machine — funkce související s hardwarem

Modul machine obsahuje specifické funkce související s hardwarem na konkrétní desce. Většina funkcí v tomto modulu umožňuje dosáhnout přímého a neomezeného přístupu k hardwarovým blokům systému (jako CPU, časovače, sběrnice atd.) a jejich řízení.

Přístup k paměti

Modul zpřístupňuje tři indexovatelné objekty používané pro přímý přístup k paměti. Každý se chová jako řídké pole indexované adresou bajtu: value = memN[addr] čte, memN[addr] = value zapisuje. Adresa je vždy adresa bajtu, bez ohledu na šířku přístupu.

machine.mem8

Indexovatelný 8bitový přístup k paměti. mem8[addr] čte int v rozsahu 0-255 z bajtu na adrese addr; mem8[addr] = value zapíše dolních 8 bitů hodnoty value. addr musí být zarovnán na 1 bajt (libovolná adresa).

machine.mem16

Indexovatelný 16bitový přístup k paměti (poloslovo). mem16[addr] čte int v rozsahu 0-65535; mem16[addr] = value zapíše dolních 16 bitů. addr musí být zarovnán na 2 bajty.

machine.mem32

Indexovatelný 32bitový přístup k paměti (slovo). mem32[addr] čte int v rozsahu 0-0xFFFFFFFF; mem32[addr] = value zapíše dolních 32 bitů. addr musí být zarovnán na 4 bajty.

Příklad použití (registry jsou specifické pro mikrokontrolér STM32H7 – na OpenMV Cam H7 / H7 Plus / Pure Thermal je header pin P0 propojen s PB15):

import machine
from micropython import const

GPIOB = const(0x58020400)
GPIO_BSRR = const(0x18)
GPIO_IDR = const(0x10)

# set P0 (PB15) high via the GPIOB bit-set/reset register
machine.mem32[GPIOB + GPIO_BSRR] = 1 << 15

# read P0 (PB15) directly out of the GPIOB input-data register
value = (machine.mem32[GPIOB + GPIO_IDR] >> 15) & 1

Funkce související s resetem

machine.reset() → None

Tvrdě resetuje zařízení způsobem podobným stisknutí externího tlačítka RESET.

machine.soft_reset() → None

Provede měkký reset interpretu, smaže všechny Python objekty a resetuje Python heap.

machine.reset_cause() → int

Získá příčinu resetu. Možné návratové hodnoty viz konstanty.

machine.bootloader(value: int | None = None, /) → NoReturn

Resetuje kameru do jejího DFU / sériového stahovacího bootloaderu, připravenou k přeflashování novým firmwarem. Toto volání se nikdy nevrací; deska se restartuje přímo do bootloaderu.

Argument value je přijímán kvůli kompatibilitě mezi porty, ale je na každé OpenMV podporované desce ignorován.

Funkce související s přerušeními

Následující funkce umožňují řízení přerušení. Některé systémy vyžadují přerušení pro správnou činnost, takže jejich vypnutí na dlouhou dobu může narušit základní funkčnost, například watchdog časovače se mohou neočekávaně spustit. Přerušení by měla být vypnuta pouze na minimální dobu a poté znovu zapnuta do svého předchozího stavu. Například:

import machine

# Disable interrupts
state = machine.disable_irq()

# Do a small amount of time-critical work here

# Enable interrupts
machine.enable_irq(state)

machine.disable_irq() → int

Vypne požadavky na přerušení. Vrací předchozí stav IRQ, který by měl být považován za neprůhlednou hodnotu. Tato návratová hodnota by měla být předána funkci enable_irq() pro obnovení přerušení do jejich původního stavu před voláním disable_irq().

machine.enable_irq(state: int) → None

Znovu zapne požadavky na přerušení. Parametr state by měl být hodnota, která byla vrácena z posledního volání funkce disable_irq().

Funkce související s napájením

machine.freq(hz: int | None = None, /) → int | tuple[int, ...]

Vrací frekvence hodin MCU.

Na STM32 portech (každá OpenMV Cam M4/M7/H7/H7+/PT/N6 a varianty značky Arduino) je návratovou hodnotou tuple interních hodin v Hz. Na STM32N6 (OpenMV Cam N6) je tuple (CPUCLK, SYSCLK, HCLK, PCLK1, PCLK2, PCLK4, PCLK5); na ostatních STM32 kamerách je to (SYSCLK, HCLK, PCLK1, PCLK2).

Na mimxrt portu (OpenMV Cam RT1062) a alif portu (OpenMV Cam AE3) je návratovou hodnotou jediné celé číslo – frekvence CPU v Hz.

Volání freq(hz) pro nastavení hodin vyvolá NotImplementedError na každé OpenMV podporované desce.

machine.idle() → None

Hradluje hodiny CPU, což je užitečné pro snížení spotřeby energie kdykoli během krátkých nebo dlouhých období. Periferie nadále fungují a vykonávání se obnoví, jakmile se spustí jakékoli přerušení, nebo nejpozději jednu milisekundu po pozastavení CPU.

Doporučuje se volat tuto funkci uvnitř jakékoli těsné smyčky, která neustále kontroluje externí změnu (tj. polling). Tím se sníží spotřeba energie bez výrazného ovlivnění výkonu. Pro další snížení spotřeby energie viz funkce lightsleep(), time.sleep() a time.sleep_ms().

machine.sleep() → None

Poznámka

Tato funkce je zastaralá, místo ní použijte lightsleep() bez argumentů.

machine.lightsleep(time_ms: int | None = None, /) → None

Zastaví vykonávání a přejde do nízkopříkonového stavu s plným zachováním RAM a periferií. Hodiny MCU jsou hradlovány; když se funkce vrátí, vykonávání pokračuje od bodu, kde byl lightsleep() zavolán, přičemž každý subsystém je stále funkční.

Pokud je zadán time_ms, jedná se o maximální dobu spánku v milisekundách. S časovým limitem i bez něj se vykonávání může obnovit dříve, pokud se spustí jakýkoli nakonfigurovaný zdroj probuzení (IRQ Pin, alarm RTC, zapnuté přerušení periferie, …). Zdroje probuzení musí být nastaveny před voláním.

Úspora energie je skromnější než u deepsleep(), ale probuzení je okamžité a žádný stav se neztratí.

machine.deepsleep(time_ms: int | None = None, /) → NoReturn

Zastaví vykonávání a přejde do nejhlubšího dostupného nízkopříkonového stavu. Obsah RAM, stav periferií a síťová připojení mohou být všechny ztraceny. Když se MCU probudí, naběhne od začátku hlavního skriptu, podobně jako při zapnutí napájení nebo tvrdém resetu; reset_cause() poté vrátí DEEPSLEEP_RESET, takže skript může rozlišit probuzení z deepsleep od jiných příčin resetu.

Pokud je zadán time_ms, MCU naplánuje probuzení po tolika milisekundách (nebo dříve, pokud se nejprve spustí jiný nakonfigurovaný zdroj probuzení). Nepředejte nic pro spánek až do spuštění externího zdroje probuzení.

Toto volání se nikdy nevrací – obnovené vykonávání ošetřete na začátku hlavního skriptu, podmíněné hodnotou reset_cause().

Různé funkce

machine.unique_id() → bytes

Vrací objekt bytes obsahující jedinečný identifikátor této desky. Hodnota je načtena z hardwaru MCU (typicky tovární sériové číslo zařízení), takže je stabilní napříč restarty a liší se deska od desky.

Délka závisí na rodině MCU – 12 bajtů na STM32, 8 bajtů na mimxrt a alif portech. Pokud vaše aplikace potřebuje ID pevné délky, vrácenou hodnotu nařežte nebo zahashujte.

machine.time_pulse_us(pin: Pin, pulse_level: int, timeout_us: int = 1000000, /) → int

Změří šířku jediného pulzu na pin a vrátí jeho trvání v mikrosekundách.

pin musí být nakonfigurován jako digitální vstup.

pulse_level je polarita pulzu, jehož trvání se má změřit: 1 pro vysoký pulz, 0 pro nízký pulz.

Funkce pracuje ve dvou fázích. Nejprve, pokud pin ještě není na úrovni pulse_level, čeká na přechod pinu na pulse_level (začátek pulzu). Poté měří dobu, po kterou pin zůstává na úrovni pulse_level, než se přepne zpět (konec pulzu). Naměřený čas je vrácen v mikrosekundách.

timeout_us ohraničuje každou fázi nezávisle (takže volání v nejhorším případě trvá až 2 * timeout_us). Při vypršení časového limitu funkce vrátí zápornou hodnotu identifikující, která fáze vypršela:

• -2 – vypršel časový limit při čekání na náběžnou hranu (pin nikdy nedosáhl úrovně pulse_level).

• -1 – vypršel časový limit při čekání na sestupnou hranu (pulz byl delší než timeout_us).

machine.bitstream(pin: Pin, encoding: int, timing: tuple, data: bytes, /) → None

Vysílá data bit-bangingem na zadaném pinu pin. Argument encoding určuje, jak jsou bity kódovány, a timing je časová specifikace závislá na kódování.

Podporovaná kódování jsou:

• 0 pro pulzně šířkovou modulaci typu „high low“. Tato vysílá bity 0 a 1 jako časované pulzy, počínaje nejvýznamnějším bitem. timing musí být čtyřprvkový tuple nanosekund ve formátu (high_time_0, low_time_0, high_time_1, low_time_1). Například (400, 850, 800, 450) je časová specifikace pro WS2812 RGB LED na 800 kHz.

Přesnost časování závisí na hardwaru; rychlejší MCU produkují přesnější pulzy (typicky desítky nanosekund).

Poznámka

Pro řízení WS2812 / NeoPixel pásků viz modul neopixel s vyšší úrovní API.

Konstanty

Níže uvedené konstanty vrací reset_cause() a identifikují, proč se MCU naposledy resetovalo. Dostupné na STM32 a mimxrt portech; alif port (OpenMV Cam AE3) v současnosti nezpřístupňuje konstanty příčiny resetu a jeho reset_cause() vždy vrací 0.

machine.PWRON_RESET: int

Reset způsobený přivedením napájení na čip. STM32 a mimxrt porty.

machine.WDT_RESET: int

Reset způsobený vypršením watchdog časovače. STM32 a mimxrt porty.

machine.SOFT_RESET: int

Reset způsobený soft_reset() (Python interpret se restartoval bez hardwarového resetu). STM32 a mimxrt porty.

machine.HARD_RESET: int

Reset způsobený aktivací pinu NRST (externí tlačítko resetu). Pouze STM32 porty.

machine.DEEPSLEEP_RESET: int

Reset způsobený probuzením z deep-sleep. Pouze STM32 porty.

Třídy

• třída Pin – ovládání I/O pinů
• třída Signal – ovládání a snímání externích I/O zařízení
• třída LED – přenositelné řízení LED na desce
• třída ADC – analogově-digitální převod
• třída PWM – pulzně šířková modulace
• třída UART – duplexní sériová komunikační sběrnice
• třída SPI – protokol sběrnice Serial Peripheral Interface (strana řadiče)
• třída SoftSPI – softwarově emulovaná sběrnice SPI
• třída I2C – dvouvodičový sériový protokol
• třída SoftI2C – softwarově emulovaná sběrnice I2C
• třída I2CTarget – cílové zařízení I2C
• třída I2S – protokol sběrnice Inter-IC Sound
• třída CAN – protokol Controller Area Network
• třída RTC – hodiny reálného času
• třída Timer – virtuální periodický / jednorázový časovač
• třída WDT – watchdog časovač
• třída SDCard – ovladač SD / MMC karty
• třída Counter – čítač pulzů
• třída Encoder – kvadraturní dekodér