Bài viết được sự cho phép của tác giả Nguyễn Việt Hưng
Khi trở thành một trong những ngôn ngữ lập trình phổ biến nhất thế giới, Python không chỉ được dùng trong làm web, data science, hay sysadmin tool mà nó còn đá sang cả một lĩnh vực vốn giới hạn về tài nguyên: nhúng.
Bình thường khi bật Python lên để in ra màn hình dòng “hello, world” ta đã dùng tới 8MB bộ nhớ. Vậy nên việc dùng Python cho lập trình nhúng thường nghe có vẻ không phù hợp.
MicroPython ra đời, là một bản thu gọn của Python, tối ưu chạy trên các vi xử lý cũng như các môi trường giới hạn về tài nguyên. Bài này khám phá việc chạy MicroPython trên một thiết bị tí hon có tên WEMOS D1 mini.
WEMOS D1 mini
Là 1 bảng mạch điện có khả năng thu phát sóng wifi (wifi board) có kích thước nhỏ hơn ngón chân cái của người lớn, thiết bị này có giá 2 USD.
Bảng mạch này sử dụng vi điều khiển (microcontroller) ESP-8266, với xung nhịp 80MHz/160MHz, 96KB RAM và 4 MB Flash.
Microcontroller
Một vi điều khiển là một máy tính nhỏ, trên một mạch điện tử (P/S: SoC là khái niệm tương tự, nhưng phức tạp hơn). Nó có một hoặc nhiều CPU, memory và chỗ để thực hiện vào ra dữ liệu.
Hãy nhìn vào chiếc máy bàn hay laptop bạn đang dùng, nó có 1 cục CPU to bằng lòng bàn tay, vài thanh RAM dài như bàn tay, các cổng vào ra đều to bằng ngón tay. Mỗi cục CPU đều từ 2-3 GHz (so với 80MHz), ổ cứng vài trăm GB (so với 4MB), 1-16 GB RAM (so với 96KB RAM). Ta sẽ thấy microcontroller nhỏ bé và “yếu ớt” đến chừng nào.
MicroPython
Phiên bản Python dành riêng cho các thiết bị tí hon này nhỏ tới mức chỉ cần 256kB không gian chứa code, và 16kB RAM.
Cài đặt MicroPython lên WEMOS D1 Mini trên Ubuntu 16.04
(Windows hay OSX cần cài driver, hãy lên trang chủ của WEMOS để tải và xem hướng dẫn).
Cắm thiết bị vào máy tính sử dụng dây micro USB (dây sạc điện thoại android), sẽ thấy nháy đèn trên thiết bị, gõ lệnh dmesg để xem Linux kernel báo nhận thiết bị:
$ dmesg
...
[ 992.253009] usb 2-1: new full-speed USB device number 5 using xhci_hcd
[ 992.402181] usb 2-1: New USB device found, idVendor=1a86, idProduct=7523
[ 992.402185] usb 2-1: New USB device strings: Mfr=0, Product=2, SerialNumber=0
[ 992.402187] usb 2-1: Product: USB2.0-Serial
[ 992.402757] ch341 2-1:1.0: ch341-uart converter detected
[ 992.403119] usb 2-1: ch341-uart converter now attached to ttyUSB0
$ file /dev/ttyUSB0
/dev/ttyUSB0: character special (188/0)
Ta có thấy xuất hiện 1 file mới gọi là /dev/ttyUSB0, đây chính là thiết bị vừa kết nối.
Cài đặt MicroPython sử dụng esptool
Cài đặt esptool dùng pip:
$ pip install esptool
Collecting esptool
...
Successfully installed ecdsa-0.13 esptool-2.5.1 pyaes-1.6.1 pyserial-3.4
Xóa nội dung hiện tại trong flash memory
Tải MicroPython bản dành cho ESP8266: bản mới nhất tại thời điểm viết bài http://micropython.org/resources/firmware/esp8266-20180511-v1.9.4.bin
Ghi micropython lên flash memory:
Sau khi cài đặt xong, bấm nút “reset” trên thiết bị để khởi động lại, ngay sau đó bật WIFI của laptop hay điện thoại lên ta sẽ thấy một mạng WIFI có tên MicroPython-xxxxxx, có thể kết nối vào WIFI này với password micropythoN. Ở đây ta không cần làm việc này. Tiếp tục cài đặt để kết nối với thiết bị qua cổng COM:
Cài picocom:
Sau khi kết nối, ta lập tức sử dụng Python interpreter như bình thường.
Python interpreter đóng vai trò như 1 hệ điều hành ở đây, mỗi lần reset thiết bị, nó sẽ lại bật lại Python interpreter. Mọi tương tác với thiết bị (đọc/ghi file) đều thực hiện qua code python.
>>> import os
>>> os.getcwd()
'/'
>>> os.listdir()
['boot.py', 'main.py']
Hai file này được chạy mỗi lần thiết bị khởi động.
Xem nội dung file boot.py:
>>> f = open('boot.py')
>>> print(f.read())
# This file is executed on every boot (including wake-boot from deepsleep)
#import esp
#esp.osdebug(None)
import gc
#import webrepl
#webrepl.start()
gc.collect()
File main.py chứa code của người dùng muốn chạy mỗi lần bật thiết bị. Ví dụ ta muốn hiển thị dòng hello PyMi:
>>> f = open('main.py', 'wt')
>>> f.write('print("Hello Pymi.vn")')
22
>>> f.close()
Bấm nút reset sẽ thấy:
...
ets_task(40100130, 3, 3fff83ec, 4)
Hello Pymi.vn
MicroPython v1.9.4-8-ga9a3caad0 on 2018-05-11; ESP module with ESP8266
Type "help()" for more information.
>>>
Thao tác với các chân Pin
>>> from machine import Pin
>>> P0 = Pin(0, Pin.OUT)
>>> P0.
__class__ IN IRQ_FALLING IRQ_RISING
OPEN_DRAIN OUT PULL_UP init
irq off on value
>>> P0.on()
>>> P0.off()
>>>
Baud
Baud /ˈbɔːd/ ở câu lệnh trên là một độ đo “symbol rate” (symbol per second), để quyết định tốc độ giao tiếp qua một kênh thông tin.
Kết luận
Với MicroPython trên thiết bị, ta đã có thể thực hiện điều khiển các chân Pin hay gửi HTTP request như code Python bình thường. Giờ thì giới hạn chỉ còn là trí tưởng tượng của bạn.
Tham khảo
- http://docs.micropython.org/en/latest/esp8266/tutorial/intro.html#intro
- https://wiki.wemos.cc/products:d1:d1_mini
Bài viết gốc được đăng tải tại pp.pymi.vn
Có thể bạn quan tâm:
- Tổng hợp Cheat Sheets cho AI, Neural Networks, Machine Learning, Deep Learning và Big Data
- Biết Python – quen ngay Julia
- 12 điều cực “cool” mà bạn có thể làm với Github
Xem thêm việc làm IT hấp dẫn trên TopDev
