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Maix Bit（K210）保姆级入门上手教程系列
Maix Bit（K210）保姆级入门上手教程—环境搭建 Maix Bit（K210）保姆级入门上手教程—自训练模型之云端训练 这是K210快速上手系列文章，主要内容是，介绍K210的基本外设的使用、通过简单介绍一两个基本的硬件使用来掌握K210的外设开发（K210GPIO使用教程、K210串口使用教程） 阅读本文的前提：读者具有基本的硬件认知，接触过类似STM32，C51，Arduino等。如果还没接触过类似硬件的，本文可能并不适合读者。 文章目录 Maix Bit（K210）保姆级入门上手教程系列 一、K210硬件基本介绍 二、GPIO使用简单教程 1、使用GPIO的前提知识 a：FPIOA b：fpioa_manager 2、GPIO外设使用 a：GPIO初探 b：GPIO简单进阶 三、UART使用简单教程 1、了解board_info 2、简单修改board_info 3、machine模块介绍 4、UART基本使用 a：基本函数介绍 b：简单的串口收发代码 b：串口收发代码控制LED 四、总结 五、参考资料 一、K210硬件基本介绍Maix py片上外设支持GPIO、I2C、PWM、I2S、SPI、UART、TIMER、WDT、network等（Maix py只是一个项目，移植到K210上面，他的功能是支持python开发，但使用到的硬件是K210）。 K210使用FPIOA (现场可编程 IO 阵列， Field Programmable Input and Output Array)技术，通过这个技术就可以让引脚随便设置为上面的功能等。如下图，引脚1既可以设为（映射）GPIO，也可以设为（映射）UART，也可以设为（映射）PWM。由于硬件是有限的，不能同时设为同一个硬件。比如有三个GPIO，引脚1使用了GPIO1，引脚2就不能够使用GPIO1。 简化图示： 这里和单片机那种是不一样的，单片机是某个引脚的功能是设计芯片的时候已经固定了，只能设为固定好的功能。比如STM32某个引脚已经被设为具有串口发送的功能。那这个引脚具有的功能除了基础的GPIO的功能外（每个引脚都具有），就只剩串口发送的功能可以设置。 我们已经知道了，任意一个引脚都可以设为（映射）为GPIO、UART等功能，那到到底可以设置什么功能？什么引脚又已经使用了一些功能？可以看官方的外设表，下面我就简单介绍会有什么功能。 可以映射为：JTAG、SPI0、UARTHS、RESV6、CLK_SP、GPIOHS、GPIO、UART、SPI、I2S、CMOS、TIMER，具体介绍可以看官网的外设表。 以下GPIOHS已经被使用，也就是GPIOHS4/5/27/28/29尽量不要使用这些功能。 GPIOHS 功能 描述 GPIOHS5 LCD_DC LCD 读写信号引脚 GPIOHS4 LCD_RST LCD 复位芯片脚 GPIOHS29 SD_CS SD 卡 SPI 片选 GPIOHS28 MIC_LED_CLK SK9822_DAT GPIOHS27 MIC_LED_DATA SK9822_CLK如果是使用到SD卡、sensor、LCD、REPL功能时，以下使用到以下外设功能和引脚都需要注意。 使用到设备 外设功能 使用引脚 SD SPI1_SCLK/SPI1_D0/SPI1_D1/GPIOHS29/SPI0_SS1 PIN25/PIN26/PIN27/PIN28/PIN29 LCD SPI0_SS3/SPI0_SCLK/GPIOHS30/GPIOHS31 PIN36/PIN37/PIN38/PIN39 sensor SCCB_SDA/SCCB_SCLK/CMOS_RST/CMOS_VSYNC/CMOS_PWDN/CMOS_HREF/CMOS_XCLK/CMOS_PCLK PIN40/PIN41/PIN42/PIN43/PIN44/PIN45/PIN46/PIN47 REPL UARTHS_RX/UARTHS_TX PIN4/PIN5基本引出引脚资源图，此图来自于官方文档 上面提到了我们可以随便设置引脚的功能，我们可以通过FPIOA这个模块来设置引脚映射。 设置引脚对应的外设功能 set_function(pin, func)pin： 引脚编号，取值 [0, 47]，具体看Maix bit资料下载：包含原理图和上面某些已经用到的引脚 func：这里功能具体看官方的外设功能设置 代码 from Maix import FPIOA # FPIOA模块 from fpioa_manager import fm # 注册芯片内部功能和引脚 LED_G=14 fpioa = FPIOA() #设置类 fpioa.set_function(LED_G, fm.fpioa.GPIOHS0) #设置引脚14为高速GPIO模式 b：fpioa_manager在Maix py中，我们通常不直接使用fpioa.set_function去设置引脚的功能，而是使用register(pin, func, force)这个函数来控制引脚分配 上面已经简单了解过FPIOA的功能了，但是有一个简单的模块能够帮助我们管理FPIOA，这个就是上面fm模块。 函数：引脚映射 register(pin, func, force)功能：将pin上的引脚映射为某个功能 参数介绍： pin: 功能映射引脚 function : 设置外设的功能 force: 强制分配，如果为True，则可以多次对同一个引脚注册;False则不允许同一引脚多次注册。这里的pin，官方文档并没有说是不是取值 [0, 47]，但我猜应该是的（参考官方set_function使用的例程和register使用的例程，pin的数值都一样），而且这个fm模块本身就是为了管理fpioa的，应该只能用到fpioa的功能。 这里function和set_function里的参数是一样的。也就是说set_function和register功能是类似的，前两个参数也是一样的。 函数：引脚释放 unregister(pin)功能：释放pin上绑定的功能 参数： pin，[0,47]返回值：无 简单的代码 from fpioa_manager import fm LED_G=14 fm.register(LED_G, fm.fpioa.GPIO0, force=True)#强制设置某个Pin14为GPIO0 fm.unregister(LED_G)#释放pin14绑定的GPIO0的功能更多具体的功能看官方文档 2、GPIO外设使用 a：GPIO初探GPIO是一个类，我们通常操作这个类来设则GPIO，高速GPIO同理 函数：申请一个GPIO类 class GPIO(ID, MODE, PULL, VALUE)功能：注册一个GPIO类 参数： GPIO ID：GPIOx，GPIOHSx，选择哪个GPIO MODE：GPIO模式，输入/输出，GPIO.IN/GPIO.OUT PULL：GPIO上下拉模式，上/下/不设置模式，GPIO.PULL_UP/GPIO.PULL_DOWN/GPIO.PULL_NONE VALUE：设置GPIO状态返回值：无 函数：设置GPIO状态 GPIO.value([value])功能：设置GPIO状态 参数：value可一设为1（高电平）/0（低电平） 返回值：如果value为空则返回当前GPIO状态 了解完基本的两个GPIO设置就可以点亮小灯了 让我们看原理图，查看LED接在那个引脚上面 从原理图可以知道：LED_B是接在IO14，LED_R是接在IO13，LED_G是接在IO12，而且可以知道当IO输出为低电平的时候小灯点亮。 简单例程： import utime #与系统时间有关模块 from Maix import GPIO #导入GPIO模块 from fpioa_manager import fm #导入管理FPIOA模块 # 效果，每隔1S亮灭 蓝灯 times=10 #亮灭10次 LED_B=14 #蓝灯IO定义 fm.register(LED_B,fm.fpioa.GPIO0) #注册引脚为GPIO0功能 led_r=GPIO(GPIO.GPIO0,GPIO.OUT)#操作设置GPIO模式 while times: utime.sleep_ms(500) #系统休眠0.5s led_r.value(0) #点亮 utime.sleep_ms(500) led_r.value(1) #熄灭 times=times-1 del led_r # 释放类 fm.unregister(LED_B) #释放LED_B绑定的GPIO0直接放到IDE上面就可以直接运行啦~ 这里GPIO进阶简单介绍通过中断触发GPIO，不包括GPIO唤醒的功能（Maix Py好像不支持），而且只有GPIOHS才支持中断触发。 函数：GPIO中断设置 GPIO.irq(CALLBACK_FUNC,TRIGGER_CONDITION,GPIO.WAKEUP_NOT_SUPPORT,PRORITY)功能：设置GPIO中断 参数介绍： CALLBACK_FUNC：回调函数，注意支持K210支持7个中断，而且共用一个中断管理器，也就是所设置的中断都触发同一个中断函数。可以在中断回调函数查看是哪个GPIO读取到的中断，具体看下面例程。 TRIGGER_CONDITION：触发方式。有上升沿触发/下降沿触发/上升沿下降沿都触发，GPIO.IRQ_RISING/GPIO.IRQ_FALLING/GPIO.IRQ_BOTH PRORITY：为中断优先级，可以设置1~7级别 返回值：无函数： GPIO关闭中断设置 GPIO.disirq()返回值：无 简单使用例程： import utime from Maix import GPIO from fpioa_manager import fm LED_B=14 #蓝灯IO定义 KEY=16 #开发板上RST的按键IO times=10 led_status=0 def test_irq(pin_num): print(pin_num) # pin_num GPIO 类，不是常规的Pin类 if pin_num==GPIO(0): # 判断不同GPIO 控制中断输入 global led_r global led_status if led_r.value()==0: # 读取LED引脚电平状态 led_r.value(1) else: led_r.value(0) fm.register(LED_B,fm.fpioa.GPIO0) #注册引脚为GPIO0功能 led_r=GPIO(GPIO.GPIO0,GPIO.OUT)#操作设置GPIO模式 fm.register(KEY, fm.fpioa.GPIOHS0) key = GPIO(GPIO.GPIOHS0, GPIO.IN, GPIO.PULL_NONE) key.irq(test_irq, GPIO.IRQ_RISING, GPIO.WAKEUP_NOT_SUPPORT,1) #print("Gpio irq test") while times: utime.sleep_ms(1000) # 在 3 秒内等待触发 times=times-1 key.disirq() # 禁用中断 fm.unregister(KEY)运行效果：点击开发板上RST，小灯状态转换 吐槽一句真的是服了官方的Sipeed 的文档，不全的，只说一部分，一些函数还得自己看芯片手册和官方的K210编程手册。 三、UART使用简单教程在了解UART的使用流程，就是引脚映射，使用相关类来控制UART的状态，UART这里先介绍一个board_info这个用户层面板级配置模块。 1、了解board_info这个board_info的作用就是帮助我们管理引脚，比如哪个引脚使用了，使用了什么功能，可以进行设置和查看。 在了解board_info之前，首先得下载配置board_info，固件里面原本就配置好，没修改的代码如下。这是使用javascript对象编写的文本，核心就是config这个的内容，我们先看到config 中的 board_info，我们要设置的就是这个，其他的不用改。 这里config的意思是： config对象包着type和board_info两个key，value，type是字符串类型，board_info是对象类型，board_info对象的属性全是整形 import json config = { "type": "bit", "board_info": { 'BOOT_KEY': 16, 'LED_R': 13, 'LED_G': 12, 'LED_B': 14, 'MIC0_WS': 19, 'MIC0_DATA': 20, 'MIC0_BCK': 18, } } cfg = json.dumps(config) print(cfg) try: with open('/flash/config.json', 'rb') as f: tmp = json.loads(f.read()) print(tmp) if tmp["type"] != config["type"]: raise Exception('config.json no exist') except Exception as e: with open('/flash/config.json', "w") as f: f.write(cfg) import machine machine.reset()看代码运行结果简单了解模块的作用： from board import board_info print(board_info.LED_R) print(board_info.LED_B) print(board_info.LED_G)输出数字：14、13、12 这里先简单修改board_info，设置UART发送和接受。 import json config = { "type": "bit", "board_info": { 'BOOT_KEY': 16, 'LED_R': 13, 'LED_G': 12, 'LED_B': 14, 'UART_TX': 1, 'UART_RX': 2, 'MIC0_WS': 19, 'MIC0_DATA': 20, 'MIC0_BCK': 18, } } cfg = json.dumps(config) print(cfg) try: with open('/flash/config.json', 'rb') as f: tmp = json.loads(f.read()) print(tmp) if tmp["type"] != config["type"]: raise Exception('config.json no exist') except Exception as e: with open('/flash/config.json', "w") as f: f.write(cfg) import machine machine.reset()将文件直接复制到IDE上面运行，IDE就会修改/flash/config.json中的配置文件（永久的），然后我们运行看看效果
我把文件拉到PC上面，修改写完就是下面的这个jsscript文件的内容，再把/flash/cofig.json删除，重新上传在改好的/flash/cofig.json文件，这里使用mpfs文件传送文件，当然IDE也是可以的。如果不懂，点这里包含mpfs基本安装和使用 实际上修改后的cofig.json里面的内容就是这个样子 { "board_info": { "LED_B": 14, "MIC0_DATA": 20, "LED_G": 12, "MIC0_BCK": 18, "BOOT_KEY": 16, "LED_R": 13, "MIC0_WS": 19, "UART_TX": 1, "UART_RX": 2 }, "type": "bit" }替换之后显示显示就正常了 mpfs [/flash]> cat config.json { "board_info": { "MIC0_DATA": 20, "MIC0_BCK": 18, "LED_B": 14, "MIC0_WS": 19, "LED_R": 13, "UART_TX": 1, "BOOT_KEY": 16, "LED_G": 12, "UART_RX": 2 }, "type": "bit" }通过以下代码测试获取到正确设置的值： from board import board_info print("\nboard_info.UART_TX is",board_info.UART_TX) print("board_info.UART_TX is",board_info.UART_RX)
特别注意，如果使用board_info这个模块，config.json文件可能会修改修改不了，需要自己手动替换文件内容。替换方式一般有两种，一种是直接在PC上修改源文件内容，然后拉进Maix Bit当中。另外一种是，写到flash外，比如sd卡，然后将sd卡中的文件移动到flash中 3、machine模块介绍machine模块是运行操作K210上硬件的库，这个库支持PWM、I2S、SPI、UART、Timer、WDT、network的访问。 不过我看例程下来，通过这个库操作硬件是方便了，但是并没有单片机灵活，有利有弊吧。 常用的machine函数介绍： machine.reset()函数功能：重置设备，类似重启功能 构造函数： machine.xxx()，xxx可以为PWM、I2S、SPI、UART、Timer、WDT例如: from machine import WDT wdt0 = WDT(id=1, timeout=4000, callback=on_wdt, context={}) # 申请一个看门狗类 from machine import UART uart = UART(uart,baudrate,bits,parity,stop,timeout, read_buf_len) # 申请一个串口类 4、UART基本使用这里仅仅是利用USB转串口模块，将PC与Maix bit通过串口进行连接，用到的之前配置好的config.json文件。 如果识别不了串口，连接好线之后发现识别不了串口，可能是驱动没装好，自己看看自己的USB转串口模块用的什么芯片，然后装上对于的驱动，比如CH340/CH341。 a：基本函数介绍函数：串口构造 UART(uart,baudrate,bits,parity,stop,timeout, read_buf_len)功能：申请一个UART 参数介绍： uart：串口号，UART.UART1，UART.UART2等， 具体看官方附录表有什么外设可以使用 bits：UART 数据宽度，支持 5/6/7/8 (默认的 REPL 使用的串口（UARTHS）只支持 8 位模式)， 默认 8 parity: 奇偶校验位，支持 None,machine.UART.PARITY_ODD,machine.UART.PARITY_EVEN （默认的 REPL 使用的串口（UARTHS）只支持 None）， 默认 None stop: 停止位， 支持 1， 1.5, 2， 默认 1 timeout: 串口接收超时时间 read_buf_len： 串口接收缓冲，串口通过中断来接收数据，如果缓冲满了，将自动停止数据接收返回值：无 函数：读取串口缓冲区数据 uart.read(num)功能：读取串口缓冲区数据 参数： num为读取的大小，单位bype返回值：返回读取到的内容，类型是bype 函数：串口写入数据 uart.write(buf)参数： buf为往串口写入的内容 返回值：写入的数据量函数：注销串口 uart.deinit()参数：无 返回值：无 b：简单的串口收发代码 from machine import UART from board import board_info from fpioa_manager import fm # 收发次数 rece_time = 3 # 引脚映射 fm.register(board_info.UART_TX, fm.fpioa.UART1_TX, force=True) # UART_TX是PIN1 fm.register(board_info.UART_RX, fm.fpioa.UART1_RX, force=True) # UART_RX是PIN2 uart_1 = UART(UART.UART1, 115200, 8, 0, 0, timeout=1000, read_buf_len=4096) # 申请串口 print("UART TX/RX TEST ON") while rece_time: read_data=uart_1.read() if read_data:# 判断是否读取到数据 read_str = read_data.decode('utf-8') uart_1.write(read_str+"\n")# 将读取到的数据+\n发送到上位机 rece_time=rece_time-1 print("UART TX/RX TEST OFF") uart_1.deinit() del uart_1运行结果： 由于涉及到数据的收发与处理，这里提供两个版本，一个是简单的单线程模式，一个多线程模式，我看文档说_thread模块并不稳定，而且Maix py 并不支持threading。 单线程模式：上位机输入LED ON就打开LED，输入LED OFF就关闭LED from machine import UART from Maix import GPIO from board import board_info from fpioa_manager import fm # 引脚映射 fm.register(board_info.UART_TX, fm.fpioa.UART1_TX, force=True) # UART_TX是PIN1 fm.register(board_info.UART_RX, fm.fpioa.UART1_RX, force=True) # UART_RX是PIN2 fm.register(board_info.LED_B,fm.fpioa.GPIO0) led_r=GPIO(GPIO.GPIO0,GPIO.OUT)#操作设置GPIO模式 uart_1 = UART(UART.UART1, 115200, 8, 0, 0, timeout=1000, read_buf_len=4096) # 申请串口 print("UART TX/RX TEST ON") while 1: read_data=uart_1.read() if read_data:# 判断是否读取到数据 read_str = read_data.decode('utf-8') if read_str=="LED ON": led_r.value(0) #点亮 uart_1.write("LED ON\n") elif read_str=="LED OFF": led_r.value(1) #熄灭 uart_1.write("LED OFF\n") elif read_str=="quit" or read_str=="exit": uart_1.write("quit the test\n") else: uart_1.write("input data error please inpue LED ON or LED OFF\n") print("UART TX/RX TEST OFF") fm.unregister(LED_B) #释放LED_B绑定的GPIO0 uart_1.deinit() del uart_1 del led_r运行结果就是这个样子，这个是最简单的指令控制硬件的方式，之后想要K210与其他单片机通信原理也是一样的，配置好串口就行。 多线程：下面编写的思路可简单看看，但是改代码并不能运行，原因是不持支threading这个库 from machine import UART from Maix import GPIO from board import board_info from fpioa_manager import fm import threading read_str="" class led_thread (threading.Thread): def __init__(self, threadID, name): threading.Thread.__init__(self) self.threadID = threadID self.name = name def run(self,led_r,uart_1): with condLock: # 条件锁 自动上锁 condLock.wait() # 暂停线程运行、等待唤醒 global read_str # 共享数据区 read_str = read_data.decode('utf-8') if read_str=="LED ON": led_r.value(0) #点亮 uart_1.write("LED ON\n") elif read_str=="LED OFF": led_r.value(1) #熄灭 uart_1.write("LED OFF\n") elif read_str=="quit" or read_str=="exit": uart_1.write("quit the test\n") else: uart_1.write("input data error please inpue LED ON or LED OFF\n") class uart_thread (threading.Thread): def __init__(self, threadID, name): threading.Thread.__init__(self) self.threadID = threadID self.name = name self.delay = delay def run(self,uart_1): with condLock: # 条件锁 自动上锁 global read_str # 共享数据区 read_data=uart_1.read() if read_data:# 判断是否读取到数据 read_str = read_data.decode('utf-8') condLock.notify() # 放行 if __name__ == "__main__": # 引脚映射 fm.register(board_info.UART_TX, fm.fpioa.UART1_TX, force=True) # UART_TX是PIN1 fm.register(board_info.UART_RX, fm.fpioa.UART1_RX, force=True) # UART_RX是PIN2 fm.register(board_info.LED_B,fm.fpioa.GPIO0) led_r=GPIO(GPIO.GPIO0,GPIO.OUT)#操作设置GPIO模式 uart_1 = UART(UART.UART1, 115200, 8, 0, 0, timeout=1000, read_buf_len=4096) # 申请串口 print("UART TX/RX TEST ON") condLock = threading.Condition() # 条件锁对象 # 设置线程 Led_Thread = led_thread(1, "Led_thread", args=(led_r,uart_1,)) Uart_Thread =uart_thread(2,"uart_thread",args=(uart_1,)) Led_Thread.star() Uart_Thread.start() Led_Thread.join() Uart_Thread.join() print("UART TX/RX TEST OFF") fm.unregister(board_info.LED_B) #释放LED_B绑定的GPIO0 uart_1.deinit() del uart_1 del led_r 四、总结操作K210的硬件IO往往需要先通过一个映射操作来映射需要操作的功能，而映射操作的功能是有fm库提供的。想要操作GPIO需要使用Maix模块中的GPIO模块，使用UART/PWM/I2C等用到的则是machine模块。 Maix py的多线程操作比较捞，并不支持threading，所以不建议使用。 五、参考资料Mirco py 文档 Sipeed官方文档 py threading锁使用 您可能感兴趣的内容: 《Maix Bit（K210）入门指南：环境搭建入门实践》 《K210入门指南：MAIX DOCK篇（上）》 K210学习笔记五：探索串口通信的奥妙 《深入浅出：树莓派 RP2040 硬件接口功能与传感器模块使用大全》 PyQt5保姆级教程– 从入门到精通 |
运行效果如下：蓝色小灯循环点亮 
从输出的结果，在简单看看源码，意思就是将LED_R与14连接起来，效果类似LED_R=14
实际上运行github的代码修改不了，通过mpfs查看内容，并没有写进去，打印出来的信息任然是默认信息。但是能够在sd卡上进行修改，证明代码没错，应该是flash受到什么保护了，权限不够。
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