单片机Python开发实战：MicroPython方案与入门指南

你可能也好奇过：Python 语言如此流行，为什么在单片机开发领域却鲜少见到它的身影？那么，单片机到底能不能用 Python 来开发呢？

答案是：单片机本身并不能直接运行标准的 Python 程序，但可以借助 MicroPython 的支持来实现用 Python 语法进行开发。

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，并经过深度优化，以便能在微控制器上流畅运行。MicroPython 在保留 Python 语言特有的易读性和开发灵活性的同时，极大地优化了代码体积和执行效率，从而适配了内存与处理能力都有限的微控制器平台。

例如，你可以使用如下简洁的 MicroPython 代码来操作 I2C 总线：

from machine import Pin, I2C

# 创建一个 I2C 总线
i2c = I2C(scl=Pin('X1'), sda=Pin('X2'))

# 扫描总线上连接的设备
dev_list = i2c.scan()

# 向设备写入并读取数据
i2c.writeto(0x42, b'4')
data = i2c.readfrom(0x42, 4)

# 内存级数据交换
i2c.writeto_mem(0x42, 0x12, b'')
data = i2c.readfrom_mem(0x42, 0x12, 2)

目前，MicroPython 在单片机与物联网开发领域已经相当流行，像 Raspberry Pi（树莓派）、Arduino、ESP32 等众多主流 MCU 平台都已支持使用 MicroPython 进行开发，大大降低了嵌入式开发的入门门槛。

关于 MicroPython

MicroPython 是一种精益高效的 Python 3 编程语言实现，包含 Python 标准库的一个小子集，并针对在微控制器和受限环境中运行进行了优化。

它本质上是一个用 C 语言编写的完整 Python 3 软件实现，其核心目标就是在微控制器硬件上运行。它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。除了包含选定的核心 Python 库外，MicroPython 还提供了允许程序员访问底层硬件的模块。

官方网站：https://micropython.org/

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 开发需要什么条件？

网上讨论的条件有很多，但归根结底，最主要的限制在于单片机的性能（主频）和内存（RAM），当然也包括存储程序的 Flash 容量。

根据 MicroPython 官网给出的信息，其运行的基本条件是：16KB RAM 和 256KB Flash。

至于操作系统、丰富的外设等，都不是运行 MicroPython 的必要条件。

现状与展望

尽管使用 MicroPython 开发单片机的生态正在逐步成熟，但市场需求仍是主要导向。目前，在工业级、对性能和资源有严苛要求的单片机开发中，C 语言仍然是绝对的主力军。这是因为 C 语言能提供对硬件最直接、最高效的控制，而这正是许多 计算机基础 层面的嵌入式开发所必需的。

然而，对于快速原型验证、教育学习、以及一些对开发效率要求高于极致性能的物联网应用场景，MicroPython 无疑是一个极具吸引力的选择。它让更多熟悉 Python 的开发者能够轻松踏入嵌入式世界。

如果你想了解更多关于嵌入式开发、Python 应用或其他技术话题的深入讨论，欢迎来到 云栈社区 与更多开发者交流心得。