简 介： 本文测试了基于MM32F3277下的MicroPython电路板设计。其中包含有SD卡接口，常用外设接口等。验证了现在的移植的MicroPython的对文件的基本操作功能。通过测试发现现在的MicroPython版本无法访问低容量（小于512Mb）的SD卡，而只能访问大于4Gb以上的SD卡。

关键词： MM32F3277，MicroPython，SD卡

修改建议：

在 REPL 上拉电阻增加一个10kHz的电阻。

 

§01 设计背景

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一、MM32F3277 MicroPython

  利用MicroPython开发嵌入式，是在牺牲一定的性能的基础上增加了开发的灵活性。MicroPython的解释执行代码，可以将嵌入式底层的硬件差异性进行屏蔽。

  在 制作测试MM32F3277-MicroPython最小电路板 设计了基于MM32F3277的MicroPython的实验板。来自于灵动（MindMotion）的MM32F3277具有丰富的资源。经过测试一下两款不同的MicroPython的移植版本，都可以很好地运行。

• 调试来自于逐飞的MM32F3277移植有MicroPython开发板
• MM32F3277 MicroPython 实验板设计和软件测试

  上述两款MicroPython的版本，都需要借助于外部的SD卡来存储最终执行MicroPython程序：main.py。在没有外置的SD卡的情况下，它们只能通过 REPL (Read Evaluate Print Loop)进行程序的调试。本文就会在 MM32F3277实验板 基础上增加 SD卡接口部分。

二、SD卡接口

1、SD卡插座

  根据 pyBoard v1.1-CN STM32F405RG单片机开发板 MicroPython编程 板上的配置，它使用了 MICRO SD卡座 迷你短体TF卡座 带侦测脚内存卡槽 8P 高H2.6/3.0MM 。这款SD卡组具有三种尺寸：

• 短体H2.6MM 不带有侦测脚；
• 短体H3.0MM 带有侦测脚；
• 短体H3.75MM 带有侦测脚；

▲ 图1.2.1 短体H2.6MM卡座尺寸

2、SD卡接口

  根据OneOS（来自于SeekFree）的评估板上的SD卡接口设计，来设计基于MM32F3277的SD卡的接口。

  由于这款主板上的SD卡已经在 前面两个版本的MicroPython中得到的验证。

▲ 图1.2.2 SD 卡接口定义

  根据上面卡槽的定义，可以知道SD卡的管脚定义顺序如下图所示：

▲ 图1.2.3 SD 卡以及卡槽的管脚顺序定义

  根据 MM32F3277用户手册 中关于管脚的定义，可以看到，SD卡的接口使用了MCU的 SDIO（安全数字输入输出接口），兼容 SD/SDIO/MMC的设备控制器， 作为控制外部的SD/SDIO/MMC 卡通信接口。

▲ 图1.2.4 MM32F3277 端口功能定义

三、建立AD元器件库

  根据前面给出的SD卡槽的数据，在AltumDesign中检查对应的元器件库。根据 MICRO SD卡座 网页上给出的基本几何参数，设计AD中的元器件库。对于两旁的金属外壳固定焊盘的尺寸不详，通过图片测量到各部分的具体尺寸。

1、器件尺寸

▲ 图1.3.1 在图形上测量几何位置

2、器件封装

  PCB封装名称 ：SD-H26MM

▲ 图1.3.2 元器件封装

3、器件原理图

  原理图器件名称 ：MINI-SD

▲ 图1.3.3 原理图器件定义

 

§02 设计测试

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一、设计电路板

  在MM32F3277 MicroPython 实验板设计和软件测试基础上，增加SD卡座电路，设计测试电路。

1、原理图

▲ 图2.1.1 电路原理图 eee

2、快速制版PCB

  为了适合一分钟制版，如下设计了适应单面板制作的PCB。

▲ 图2.1.2 设计快速制版PCB

3、焊接电路板

  下面是经过一分钟制版，焊接形成测试电路板。

▲ 图2.1.3 经过一分钟制版，焊接形成测试电路板

二、测试电路板

1、上电测试

  施加+5V工作点，测量电路板上的3.3V稳压输出3.3V。静态耗电量大约：6mA左右。

2、下载MicroPython

  使用 MM32-LINK 将来自于灵动苏勇的MicroPython（2021-11-5版本）下载到MM32F3277中。

▲ 图2.2.1 下载MicroPython过程

3、测试MicroPython是否工作

（1）测试晶体信号

  来自于苏勇的MicroPython使用到外部的晶体时钟，所以应该能够测量在外部晶体上的8MHz晶体振荡信号。

▲ 图2.2.2 外部晶体上的振荡信号

（2）测量REPL上电串口信号

  因为MicroPython在启动后，会在REPL端口输出版本信息，因此应该能够在UART1的TX测量输出信号。

▲ 图2.2.3 上电后在UART1的TX测量到的输出信号

（3）测量REPL

  使用 STM32-Bootloader 连接到REPL端口，测试REPL相互的操作。

▲ 图2.2.4 在STM32-BOOLOADER接收到的REPL的提示符

三、测试SD卡

1、存储与读取文件

  在SD卡中预先存储 “test1.py” 文本文件。然后在 MicroPython进行读取。

  如下是苏勇演示对于文件的读取和写入的示例过程。

▲ 图2.3.1 苏勇给出的演示示例程序

（1）测试程序

from machine                import Pin
import utime

with open('test.txt', 'w') as f:
    f.write('Hello SD file.')

with open('test.txt', 'r') as f:
    print(f.read())

（2）测试结果

  程序下载与执行过程，REPL界面显示如下：

Reset MicroPython...
Wait for MicroPython come back...
Download MicroPython : 24 lines/576 characters.
Begin to download program...
-------------------------------------------------------------------------

14
Hello SD file.
>>> 

  上面显示了写入SD file： 14个字节，对应的 test.txt长度为14。 紧接着读取其中的内容并显示。

（3）在Windows下读取SD卡

  使用SD读写器，可以看到SD中存在着刚才有MicroPython写入的文件。

▲ 图2.3.2 Windows下查看SD卡内部的内容

2、测试其它SD卡

  使用另外一款只有512MB的SD卡，测试在MicroPython下是否能够读取该卡中的内容。

▲ 图2.3.3 测试一个512M的SD卡

  使用相同的程序，MicroPython显示如下信息：

Reset MicroPython...
Wait for MicroPython come back...
Download MicroPython : 24 lines/576 characters.
Begin to download program...
-------------------------------------------------------------------------

Traceback (most recent call last):
  File "<stdin>", line 13, in <module>
OSError: 19
>>> 

3、写入main.py

  在SD存储 main.py，MicroPython上电后首先执行 main.py程序。

  下面是main.py的测试内容：

from machine                import Pin
import utime

for _ in range(10):
    print(_)
    utime.sleep_ms(100)

  写入SD卡那中。将SD卡插入测试 MicroPython小板：

▲ 图2.3.4 在SD卡中存储main.py

  上电后，程序输出：

[Y] sdcard ready.

[Y] file system on sdcard ready.

[Y] run the main.py on disk ...

0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
[Y] done. 1

MicroPython v1.16 on 2021-11-05; MB_F3270 with MM32F3277G7P
>>> 

 

※ 测试总结 ※

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  本文测试了基于MM32F3277下的MicroPython电路板设计。其中包含有SD卡接口，常用外设接口等。验证了现在的移植的MicroPython的对文件的基本操作功能。

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■ 相关文献链接:

• 制作测试MM32F3277-MicroPython最小电路板
• 调试来自于逐飞的MM32F3277移植有MicroPython开发板
• MM32F3277 MicroPython 实验板设计和软件测试
• REPL
• pyBoard v1.1-CN STM32F405RG单片机开发板 MicroPython编程
• MICRO SD卡座 迷你短体TF卡座 带侦测脚内存卡槽 8P 高H2.6/3.0MM
• MM32F3277用户手册
• 利用Python模拟鼠标自动完成MM32-LINK程序下载
• STM32-Bootloader

● 相关图表链接:

• 图1.2.1 短体H2.6MM卡座尺寸
• 图1.2.2 SD 卡接口定义
• 图1.2.3 SD 卡以及卡槽的管脚顺序定义
• 图1.2.4 MM32F3277 端口功能定义
• 图1.3.1 在图形上测量几何位置
• 图1.3.2 元器件封装
• 图1.3.3 原理图器件定义
• 图2.1.1 电路原理图
• 图2.1.2 设计快速制版PCB
• 图2.1.3 经过一分钟制版，焊接形成测试电路板
• 图2.2.1 下载MicroPython过程
• 图2.2.2 外部晶体上的振荡信号
• 图2.2.3 上电后在UART1的TX测量到的输出信号
• 图2.2.4 在STM32-BOOLOADER接收到的REPL的提示符
• 图2.3.1 苏勇给出的演示示例程序
• 图2.3.2 Windows下查看SD卡内部的内容
• 图2.3.3 测试一个512M的SD卡
• 图2.3.4 在SD卡中存储main.py

◎ 公众号留言：

• 小陈想要念硕士 ：不懂就问，今年智能车灵动32是不是要去全向信标
  • 作者： 等明天会议讨论的结果吧。现在初步方案，灵动32 不使用在信标中。
• G·RID er·Skye. D ：性能咋样，基本上落地的东西还是c和cpp吧，有点鸡肋，不过做个入门，或者做个算法验证还可以，要是追求性能，还是老老实实写c吧
• Poan ：看过卓老师一分钟制版，至今念念不忘。建议卓老师做一期一分钟制版相关的视频/文章
• Yuanjie ：micropy对于新手确实友好，或许是一个新的创作方向，对于平台需要一个健全的BSP支持，否则就需要自己对接c-module了，对于新手就不太友好了。
• Hi ：追求性能应该直接写汇编呀
• 🌛 ：今天出比赛规则，大家电赛先缓缓
• MOS.2SC3306 ：追求性能应该直接写机器码呀
• 大国 ：什么样的产品上用mcro Python开发呢？
  • 作者： 竞赛比赛系统都是由 MicroPython开发的： https://zhuoqing.blog.csdn.net/article/details/116399989
• 对潇潇暮雨洒江天 ：所以明天会有规则吗？
• 向前 ：建议扩大CH32V103的使用范围
• 卷烧饼卷馒头卷万物 ：卓大 今年无线充电将会使用哪款MCU啊
  • 卷烧饼卷馒头卷万物 ：还有四轮组 这两组的MCU确定了吗
• 不胜万兜鍪 ：python开发是挺好，但少了嵌入式的灵魂，python语言对编程规范的培养也不利，如果想在这行干下去，真不能用python
• Amateur ：卓老师，micropython和arduino开发上的区别在哪里，能讲讲吗？
  • 作者： 最主要的区别：MicroPython 是一个解释执行语言，使用过程中不需要安装专用编译环境以及调试器，只需要一个串口便可以进行调试，调试与开发非常方便，相对执行效率低；Arduino则是编译执行语言，使用过程中需要安装专门的编译环境并下载；执行效率与C语言编程相同。
• 尘 ：今天会出十七届的规则吗
  • 作者： 明天上午召开第17届智能车竞赛组委会扩大会议。其中一项议题就是讨论并确定比赛规则。
  • 尘 ：还是很想多车协同能够四个人
  • 作者： 好的。
• GH ：卓老师，无人机组什么时候出
  • 作者： 现在为止还没有规划无人机组呢。
• 陈少昌 ：苏公雨老师一直在示范，今天再学习卓老师的公众号，也将带我的学生即将这样做。开发变得越来越方便，感觉时代的进步和技术实现的便捷。遥想上世纪80年代汇编编写底层程序，单任务单环境，不大的内存都是自己安排，一堆EPROM用来调试，……，童诗白教授的励志课，佩戴高度近视眼镜的胡东成老师的模电第一课依然记忆犹新，历历在目，…一边感叹技术发展的迅猛，同时也在不断的思考，作为今天的电子技术课程的老师，什么才是不变的？我应该教给孩子们什么？
• L建豪 忄YH ：下一届搞这个，太想玩了。用c语言外行人都看不懂，用python还能装装逼而且程序更加灵活了。
• 叶观勇 ：首先，裸片一般指切好的die，您这使用的是成品塑封器件，这标题是不是会引起误会呢，然后这个PCB设计得可真是一言难尽
• 春 ：卓大大，今年多车协同会有三辆车嘛
  • 作者： 对的。车模要求自制。
  • 春 ：那三辆车可以有五个人参赛嘛
• HHW ：卓大大，今年还有全向嘛
• 西东. ：mp的开发方式绝对是最友好的。可以实现快速开发，不需要了解底层。调试方便。可以快速实现项目功能。虽然牺牲了部分性能，但益大于失。目前库文件不如arduino充足，希望日益增多
• 木木二磊子 ：今年四轮还是用英飞凌吗
• 龙大侠 ：这玩意关键是要有库用，不然自己特殊的需求满足不了
• Red ：我的个人感觉，没必要现在就分出来C语言和microPython孰优孰劣，双方各有所长，还有待时间来检验谁才是更有远大生命力的那个。像我比较喜欢探究原理的，C更加接近底层逻辑，用起来比较得心应手，但是也不乏有人比较注重结果的，希望用mpy快速上手，也是可以的。但实话说，只要现在计算机组成结构和原理没有做出重大突破，我并不觉得一个包装的更好的语言能有什么根本性的改变。
• Galaxy ：卓大，想请问一个12V的电源同时给一个开关电源芯片和一个电机驱动芯片供电时，这里的输入电容怎么确定啊，因为两款芯片都说了要加自己规定容量的电容
• 博观约取 ：建议扩大CH32V103的使用范围