MicroPython开发单片机：条件、优势与经典代码示例

你可能会感到好奇，既然Python如今在数据科学、Web开发等领域风生水起，为什么在单片机开发中却很少见到它的身影呢？那么，单片机到底能不能用 Python 来开发？

答案是肯定的，但需要借助一个关键角色：MicroPython。

单片机本身通常无法直接解释运行标准的 Python 程序，它的运行需要 MicroPython 固件的支持。MicroPython 是 Python 3 语言的一个精简而高效的实现，它专为微控制器（MCU）和资源受限的环境设计。它包含了 Python 标准库的一小部分，并经过了深度优化，以便在有限的存储和内存中流畅运行。

它保留了 Python 语言引以为傲的易读性和开发灵活性，同时通过优化代码体积和执行效率，成功地将 Python 带入了内存和处理能力都相对有限的微控制器世界。

例如，使用 MicroPython 操作 I2C 总线可以如此简洁：

from machine import Pin, I2C

# creat an I2C bus
i2c = I2C(scl=Pin('X1'), sda=Pin('X2'))

# scan for list of attached devices
dev_list = i2c.scan()

# write to and read from a device
i2c.writeto(0x42, b'4')
data = i2c.readfrom(0x42, 4)

# memory transactions
i2c.writeto_mem(0x42, 0x12, b'')
data = i2c.readfrom_mem(0x42, 0x12, 2)

凭借这些优势，MicroPython 在嵌入式领域已经积累了相当高的人气。如今，从树莓派 Pico、Arduino 到流行的 ESP32 系列，众多主流微控制器平台都已提供对 MicroPython 的官方或社区支持。

关于 MicroPython

MicroPython 是 Python 3 编程语言的完整软件实现，使用 C 语言编写，并针对在微控制器上运行进行了高度优化。

官网地址：https://micropython.org/

它是一个运行在微控制器硬件之上的完整 Python 编译器和运行时系统，为用户提供了一个交互式提示符（REPL），可以立即执行支持的命令。除了包含精选的核心 Python 库外，MicroPython 还提供了允许开发者访问底层硬件（如 GPIO、I2C、SPI）的模块。

MicroPython pyboard 是一块紧凑的电子电路板，它直接在裸机硬件上运行 MicroPython，为你提供了一个可用于控制各种电子项目的底层 Python 操作系统。

使用 MicroPython 开发单片机需要什么条件？

网上讨论的门槛很多，但归根结底，最主要的限制来自于微控制器本身的性能，尤其是 RAM（内存） 和 Flash（存储） 的容量。

根据 MicroPython 官方文档给出的参考条件，运行核心功能通常需要 约16KB的RAM和256KB的Flash空间。

至于操作系统、丰富的外设等，都不是运行 MicroPython 的必要条件。它本身就是一个轻量级的“操作系统”。

当前，围绕 MicroPython 进行单片机开发的生态正在逐步走向成熟，相关的库、教程和社区支持也日益丰富。然而，市场需求仍然是技术选型的核心导向。目前，在工业级、对实时性和资源消耗极其敏感的嵌入式产品开发中，C/C++ 凭借其无可比拟的执行效率和底层控制能力，依然是无可争议的主力军。

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