物联网AI MicroPython 之 ETT-B1开发板详细开发指南

学物联网，来万物简单IoT物联网！！

1 内容概述

当遇到物联网、嵌入式、硬件等技术的时候，大家在脑海中就会构画出一些列复杂的技术框架内容，各种复杂的编译环境、下载环境搭建，市场上五花八门硬件设备、硬件开发板，而且学习的知识全网遍地都是，质量参差不齐，知识点非常散，让开发者无从下手，望而却步，然后就放弃了。
万物简单物联网教育团队长期致力于智能硬件的设计和研发，也一直关注物联网教育的这些问题，为了更好的解决它，团队搭建了一套一站式专业的物联网教学平台，便利于开发者和创客们学习和创作，团队成员均有15年以上的智能硬件设计和开发的经验，对物联网有独特的见解。
万物简单物联网教育开发板ETT-B1，选择当前市面热度高出货量大的ESP32作为核心板，即为大众所认知，也可消除客户后续大批量生产需要保证货源的后顾之忧；开发语言选择了MicroPython，是Python3语言的精简实现，可以非常灵活的运行在资源受限的MCU之上。选择MicroPython作为开发语言有一下几个原因：

• 当前Python有“全民学习的编程语言”之说
• 当前绝大部分的AI人工智能产品几乎Python开发
• 最最最关键！！！ 代码脚本写完，直接推送脚本在开发板上运行，而无须搭建学习复杂的嵌入式编译下载环境

2 开发板介绍

万物简单物联网教育开发板ETT-B1选用了ESP32为核心板，同时支持3.7V的锂电池供电，Micro USB支持代码的下载和锂电池的充电能力，内置丰富的硬件资源：按键、led指示灯、无源蜂鸣器、OLED显示、MPU6050六轴陀螺仪、AHT10温湿度以及13个可扩展编程的IO接口等。
电气特性：

2.1 按键

按键名称	编程引脚号	描述	其他
IO0	0	可编程按键，开发者可以直接使用	ESP32启动的时候由IO0和IO2选择系统启动的模式
EN	-	复位按键，不可编程，按下系统会复位重启	-

下载启动模式要确保IO0和IO2都为电平，IO0高电平为SPI启动模式。

EN是ESP32内部3.3V稳压器的启用引脚，它被拉高。当接地时就会禁用3.3V的稳压器，所以当EN引脚出现低高上升沿电平就会重新启动系统。

ETT-B1开发板支持自动下载系统程序的能力。

2.2 LED指示灯

指示灯名称	编程引脚号	描述	其他
绿灯	14	高电平点亮，低电平熄灭
蓝灯	13	高电平点亮，低电平熄灭

开发板支持2个可编程led指示灯绿灯和蓝灯。

2.3 无源蜂鸣器

编程引脚号	描述	其他
27	低电平蜂鸣器导通，PWM控制	无源蜂鸣器需要PWM驱动

无源的蜂鸣器需要PWM控制，所以通过控制PWM的占空比，就可以发出不同的声音，这是无源蜂鸣器和有源的区别所在，有源只需要高低电平即可触发蜂鸣器的响声，但是发声频率只有一种。

2.4 OLED显示

引脚名称	编程引脚号	描述	其他
SDA	25	I2C的数据信号线	通信地址 0x3c
SCL	26	I2C的时钟信号线

使用I2C与OLED通信，显示驱动芯片为SSD1306，通信地址是0x68

2.5 六轴陀螺仪

引脚名称	编程引脚号	描述	其他
SDA	25	I2C的数据信号线	通信地址 0x68
SCL	26	I2C的时钟信号线

使用I2C与MPU6050六轴陀螺仪通信，通信地址是0x68

2.6 AHT10温湿度

引脚名称	编程引脚号	描述	其他
SDA	25	I2C的数据信号线	通信地址 0x38
SCL	26	I2C的时钟信号线

使用I2C与AHT20温湿度传感器通信，通信地址是0x38

2.7 13个可扩展编程IO

序号	引脚名称	编程引脚号	描述	其他
1	5V	-	提供5V电源
2	IO33	33	ADC1-CH5\PWM	输入输出
3	IO32	32	ADC1-CH4\PWM	输入输出
4	IO34	34	ADC1-CH6	仅作输入引脚
5	IO2	2	ADC2-CH2\PWM	输入输出
6	IO4	4	ADC2-CH0\PWM	输入输出
7	GND	-	供地连接
8	IO16	16	UART2_RXD\PWM	输入输出
9	IO17	17	UART2_TXD\PWM	输入输出
10	IO18	18	SPI3_CLK\PWM	输入输出
11	IO19	19	SPI3_MISO\PWM	输入输出
12	IO21	21	I2C_SDA\PWM	输入输出
13	IO22	22	I2C_SCL\PWM	输入输出
14	IO23	23	SPI3_MOSI\PWM	输入输出
15	GND	-	供地连接
16	3V3	-	提供3V3电源

可扩展编程IO除34引脚外，其他都可以用作GPIO输入输出以及PWM控制输出；
ESP32默认的I2C引脚为21/22，其他输入输出引脚也可以用作SCL或SDA，但是不推荐随意使用。

3 示例代码

3.1 按键

IO0按键编程示例代码

from machine import Pin 
import utime

#按键初始化函数
def keyInit():
    keyObj=Pin(0,Pin.IN,Pin.PULL_UP) #构建KEY对象
    keyObj.irq(keyCB,Pin.IRQ_FALLING) #定义中断，下降沿触发

#按键中断回调函数
def keyCB(obj):
    utime.sleep_ms(10) #消除抖动
    if obj.value()==0: #确认按键被按下
        print("key press down")

if __name__ == '__main__':
    keyInit()
    while True:
        utime.sleep(1)

运行结果：

#当IO0按键时，出现一次key press down
key press down
key press down
key press down

3.2 LED指示灯

led引脚说明

指示灯名称	编程引脚号	描述	其他
绿灯	14	高电平点亮，低电平熄灭
蓝灯	13	高电平点亮，低电平熄灭

led指示灯编程示例代码

from machine import Pin
import utime

ledblueObj = None
ledgreenObj = None
#led指示灯初始化函数
def ledInit():
    global ledblueObj,ledgreenObj
    ledblueObj=Pin(13,Pin.OUT) #构建led对象，GPIO13,输出
    ledgreenObj=Pin(14,Pin.OUT) #构建led对象，GPIO14,输出
    ledblueObj.value(1) #蓝灯点亮
    ledgreenObj.value(1) #绿灯点亮
    utime.sleep_ms(300)
    ledblueObj.value(0) #蓝灯熄灭
    ledgreenObj.value(0) #绿灯熄灭

if __name__ == '__main__':
    ledInit()
    while True:
        ledblueObj.value(1)
        utime.sleep(0.5)
        ledblueObj.value(0)
        ledgreenObj.value(1)
        utime.sleep(0.5)
        ledgreenObj.value(0)

运行结果：

led指示灯蓝绿交替闪烁

3.3 无源蜂鸣器

编程引脚号	描述	其他
27	蜂鸣器低电平导通，PWM控制	无源蜂鸣器需要PWM驱动

无源蜂鸣器是靠PWM脉冲波形驱动发声。
无源蜂鸣器编程示例代码

from machine import Pin,PWM
import utime

pwmObj = None
#pwm初始化函数
def pwmInit():
    global pwmObj
    pwmObj=PWM(Pin(27),Pin(27).OUT) #构建led对象，GPIO27,输出
    print(pwmObj)
    #设置PWM频率
    pwmObj.freq(100)  #range 1Hz-40MHz
    print(pwmObj)
    utime.sleep(0.2)
    #设置PWM占空比
    pwmObj.duty(100) #range 0-1023 (default 512, 50%)
    utime.sleep(0.2)
    print(pwmObj)

if __name__ == '__main__':
    pwmInit()
    pwmObj.deinit() #关闭pwm，再使用pwm，必须重新初始化
    while True:
        utime.sleep(0.5)

运行结果：

PWM(27, freq=3, duty=512)
PWM(27, freq=100, duty=512)
PWM(27, freq=100, duty=100)

3.4 OLED显示

引脚名称	编程引脚号	描述	其他
SDA	25	I2C的数据信号线	通信地址 0x3c
SCL	26	I2C的时钟信号线

OLED编程示例代码

from machine import Pin,SoftI2C
import utime
from ssd1306 import SSD1306_I2C

i2cObj = None
oledObj = None
#OLED初始化函数
def OLEDInit():
    global i2cObj,oledObj
    i2cObj = SoftI2C(sda=Pin(25), scl=Pin(26)) # 创建i2c对象
    oledObj = SSD1306_I2C(128, 64, i2cObj, i2cAddr=0x3c) # 创建ssd1306对象
    oledObj.fill(0)   #清屏背景黑色
    oledObj.text(str('----------------------'),3,5)
    oledObj.text('welcome ETT-B1', 3, 22)
    oledObj.text('ettPython', 30, 38)
    oledObj.text(str('----------------------'),3,55)
    oledObj.show() # 屏幕显示

if __name__ == '__main__':
    OLEDInit()
    while True:
        utime.sleep(0.5)

运行结果：

#oled 屏上显示
----------------------
 welcome ETT-B1
   ettPython
----------------------

3.5 六轴陀螺仪

引脚名称	编程引脚号	描述	其他
SDA	25	I2C的数据信号线	通信地址 0x68
SCL	26	I2C的时钟信号线

六轴陀螺仪编程示例代码

from machine import Pin,SoftI2C
import utime
from mpu6050 import MPU6050

i2cObj = None
mpu6050Obj = None
#mpu6050初始化函数
def mpu6050Init():
    global i2cObj,mpu6050Obj
    i2cObj = SoftI2C(sda=Pin(25), scl=Pin(26)) # 创建i2c对象
    mpu6050Obj = MPU6050(i2cObj, i2cAddr=0x68) # 创建mpu6050对象

def getData():
    temp = mpu6050Obj.getTemperature() #获取mpu6050芯片温度
    acc = mpu6050Obj.getAcceleration() #获取mpu6050加速度值
    gy = mpu6050Obj.getGyroscope() #获取mpu6050陀螺仪值
    return temp,acc,gy

if __name__ == '__main__':
    mpu6050Init()
    while True:
        utime.sleep(1)
        print(getData())

运行结果：

22.88 (1138, 132, 15470) (-36, -43, -35)
22.88 (1164, 140, 15466) (-37, -44, -35)
22.88 (1152, 132, 15496) (-37, -42, -38)
22.9 (1190, 146, 15514) (-38, -43, -37)
22.89 (1176, 96, 15408) (-37, -44, -37)
22.9 (1230, 86, 15484) (-38, -44, -35)
22.89 (1164, 126, 15520) (-37, -44, -35)
22.91 (1222, 212, 15496) (-37, -42, -37)
22.91 (1188, 194, 15448) (-37, -43, -38)

3.6 AHT10温湿度

引脚名称	编程引脚号	描述	其他
SDA	25	I2C的数据信号线	通信地址 0x38
SCL	26	I2C的时钟信号线

AHT10温湿度传感器编程示例代码

from machine import Pin,SoftI2C
import utime
from aht10 import AHT10

i2cObj = None
aht10Obj = None
#AHT10初始化函数
def aht10Init():
    global i2cObj,aht10Obj
    i2cObj = SoftI2C(sda=Pin(25), scl=Pin(26)) # 创建i2c对象
    aht10Obj = AHT10(i2cObj, i2cAddr=0x38) # 创建AHT10对象

def getData():
    temp = aht10Obj.temperature()
    humidity = aht10Obj.humidity()
    return temp,humidity

if __name__ == '__main__':
    aht10Init()
    while True:
        utime.sleep(1)
        print(getData())

运行结果：

(21.66348, 62.28437)
(21.66615, 62.2571)
(21.63677, 62.27026)
(21.63696, 62.19616)
(21.60816, 62.10594)
(21.62685, 62.11996)
(21.60797, 62.15734)

3.7 Wi-Fi连接

import time,network
def WIFI_Connect(ssid,pwd):
    wlan = network.WLAN(network.STA_IF) #STA模式
    wlan.active(True)                   #激活接口
    start_time=time.time()              #记录时间做超时判断
    if not wlan.isconnected():
        print('connecting to network...')
        wlan.connect(ssid, pwd) #输入WIFI账号密码

        while not wlan.isconnected():
            #超时判断,15秒没连接成功判定为超时
            if time.time()-start_time > 15 :
                print('WIFI Connected Timeout!')
                break
    if wlan.isconnected():
        global oled
        #串口打印信息
        print('network information:', wlan.ifconfig())
        return True

    else:
        return False

def connent_server(ssid,pwd):
    global client
    if WIFI_Connect(ssid,pwd):
        print('Wifi connect success!')
connent_server('路由器SSID','路由器密码')

3.8 BLE GATT连接

from ible import GATT_BLE
import time

bt = None
bleStatus = 0
def connected_event():
    global bleStatus
    print('ble conn')
    bleStatus = 1

def disconnected_event():
    bleStatus = 0
    print('ble dis event ')
    bt.ettAdvertiser()

def ble_event_cb(event, data):
    send_data = []
    if event == 1:
        '''Central disconnected'''
        connected_event()
    elif event == 2:
        '''Central disconnected'''
        disconnected_event()
    elif event == 3:
        '''New message received'''
        print('data recv ')
        buffer = bt.ettBleRecv()
        if buffer[0] == 0xaa and buffer[1] == 0x55 :
            print("data is ok")
            if buffer[2] == 0x00:
                print('start auth')
                send_data = [0xaa,0x55,0x00,0x00,0x00]
                bt.ettBleSend(bytes(send_data))
            elif buffer[2] == 0x01:
                print('auth resp')
                send_data = [0xaa,0x55,0x01,0x00,0x00]
                bt.ettBleSend(bytes(send_data))
            elif buffer[2] == 0x10:
                print('data proc')
                if buffer[3] == 0x00:
                    print('LED off')
                    ledblueObj.value(0)
                    send_data = [0xaa,0x55,0x10,0x00,0x00]
                    bt.ettBleSend(bytes(send_data))
                elif buffer[3] == 0x01:
                    print('LED on')
                    ledblueObj.value(1)
                    send_data = [0xaa,0x55,0x10,0x01,0x00]
                    bt.ettBleSend(bytes(send_data))
        else:
            print("data is error")
def ble_init():
    global bt
    print('init ble')
    bt = GATT_BLE("ETT-Python",ble_event_cb)
    print('init ble finish')
if __name__ == '__main__':
    ble_init()
    while True:
        time.sleep(1)

3.9 mqtt连接

import time,network,ujson
from ssd1306 import SSD1306_I2C
from machine import Pin,SoftI2C,Timer
from umqtt import simple

i2cObj = None
oledObj = None
clientObj = None
#OLED初始化函数
def OLEDInit():
    global i2cObj,oledObj
    i2cObj = SoftI2C(sda=Pin(25), scl=Pin(26)) # 创建i2c对象
    oledObj = SSD1306_I2C(128, 64, i2cObj, i2cAddr=0x3c) # 创建ssd1306对象
    oledObj.fill(0)   #清屏背景黑色
    oledObj.text(str('----------------------'),3,5)
    oledObj.text('welcome ETT-B1', 3, 22)
    oledObj.text('ettPython', 30, 38)
    oledObj.text(str('----------------------'),3,55)
    oledObj.show() # 屏幕显示

def WifiConnect(ssid,pwd):
    wlan = network.WLAN(network.STA_IF) #STA模式
    wlan.active(True)                   #激活接口
    start_time=time.time()              #记录时间做超时判断
    if not wlan.isconnected():
        print('connecting to network...')
        wlan.connect(ssid, pwd) #输入WIFI账号密码
        while not wlan.isconnected():
            #超时判断,15秒没连接成功判定为超时
            if time.time()-start_time > 15 :
                print('WIFI Connected Timeout!')
                break
    if wlan.isconnected():
        #串口打印信息
        print('network information:', wlan.ifconfig())
        #OLED数据显示（如果没接OLED，请将下面代码屏蔽）
        oledObj.fill(0)   #清屏背景黑色
        oledObj.text('IP/Subnet/GW:',0,0)
        oledObj.text(wlan.ifconfig()[0], 0, 20)
        oledObj.text(wlan.ifconfig()[1],0,38)
        oledObj.text(wlan.ifconfig()[2],0,56)
        oledObj.show()
        return True
    else:
        return False

def MQTTCallback(topic,msg):
    parse = ujson.loads(msg)
    print(parse["onoff"])
    if parse["onoff"] == 1:
        print('LED ON')
    elif parse["onoff"] == 0:
        print('LED OFF')

def MQTTRev(tim):
    clientObj.check_msg()

def connentServer(ssid,pwd):
    global clientObj
    if WifiConnect(ssid,pwd):
        SERVER = 'MQTT服务器地址'
        PORT = MQTT端口
        CLIENT_ID = '' # 客户端ID
        TOPIC = '' # TOPIC名称
        USER = '' # 用户名
        PASSWORD = '=' # 密码
        clientObj = simple.MQTTClient(CLIENT_ID, SERVER, PORT,USER,PASSWORD) #建立客户端对象
        clientObj.set_callback(MQTTCallback)  #配置回调函数
        clientObj.connect()
        clientObj.subscribe(TOPIC) #订阅主题
        
        tim = Timer(-1)
        tim.init(period=300, mode=Timer.PERIODIC,callback=MQTTRev)
if __name__ == '__main__':
    OLEDInit()
    connentServer('路由器SSID','路由器密码')
    while True:
        time.sleep(1)

开发板验证代码

ETT-B1开发板整体验证代码

import utime
import urandom
from machine import Pin,SoftI2C,PWM
from ssd1306 import SSD1306_I2C
from mpu6050 import MPU6050
from aht10 import AHT10


ledblueObj = None
ledgreenObj = None
pwmObj = None
i2cObj = None
oledObj = None
mpu6050Obj = None
aht10Obj = None

#按键初始化函数
def keyInit():
    keyObj=Pin(0,Pin.IN,Pin.PULL_UP) #构建KEY对象
    keyObj.irq(keyCB,Pin.IRQ_FALLING) #定义中断，下降沿触发

#按键中断回调函数
def keyCB(obj):
    utime.sleep_ms(10) #消除抖动
    if obj.value()==0: #确认按键被按下
        print("key press down")

#led指示灯初始化函数
def ledInit():
    global ledblueObj,ledgreenObj
    ledblueObj=Pin(13,Pin.OUT) #构建led对象，GPIO13,输出
    ledgreenObj=Pin(14,Pin.OUT) #构建led对象，GPIO14,输出
    ledblueObj.value(0) #蓝灯熄灭
    ledgreenObj.value(0) #绿灯熄灭

#pwm初始化函数
def pwmInit():
    global pwmObj
    pwmObj=PWM(Pin(27),Pin(27).OUT) #构建led对象，GPIO27,输出
    #设置PWM占空比
    pwmObj.duty(0) #range 0-1023 (default 512, 50%)
    utime.sleep(0.2)

#OLED初始化函数
def OLEDInit():
    global i2cObj,oledObj
    i2cObj = SoftI2C(sda=Pin(25), scl=Pin(26)) # 创建i2c对象
    oledObj = SSD1306_I2C(128, 64, i2cObj, i2cAddr=0x3c) # 创建ssd1306对象
    oledObj.fill(0)   #清屏背景黑色
    oledObj.text(str('----------------------'),3,5)
    oledObj.text('welcome ETT-B1', 3, 22)
    oledObj.text('ettPython', 30, 38)
    oledObj.text(str('----------------------'),3,55)
    oledObj.show() # 屏幕显示

#mpu6050初始化函数
def mpu6050Init():
    global i2cObj,mpu6050Obj
    mpu6050Obj = MPU6050(i2cObj, i2cAddr=0x68) # 创建mpu6050对象

def testMpu6050():
    global oledObj
    temp = mpu6050Obj.getTemperature() #获取mpu6050芯片温度
    acc = mpu6050Obj.getAcceleration() #获取mpu6050加速度值
    gy = mpu6050Obj.getGyroscope() #获取mpu6050陀螺仪值
    oledObj.fill(0)   #清屏背景黑色
    oledObj.text('mpu6050 test', 8, 5)
    oledObj.text('ax:'+'{:.1f}'.format(acc[0]),8,20)
    oledObj.text('ay:'+'{:.1f}'.format(acc[1]),8,38)
    oledObj.text('az:'+'{:.1f}'.format(acc[2]),8,56)
    oledObj.show()

#AHT10初始化函数
def aht10Init():
    global i2cObj,aht10Obj
    aht10Obj = AHT10(i2cObj, i2cAddr=0x38) # 创建AHT10对象

def testAht10():
    temp = aht10Obj.temperature()
    humidity = aht10Obj.humidity()
    oledObj.fill(0)   #清屏背景黑色
    oledObj.text('ath10 test', 5, 5)
    oledObj.text('T&H:'+'{:.1f}'.format(temp)+' '+'{:.1f}'.format(humidity), 5, 20)
    oledObj.show()
    return temp,humidity
    
if __name__ == '__main__':
    keyInit()
    ledInit()
    pwmInit()
    OLEDInit()
    mpu6050Init()
    aht10Init()
    while True:
        val = (int)(urandom.random())
        print(val)
        ledblueObj.value(1)
        utime.sleep(0.5)
        ledblueObj.value(0)
        ledgreenObj.value(1)
        utime.sleep(0.5)
        ledgreenObj.value(0)
        pwmObj.freq(1000+val)
        pwmObj.duty(200+val)
        utime.sleep(0.5)
        pwmObj.freq(2000+val)
        pwmObj.duty(800+val)
        utime.sleep(0.5)
        pwmObj.duty(0)
        utime.sleep(0.5)
        testMpu6050()
        utime.sleep(1)
        testAht10()
        utime.sleep(1)

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