ESP32-S3的MicroPython开发环境搭建-电子发烧友网

MicroPython简介

早期 Python 在嵌入式系统中的应用并未得到广泛推广，主要受到硬件成本、运行性能、开发习惯等因素的限制。随着半导体技术和制造工艺的快速发展，芯片的升级换代速度日益加快，芯片的功能和存储器容量不断增强，成本逐渐降低，为 Python在低端嵌入式系统上的应用提供了可能性。

MicroPython由英国剑桥大学教授 Damien George（达米安·乔治）发明。MicroPython使用GNU C进行开发，实现在微控制器上 Python3 的基本功能，具备完善的解析器、编译器、虚拟机和类库等。在保留Python 语言主要特性的基础上，对嵌入式系统的底层进行了出色的封装，将常用功能都封装到库中，甚至为一些常用的传感器和硬件编写了专门的驱动。用户只需通过调用这些库和函数，就能快速控制LED小灯、舵机、多种传感器、SD卡文件系统、UART、I2C、SPI通信总线等实现各种功能，而不用再去研究底层外设模块的使用方法。这不但降低了开发难度，而且减少了重复开发工作，缩短了开发周期。

MicroPython 最早被应用在 STM32F4 微控制器平台上。随着社区开发者的不断努力，它逐渐被移植到 STM32L4、STM32F7、ESP8266、ESP32、CC3200、dsPIC33FJ256、MK20DX256、microbit、MSP432、XMC4700、RT8195、IMXRT 等众多硬件平台上。

MicroPython 系统结构：
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它是由微控制器（系统底层硬件）、MicroPython固件和用户程序三大部分组成。其中，硬件和MicroPython固件是最基础且相对不变的部分，而用户程序则可以随时变更，可以存放多个用户程序到系统中，随时调用或切换，这是使用MicroPython 的一个特色。
微控制器硬件就如同一个没有安装操作系统的计算机，只有下载了程序后才能实现其他的功能。MicroPython 的功能就像嵌入式系统的操作系统（它不同于FreeRTOS、ucOS这样的实时系统，用户程序不能单独修改，因为系统和用户程序是一体的，需要编译后运行）。只有先安装了MicroPython系统（固件），才能运行各种MicroPython程序。
目前 MicroPython 源代码支持不同微控制器平台，这需要开发者自己编译对应 MCU 的
MicroPython 固件，并将固件下载到微控制器中才能运行MicroPython。

Thonny开发软件的安装

Thonny是一款面向Python初学者的小型集成开发环境（IDE）。它的特点是轻量级，易于使用，且完全基于Python的内置图形库tkinter开发。这款IDE可以帮助初学者更快地上手 Python，避免在环境设置上浪费过多的时间。它能够让初学者更好地理解每一行代码的运行细节，并且解决了初学者可能会遇到的一些繁杂的环境问题。如果不是初学者，请选择PyDev和Pycharm等工具。

点击[Thonny]到官网下载安装
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根据自己的电脑系统下载相应的版本，本文以Windows为例

下载好安装包后，双击一步步的安装，安装完成后双击桌面图表进入Thonny主界面

ESP32-S3的Thonny开发软件的设置

查看自己的ESP32-S3开发板上的USB转串口芯片安装好对应的驱动，常见的USB转串口芯片有，CH343、CH340、CP2102、FT232等，可到芯片官网下载。如下图中开发板使用的是CH343。
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安装成功后可在电脑设备管理器中查看

Thonny软件中打开 配置解释器 选项卡
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选择好MicroPython（ESP32）解释器和USB转串口的端口号

下载ESP32-S3 MicroPython固件

点击[MicroPython]官网，进入ESP32-S3固件下载页面
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根据自己开发板上的ESP32-S3模组型号来选择下载哪一个固件，本实验开发板使用的ESP32-S3模组与ESP32-S3-WROOM-1-N16R8兼容的，而ESP32-S3-WROOM-1-N16R8模组的PSRAM使用的是Octal
SPI，所以选择下图的固件版本。注意是.bin文件
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下载完后我们会得到一个ESP32_GENERIC_S3-SPIRAM_OCT-20250809-v1.26.0.bin文件，然后将此文件烧录到ESP32-S3开发板中。
1.使用Thoony工具烧录
在Thonny工具中，选择“ 运行 ”菜单中的“ 配置解释器 ”选项，然后点击“ 安装或者更新microPython（esptool） ”如下图，进入固件烧录界面
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选择加载好刚下好的固件和端口号，点击安装，等待烧录完成

关闭 Thonny选项 烧录界面，重新进入运行 >> 配置解释器 再次进入 Thonny选项 界面选择好 MicroPython ESP32 与 USB Single Serial @ COM218点确定并按下开发板上的复位按键，即可启动MicroPython固件了。最后，在Shell交互窗口上看到固件的信息，如下图所示，表示已成功烧录。
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2.使用flash_download_tool工具烧录
选择下载芯片

选择好固件，填写好下载到芯片内的地址，并在方框里打勾，选择好串口号COM和下载波特率，点击START开始进行下载，直到下载完成，波特率设置的太高偶尔会下载不进，此时可以降低波特率下载
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验证下载MicroPython应用程序可否在ESP32-S3上运行

下面为一个ESP32-S3的IO1引脚上LED的闪灯MicroPython应用程序

from machine import Pin
import time

"""
 * @brief       程序入口
 * @param       无
 * @retval      无
"""
if  __name__ == '__main__':
    
    # 初始化LED并输出高电平
    led = Pin(1,Pin.OUT,value = 1)
    
    while True:
        
        led.value(0)                    # 设置GPIO1输出低电平
        time.sleep_ms(500)              # 延时500ms
        led.value(1)                    # 设置GPIO1输出高电平
        time.sleep_ms(500)              # 延时500ms

打开Thonny新建一个文件，并将上述代码复制到编辑界面中，右下角选择好MicroPython（ESP32）解释器和USB转串口的端口号，就出弹出了MicroPython设备，说明Thonny和ESP32-S3开发板建立了连接，此时左边侧边栏里面出现了boot.py文件就是我们刚烧录好的MicroPython（ESP32）启动固件，然后点击运行当前脚本，LED的闪灯MicroPython应用程序就在开发板上运行了（但没有下载到ESP32-S3卡筏板中），此时可以观察到与板子连接的LED灯模块在闪烁
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点击保存选项，会弹出如下图提示框，我们选择保存到MicroPython设备，文件名称任意，文件后缀为 .py 此时就会把应用程序下载到ESP32-S3开发板中了，左边侧边栏里面出现了main.py文件就是我们刚烧录好的LED的闪灯MicroPython应用程序。按一下ESP32-S3开发板的复位键，有观察到LED在闪烁，说明应用程序在执行了。
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