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ESP32+MicroPython 物联网单片机的开发入门

促天科技 2025-04-21 21:03 0 0条评论

一、ESP32+MicroPython 物联网单片机的开发入门

ESP32,一个深受物联网爱好者喜爱的芯片模块,集Wi-Fi与蓝牙于一体,激发了我探索新领域的兴趣,我决定将其作为入门物联网单片机的首选。尽管我对硬件知识了解不多,但通过查阅资料,了解到ESP32支持Arduino和MicroPython两种简化开发方式,我选择后者,因其更符合我作为软件工程师的实验需求。

搭建环境方面,我借助了一些在线教程,其中Thonny、uPycraft等开发工具提供了便捷的操作。然而,我倾向于使用更为原始的方法,直接通过命令行搭建,这更能满足我探索新领域的兴趣。

以下是ESP32+MicroPython开发入门的完整流程:

1. 购买ESP32板子

在各大线上平台,你可以轻松找到价格在20元左右的入门级ESP32板子。

2. 下载MicroPython固件

访问MicroPython官方网站,找到适合ESP32模组的固件版本,下载并获取ESP-IDF v3.x版本。该版本支持蓝牙功能。

3. 刷入固件

刷入固件需要使用esptool.py工具。首先,确保ESP32模组与电脑通过USB连接,运行擦除flash命令,并使用esptool.py刷入下载的固件。

若刷固件过程中遇到报错,建议在命令中加入波特参数--baud 115200,以确保正常刷入。

4. 连接串口进入交互式编程界面

刷固件成功后,ESP32将通过串口进入交互式编程界面,你可以在不依赖额外工具的情况下,使用screen命令连接并编程。

为确保正常显示,需指定波特率参数115200。

5. 编程与文件管理

通过交互式(REPL)编写代码,满足简单的实验需求。对于更复杂的功能,编写并运行py脚本,使用ampy工具上传或下载python文件。MicroPython会自动执行boot.py和main.py文件,其中boot.py通常为模组启动脚本,而main.py则用于存放用户编写的代码。

遇到文件上传错误时,调整boot.py中的代码加入适当的delay参数,直到程序成功运行。

总结

ESP32+MicroPython的开发入门流程相对简单,但借助Thonny等IDE工具和MicroPython的开发库,可以显著简化这一过程。通过上述步骤,你将成功搭建ESP32的开发环境,开始探索物联网世界的奇妙之旅。

二、如何开发物联网应用程序

通过使用ThingWorx所有数据的处理,OnFarm减少了大量的web控制面板的工作,只需通过ThingWorx的API就能连接到数据上了。

该公司聘请了一位开发人员来通过JavaScript编写连接器,允许新传感器与ThingWorx平台通信。这一代码置于ThingWorx内部。另外,该公司还聘请了四位开发人员进行OnFarm web应用前端的开发,大部分的编程工作使用了 Bootstrap、AngularJS和JavaScript。这个前端通过RESTful API可以连接到后面的ThingWorx上。这个过程非常简单,让人能够专注于前端使用数据进的数据性能和灵活性。

目前,OnFarm收集的数据来自在于5,000多种客户的“事物”,每个月收集大约7百万条数据。这一数据以每年30%的速度在增长。所有的预构建平台还有一个好处是就它的可扩展性,现已经经过验证。这很重要,因为物联网应用程序相对较新。如果物联网可以像许多人期望的那样获得成功,然后像OnFarm这样的应用程序供应商可能需要每年以非常快的速度来扩展他们的产品。

三、如何实现物联网

从物联网的定义及各类技术所起的作用来看,物联网的关键核心技术应该是无线传感器网络(WSN)技术,主要原因是:WSN技术贯穿物联网的全部三个层次,是其它层面技术的整合应用,对物联网的发展有提纲挈领的作用。WSN技术的发展,能为其它层面的技术提供更明确的方向。 以下是实现物联网的五大核心技术: 核心技术之感知层:传感器技术、e58685e5aeb射频识别技术、二维码技术、微机电系统和GPS技术 1.传感器技术 传感技术同计算机技术与通信技术一起被称为信息技术的三大技术。从仿生学观点,如果把计算机看成处理和识别信息的“大脑”,把通信系统看成传递信息的“神经系统”的话,那么传感器就是“感觉器官”。微型无线传感技术以及以此组件的传感网是物联网感知层的重要技术手段。 2.射频识别(RFID)技术 射频识别(Radio Frequency Identification,简称RFID)是通过无线电信号识别特定目标并读写相关数据的无线通讯技术。在国内,RFID已经在身份证、电子收费系统和物流管理等领域有了广泛应用。 RFID技术市场应用成熟,标签成本低廉,但RFID一般不具备数据采集功能,多用来进行物品的甄别和属性的存储,且在金属和液体环境下应用受限,RFID技术属于物联网的信息采集层技术。 3.微机电系统(MEMS) 微机电系统是指利用大规模集成电路制造工艺,经过微米级加工,得到的集微型传感器、执行器以及信号处理和控制电路、接口电路、通信和电源于一体的微型机电系统。MEMS技术属于物联网的信息采集层技术。 4.GPS技术 GPS技术又称为全球定位系统,是具有海、陆、空全方位实时三维导航与定位能力的新一代卫星导航与定位系统。GPS作为移动感知技术,是物联网延伸到移动物体采集移动物体信息的重要技术,更是物流智能化、智能交通的重要技术。 核心技术之信息汇聚层:传感网自组网技术、局域网技术及广域网技术 1.无线传感器网络(WSN)技术 无线传感器网络(Wireless Sensor Network,简称WSN)的基本功能是将一系列空间分散的传感器单元通过自组织的无线网络进行连接,从而将各自采集的数据通过无线网络进行传输汇总,以实现对空间分散范围内的物理或环境状况的协作监控,并根据这些信息进行相应的分析和处理。 WSN技术贯穿物联网的三个层面,是结合了计算、通信、传感器三项技术的一门新兴技术,具有较大范围、低成本、高密度、灵活布设、实时采集、全天候工作的优势,且对物联网其他产业具有显著带动作用。 2.Wi-Fi Wi-Fi(Wireless Fidelity,无线保真技术)是一种基于接入点(Access Point)的无线网络结构,目前已有一定规模的布设,在部分应用中与传感器相结合。Wi-Fi技术属于物联网的信息汇总层技术。 3.GPRS GPRS(General Packet Radio Service,通用分组无线服务)是一种基于GSM移动通信网络的数据服务技术。GPRS技术可以充分利用现有GSM网络,目前在很多领域有广泛应用,在物联网领域也有部分应用。GPRS技术属于物联网的信息汇总层技术。

核心技术之传输层:通信网、互联网、3G网络、GPRS网络、广电网络、NGB 1.通信网 通信网是一种使用交换设备、传输设备,将地理上分散用户终端设备互连起来实现通信和信息交换的系统。通信最基本的形式是在点与点之间建立通信系统,但这不能称为通信网,只有将许多的通信系统(传输系统)通过交换系统按一定拓扑结构组合在一起才能称之为通信。也就是说,有了交换系统才能使某一地区内任意两个终端用户相互接续,才能组成通信网。 2.3G网络 3G是英文the 3rd Generation的缩写,指第三代移动通信技术。相对第一代模拟制式手机(1G)和第二代GSM、CDMA等数字手机,第三代手机(3G)是指将无线通信与国际互联网等多媒体通信结合的新一代移动通信系统。 3.GPRS网络 这是一种基于GSM系统的无线分组交换技术,提供端到端的、广域的无线IP连接。通俗的讲,GPRS是一项高速数据处理的科技,方法是以“分组”的形式传送资料到用户手上。虽然GPRS是作为现有GSM网络向第三代移动通信演变的过渡技术,但是它在许多方面都具有显著的优势。 4.广电网络 广电网通常是各地有线电视网络公司(台)负责运营的,通过HFC(光纤+同轴电缆混合网)网向用户提供宽带服务及电视服务网络,宽带可通过CableModem连接到计算机,理论到户最高速率38M,实际速度要视网络情况而定。 5.NGB广域网络 中国下一代广播电视网(NGB)是以有线电视数字化和移动多媒体广播(CMMB)的成果为基础,以自主创新的“高性能带宽信息网”核心技术为支撑,构建适合我国国情的、三网融合的、有线无线相结合的、全程全网的下一代广播电视网络。 核心技术之运营层:专家系统、云计算、API接口、客户管理、GIS、ERP 1.企业资源计划(ERP) ERP是指建立在信息技术基础上,以系统化的管理思想,为企业决策层及员工提供决策运行手段的管理平台。ERP技术属于物联网的信息处理层技术。 2.专家系统(Exper System) 专家系统是一个含有大量的某个领域专家水平的知识与经验,能够利用人类专家的知识和经验来处理该领域问题的智能计算机程序系统。属于信息处理层技术。 3.云计算 云计算概念间由Google提出的,这是一个美丽的网络应用模式,是指IT基础设施的交付和使用,通过网络以按需、易扩展的方式获得所需的资源。 核心技术之应用层:垂直行业应用、系统集成、资源打包 应用层主要是根据行业特点,借助互联网技术手段,开发各类的行业应用解决方案,将物联网的优势与行业的生产经营、信息化管理、组织调度结合起来,形成各类的物联网解决方案,构建智能化的行业应用。如交通行业,涉及的就是智能交通技术;电力行业采用的是智能电网技术;物流行业采用的智慧物流技术等。行业的应用还要更多涉及系统集成技术、资源打包技术等。

参考资料www.wulianwang360.com