esp8266 萌新三连：刷机(MicroPython)、亮灯、联网
Posted on Sun 12 November 2017 in 遗迹
前言
书接上回。在前一篇《入手指南》之中我们已经比较详细的列举了 esp8266 的一些信息，所以这里就……还是要简单介绍一下这枚芯片。这是一枚主频在80/160mhz双模式并集成WIFI的32位物联网芯片，比1元硬币大一点，仅售10元，使用这枚芯片的简单的开发板价格也不超过20块钱，堪称物美价廉。
我们的目标是在这片小小的板子上运行一个缩水的 python 解释器 —— MicroPython，并让它连入我们的局域网WIFI。
坦白的说，这篇文章介绍的都是一些入门问题，不存在什么高深的操作，也是对我自己探索开荒过程的回顾，若有同路者，希望能以本文免去大家一小段奔波之苦。
P.S. 本文在 Windows 环境下完成
刷机
前文的选购中我们介绍了两种开发板，其实如无意外大家买到的接近20块钱的开发板应该都是这种样式：
也就是 Nodemcu 制式的开发板。这个开发板集成了 usb-ttl 芯片，因此你弄个 microusb 线就可以完成所有操作了。
那么首先下载固件：http://micropython.org/download
选择 esp8266-20171101-v1.9.3.bin (elf, map) (latest) 就可以了，刚刚更新的。
刷机工具：https://github.com/nodemcu/nodemcu-flasher
老实说好多年不见 delphi 写的工具了，这门语言还是很棒的，可惜时下比较封闭，越发的没落了。
都准备好之后，打开设备管理器，找到“端口（COM和LPT）”，如无意外有一项和其他长的不一样，这就是我们要用的端口了。
通过串口访问板子，是刷机后进行配置时必不可少的一步，不妨先做了。
以我这里的 XShell 为例，新建一个连接，协议选择 Serial
然后选择一下端口和波特率即可
连上之后按reset，显示的内容可能与我这里有些不同，但一般来说能看到一些可读信息，这就可以了。比如我这里的 ready。
其他软件，例如 Putty 也是同理，设置界面大同小异。
Linux 用户自行选择，也只给出一个 picocom 的例子，或者用 Putty 也没什么问题。
picocom /dev/ttyUSB0 -b 115200
测试完之后记得断开连接！不然刷机程序无法工作。
打开刷机工具，切换到 Config 下，点第一项右边的齿轮选择固件
波特率(Baudrate)也改一下
切到第一个选项卡，点 Flash 即可
刷机中。。。
刷机完成
这个开发板在刷机的时候不需要你做什么，如果点下 Flash 进度条还没开始走，那你试着按按板子上的 flash 按钮，一般来说会自动检测，还是很顺的。
而上文中提到的另一种自己焊接的开发板就没有这么方便了，还记得那张转接板的原理图吗？
按照图中的说法，我们要把 GPIO0、GPIO15 和 GND 接在一块，再加上 USB-TTL 线本身的 GND 线，所以这里是四根线。绿线+黄线那个就是 USB-TTL 线的接地。四个在面包板上插一排，就这样接在一块了。
这里最好再把 reset 那个孔插一根公对公的线。这时候你在刷机程序上点了 Flash，如果不开始读条的话，你就用 reset 空出的那个头去碰一下 GND 的金属部分，以便顺利继续刷机程序。记住这个过程千万别乱动板子，很容易停止刷机进程，但貌似也刷不坏就是了。
其他系统用户建议使用 esptool 进行刷机：https://github.com/espressif/esptool
这样刷机就说完了。
亮灯
关掉刷机程序，连线也恢复正常。这时再次用软件连上串口，按 reset 后大致会出现这样的画面：
一般情况下会直接从 MircoPython vX.Y.Z ... 开始（呃，我截图的时候还是1.9.2，现在是1.9.3了）
进去之后直接是一个 MicroPython 的 REPL，支持 TAB 补全，按 Ctrl + E 能进入粘贴模式，感觉还挺6的，但很遗憾不支持中文。这里请大家无视我丢人的 ls 操作。
目前为止都是一些软件操作，下面我们来做一个能够直接影响现实的操作：亮灯。
from machine import Pin
p2 = Pin(2, Pin.OUT)
p2.value(0)
esp8266上自带一个蓝色的 LED 灯，如无意外这时候已经被点亮了。想要熄灭也很简单，调用 p2.value(1) 即可。
据说之所以能亮是因为GPIO2和是和灯绑定在一块的，具体为啥是GPIO2不是别的这个我也不是很清楚，毕竟我也只是个硬件菜鸡，只是比萌新们多飞了一会。
总之这样一来我们终于也是完成了一件与硬件直接相关的操作了，可喜可贺。
联网
诸位应该记得 esp8266 的定位是一个 wifi 物联网芯片，可以使用 wifi 连接是其最大的亮点。那么如何接入网络呢？
import network
wlan = network.WLAN(network.STA_IF)
wlan.active(True)
wlan.scan()
wlan.isconnected()
wlan.connect('WIFI 热点', '密码')
wlan.config('mac')
wlan.ifconfig()
print(wlan)
这样我们就获得了一个联网设备。特别注意一点，由于无法输入中文，中文热点需要自行转码成 utf-8 编码的 bytes 加进去才能上网。这样设置了之后，每次启动设备都会自动连入指定热点，即使热点消失也会等待自动重连。
现在我们有一件有趣的事情可以做了，那就是使用 WebREPL。在终端输入：
import webrepl_setup
然后会有几句这样那样的提示，问你要不要开机启动，建议选“是”，不然每次用都要执行下面这两句：
import webrepl
webrepl.start()
调整好后访问 http://micropython.org/webrepl/ ，修改IP为自己设备的然后 Connect，这时候会跟你要密码，默认密码为 micropythoN，注意大小写。
这样就可以在网页里对板子做操作了，这个页面还可以上传文件。现在我们就可以基本脱离 usb-ttl 线来使用设备了。
不过这个页面总是写默认IP为192.168.4.1（默认情况下板子会自己开一个热点给你连接，你连上之后IP就是这个），每次都要改很麻烦，这里提供一个猴子脚本去自动改地址：
// ==UserScript==
// @name Micropython Websocket REPL
// @namespace Violentmonkey Scripts
// @include http://micropython.org/webrepl/
// @grant none
// ==/UserScript==
document.getElementById('url').value = 'ws://192.168.0.103:8266/'
除了连接 wifi 之外，esp8266还可以开热点，两者是可以同时进行的。
import network
ap = network.WLAN(network.AP_IF)
ap.active(True)
ap.config(essid='test')
print(ap)
全参数的话是
ap.config(essid='test', channel=11, authmode=network.AUTH_WPA_WPA2_PSK, password='123123123')
特别提醒一下，wifi密码有最小长度限制，如果写短了的话的话会报一个这样的错误：
Traceback (most recent call last):
File "<stdin>", line 1, in <module>
OSError: can't set AP config
让人很是摸不着头脑。
EX：安装软件包和文件管理
MicroPython 提供了一个简单的包管理工具，称为upip，令人惊奇的是upip也是从pypi安装软件包的。不过我感觉因为由于网络、内存、储存空间等等限制，目前实用性还是比较差。
由于我们现在有且只有 REPL，熟悉的 shell 命令方式调用 pip 是无法使用的。这里需要使用调用的方式安装软件包：
import upip
upip.install('xxx')
软件包会安装在 /lib 目录，而REPL所在的目录是 / 。默认情况下当然是没有 /lib 这个目录了，比较奇怪的是这种情况下我这里会直接报一个 memory allocation failed 的错误。当然这种时候使用 os.mkdir('lib') 就能解决问题。
此外 MicroPython 很大一个问题还是文件管理不方便，REPL 还是不如真正的 shell 来的顺手。为了解决这一问题人民群众也是想了很多办法，我看到一个大家比较认可的方案是这样的：
https://github.com/wendlers/mpfshell
用起来也比较简单，但注意这货不知怎的在 Windows 下不会直接在 Scripts 下生成 exe 文件，这样就不能通过 cmd 直接启动它。所以我就先在 mingw 里试了一下：
pip3 install mpfshell
mpfshell
mpfs> open ws:192.168.0.103,123123
注意这里，open ws:192.168.0.103 后面不要带端口号，后面的 123123 是访问密码。
这是通过 websocket (和WebREPL一致)来访问设备，当然也可以通过串口访问：
另外 cmd 其实也可以进行访问，不过要手动 import 调用一下：
不过由于使用了 sh 方式的控制字符来设置终端的特殊格式（也就是文字颜色什么的），也很明显没有做 Windows 兼容。而我们知道这些控制字符实际上是特定的不可见字符+参数，所以在 cmd 下会显示乱码，如下图：
所以还是推荐大家在 mingw 或类似环境下使用。不过 mpfshell 下的 repl 仍然会有乱码问题，这就没办法了。微软的 WSL 我没有试过，不知能否提供更好些的兼容。此外这个 shell 的具体功能这里就不赘述了，参见项目页面即可。
在知道这玩意之前，我自己也写了一个辣鸡脚本来做一些简单操作。与 mpfshell 不同，我这个脚本是直接在板子上运行的：
https://gist.github.com/fy0/982488ddbb5eafcda565923621895cb6
不完全地支持 ls cat mkdir rm quit(q) 五个命令，当然我这个实现也是很菜的，也只是用来应应急。使用的话把文件用各种手段（比如WebREPL）传上去就算完事了，然后 from mpt import sh，再 sh() 即可。
为了方便可以把这句话加到 boot.py 的最后一行，这样每次开机就自动运行了，不需要再每次 import 后才能使用，就如同这样：
虽然加在末尾不那么 PEP8，不过更为现实的考量是如果我们在修改这个脚本的过程中出现问题，那么这一行的异常会中断其他项目的加载。因此选择在预设项目都加载完成后再加载自定义脚本。
后记
文档与参考：
固件下载：http://micropython.org/download
刷机工具(Win)：https://github.com/nodemcu/nodemcu-flasher
刷机工具(通用)：https://github.com/espressif/esptool
MicroPython esp8266官方文档：http://docs.micropython.org/en/latest/esp8266/
MicroPython 官方论坛：http://forum.micropython.org
其实这篇文章又是拖了很久，从一些截图的时间和版本就可以看出来。其实我计划中10月期间能够分享一下使用 OrangePi 和初次使用电烙铁的经验，但不幸的是今天已经是11月12日，果然还是太摸了啊……
以上就是我想说的，祝大家玩的愉快。