.2.3 SD 卡以及卡槽的管脚顺序定义

根据 MM32F3277用户手册[6] 中关于管脚的定义，可以看到，SD卡的接口使用了MCU的 SDIO（安全数字输入输出接口），兼容 SD/SDIO/MMC的设备控制器，作为控制外部的SD/SDIO/MMC 卡通信接口。

▲ 图1.2.4 MM32F3277 端口功能定义

三、建立AD元器件库

根据前面给出的SD卡槽的数据，在AltumDesign中检查对应的元器件库。根据 MICRO SD卡座[8] 网页上给出的基本几何参数，设计AD中的元器件库。对于两旁的金属外壳固定焊盘的尺寸不详，通过图片测量到各部分的具体尺寸。

1、器件尺寸

▲ 图1.3.1 在图形上测量几何位置

2、器件封装

PCB封装名称 ：SD-H26MM

▲ 图1.3.2 元器件封装

3、器件原理图

原理图器件名称 ：MINI-SD

▲ 图1.3.3 原理图器件定义

02 设计测试

一、设计电路板

在MM32F3277 MicroPython 实验板设计和软件测试[4]基础上，增加SD卡座电路，设计测试电路。

1、原理图

▲ 图2.1.1 电路原理图

2、快速制版PCB

为了适合一分钟制版，如下设计了适应单面板制作的PCB。

▲ 图2.1.2 设计快速制版PCB

3、焊接电路板

下面是经过一分钟制版，焊接形成测试电路板。

▲ 图2.1.3 经过一分钟制板，焊接形成测试电路板

二、测试电路板

1、上电测试

施加+5V工作点，测量电路板上的3.3V稳压输出3.3V。静态耗电量大约：6mA左右。

2、下载MicroPython

使用 MM32-LINK[7] 将来自于灵动的MicroPython（2021-11-5版本）下载到MM32F3277中。

▲ 图2.2.1 下载MicroPython过程

3、测试MicroPython是否工作

（1）测试晶体信号

来自于灵动的MicroPython使用到外部的晶体时钟，所以应该能够测量在外部晶体上的8MHz晶体振荡信号。

▲ 图2.2.2 外部晶体上的振荡信号

（2）测量REPL上电串口信号

因为MicroPython在启动后，会在REPL端口输出版本信息，因此应该能够在UART1的TX测量输出信号。

▲ 图2.2.3 上电后在UART1的TX测量到的输出信号

（3）测量REPL

使用 STM32-Bootloader[8] 连接到REPL端口，测试REPL相互的操作。

▲ 图2.2.4 在STM32-BOOLOADER接收到的REPL的提示符

三、测试SD卡

1、存储与读取文件

在SD卡中预先存储 “test1.py” 文本文件。然后在 MicroPython进行读取。

如下是灵动苏勇演示对于文件的读取和写入的示例过程。

▲ 图2.3.1 苏勇给出的演示示例程序

（1）测试程序

from machine                
import Pinimport utimewith open('test.txt', 'w') as f:    
f.write('Hello SD file.')with open('test.txt', 'r') as f:    
print(f.read())

（2）测试结果

程序下载与执行过程，REPL界面显示如下：

Reset MicroPython...Wait for MicroPython come back...Download MicroPython : 24 lines/576 characters.Begin to download program...14Hello SD file.>>>

上面显示了写入SD file：14个字节，对应的 test.txt长度为14。紧接着读取其中的内容并显示。

（3）在Windows下读取SD卡

使用SD读写器，可以看到SD中存在着刚才有MicroPython写入的文件。

▲ 图2.3.2 Windows下查看SD卡内部的内容

2、测试其它SD卡

使用另外一款只有512MB的SD卡，测试在MicroPython下是否能够读取该卡中的内容。

▲ 图2.3.3 测试一个512M的SD卡

使用相同的程序，MicroPython显示如下信息：

Reset MicroPython...Wait for MicroPython come back...Download MicroPython : 24 lines/576 characters.Begin to download program...Traceback (most recent call last):  File "<stdin>", line 13, in <module>OSError: 19>>>

3、写入main.py

在SD存储 main.py，MicroPython上电后首先执行 main.py程序。

下面是main.py的测试内容：

from machine                
import Pinimport utimefor _ in range(10):    
print(_)    
utime.sleep_ms(100)

写入SD卡那中。将SD卡插入测试 MicroPython小板：

▲ 图2.3.4 在SD卡中存储main.py

上电后，程序输出：

[Y] sdcard ready.[Y] file system on sdcard ready.[Y] run the main.py on disk ...0123456789[Y] done. 1MicroPython v1.16 on 2021-11-05; MB_F3270 with MM32F3277G7P>>>