machine — функції, пов’язані з апаратним забезпеченням

Модуль machine містить специфічні функції для роботи з апаратним забезпеченням конкретної плати. Більшість функцій цього модуля надають прямий та необмежений доступ і керування апаратними блоками системи (ЦП, таймери, шини тощо).

Доступ до пам’яті

Модуль надає три індексовані об’єкти для прямого доступу до пам’яті. Кожен поводиться як розріджений масив, індексований байтовою адресою: value = memN[addr] читає, memN[addr] = value записує. Адреса завжди є байтовою, незалежно від ширини доступу.

machine.mem8

Індексований 8-бітний аксесор пам’яті. mem8[addr] читає int у діапазоні 0-255 з байта за адресою addr; mem8[addr] = value записує молодші 8 біт value. addr повинна бути вирівняна до 1 байта (будь-яка адреса).

machine.mem16

Індексований 16-бітний (напівслово) аксесор пам’яті. mem16[addr] читає int у діапазоні 0-65535; mem16[addr] = value записує молодші 16 біт. addr повинна бути вирівняна до 2 байт.

machine.mem32

Індексований 32-бітний (слово) аксесор пам’яті. mem32[addr] читає int у діапазоні 0-0xFFFFFFFF; mem32[addr] = value записує молодші 32 біти. addr повинна бути вирівняна до 4 байт.

Приклад використання (регістри специфічні для мікроконтролера STM32H7 – на OpenMV Cam H7 / H7 Plus / Pure Thermal вивід заголовка P0 підключений до 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

Функції скидання

machine.reset() → None

Виконує апаратне скидання пристрою аналогічно натисканню зовнішньої кнопки RESET.

machine.soft_reset() → None

Виконує програмне скидання інтерпретатора, видаляючи всі об’єкти Python та скидаючи купу Python.

machine.reset_cause() → int

Отримує причину скидання. Можливі значення, що повертаються, наведені в розділі константи.

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

Скидає камеру в режим DFU / завантажувача послідовного завантаження, готовий до повторного прошивання новою мікропрограмою. Цей виклик ніколи не повертається; плата одразу перезавантажується в завантажувач.

Аргумент value приймається для сумісності між портами, але ігнорується на всіх платах, підтримуваних OpenMV.

Функції керування перериваннями

Наступні функції дозволяють керувати перериваннями. Деякі системи вимагають переривань для коректної роботи, тому їх відключення на тривалий час може порушити основну функціональність, наприклад, сторожові таймери можуть спрацювати несподівано. Переривання слід відключати лише на мінімальний час, а потім повертати їх у попередній стан. Наприклад:

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

Вимикає запити на переривання. Повертає попередній стан IRQ, який слід вважати непрозорим значенням. Це повернуте значення слід передати функції enable_irq(), щоб відновити переривання у вихідний стан до виклику disable_irq().

machine.enable_irq(state: int) → None

Повторно вмикає запити на переривання. Параметр state повинен бути значенням, повернутим останнім викликом функції disable_irq().

Функції керування живленням

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

Повертає тактові частоти MCU.

На портах STM32 (усі OpenMV Cam M4/M7/H7/H7+/PT/N6 та варіанти з маркуванням Arduino) повернене значення є кортежем внутрішніх тактових частот у Гц. На STM32N6 (OpenMV Cam N6) кортеж має вигляд (CPUCLK, SYSCLK, HCLK, PCLK1, PCLK2, PCLK4, PCLK5); на інших STM32 – (SYSCLK, HCLK, PCLK1, PCLK2).

На порті mimxrt (OpenMV Cam RT1062) та порті alif (OpenMV Cam AE3) повернене значення є одним цілим числом – тактовою частотою CPU у Гц.

Виклик freq(hz) для встановлення тактової частоти викидає NotImplementedError на всіх платах, підтримуваних OpenMV.

machine.idle() → None

Зупиняє тактовий сигнал CPU, що корисно для зниження енергоспоживання в будь-який момент під час коротких або тривалих простоїв. Периферійні пристрої продовжують працювати, а виконання відновлюється одразу після спрацювання будь-якого переривання або не пізніше ніж через одну мілісекунду після зупинки CPU.

Рекомендується викликати цю функцію всередині будь-якого тісного циклу, що постійно перевіряє зовнішні зміни (тобто опитування). Це знизить енергоспоживання без суттєвого впливу на продуктивність. Для подальшого зниження енергоспоживання перегляньте функції lightsleep(), time.sleep() та time.sleep_ms().

machine.sleep() → None

Примітка

Ця функція застаріла, використовуйте lightsleep() замість неї без аргументів.

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

Зупиняє виконання та переходить у режим низького споживання із збереженням вмісту RAM і стану периферійних пристроїв. Тактовий сигнал MCU зупиняється; після повернення функції виконання відновлюється з точки виклику lightsleep() при повністю справній роботі всіх підсистем.

Якщо вказано time_ms, це максимальна тривалість сну в мілісекундах. З тайм-аутом або без нього виконання може відновитися раніше, якщо спрацює будь-яке налаштоване джерело пробудження (IRQ Pin, сигнал RTC, увімкнене переривання периферійного пристрою тощо). Джерела пробудження потрібно налаштувати до виклику.

Економія енергії є скромнішою порівняно з deepsleep(), але пробудження відбувається миттєво і стан не втрачається.

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

Зупиняє виконання та переходить у найглибший доступний режим низького споживання. Вміст RAM, стан периферійних пристроїв і мережеві з’єднання можуть бути втрачені. Після пробудження MCU завантажується з початку основного скрипту, аналогічно до ввімкнення живлення або апаратного скидання; reset_cause() поверне DEEPSLEEP_RESET, щоб скрипт міг відрізнити пробудження після глибокого сну від інших причин скидання.

Якщо вказано time_ms, MCU планує пробудження через зазначену кількість мілісекунд (або раніше, якщо раніше спрацює інше налаштоване джерело пробудження). Не передавайте жодного значення для сну до спрацювання зовнішнього джерела пробудження.

Цей виклик ніколи не повертається – обробляйте відновлення виконання на початку основного скрипту, перевіряючи reset_cause().

Різноманітні функції

machine.unique_id() → bytes

Повертає об’єкт bytes, що містить унікальний ідентифікатор для цієї плати. Значення зчитується з апаратного забезпечення MCU (зазвичай заводський серійний номер пристрою), тому воно стабільне між перезавантаженнями і відрізняється від плати до плати.

Довжина залежить від сімейства MCU – 12 байт на STM32, 8 байт на портах mimxrt та alif. Якщо застосунку потрібен ідентифікатор фіксованої довжини, обріжте або хешуйте повернене значення.

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

Вимірює тривалість одиночного імпульсу на pin і повертає його тривалість у мікросекундах.

pin повинен бути налаштований як цифровий вхід.

pulse_level – полярність імпульсу для вимірювання: 1 для високого імпульсу, 0 для низького.

Функція працює в двох фазах. Спочатку, якщо вивід ще не знаходиться на рівні pulse_level, вона очікує переходу виводу до pulse_level (початок імпульсу). Потім вимірює час, протягом якого вивід залишається на рівні pulse_level до зворотного переходу (кінець імпульсу). Виміряний час повертається в мікросекундах.

timeout_us обмежує кожну фазу незалежно (тому у найгіршому випадку виклик триває до 2 * timeout_us). При тайм-ауті функція повертає від’ємне значення, що вказує, на якій фазі стався тайм-аут:

• -2 – тайм-аут при очікуванні переднього фронту (вивід так і не досяг рівня pulse_level).

• -1 – тайм-аут при очікуванні заднього фронту (імпульс тривав довше, ніж timeout_us).

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

Передає data методом програмного керування бітами на зазначений pin. Аргумент encoding визначає спосіб кодування бітів, а timing – специфікацію часових параметрів, специфічну для кодування.

Підтримувані кодування:

• 0 для модуляції тривалості імпульсу «високий-низький». Це передає біти 0 та 1 як часові імпульси, починаючи з найбільш значущого біта. timing повинен бути чотирьох-елементним кортежем наносекунд у форматі (high_time_0, low_time_0, high_time_1, low_time_1). Наприклад, (400, 850, 800, 450) – це специфікація часових параметрів для RGB LED WS2812 на частоті 800 кГц.

Точність часових параметрів залежить від апаратного забезпечення; швидші MCU генерують тісніші імпульси (зазвичай десятки наносекунд).

Примітка

Для керування стрічками WS2812 / NeoPixel дивіться модуль neopixel з API вищого рівня.

Константи

Наведені нижче константи повертаються функцією reset_cause() і вказують причину останнього скидання MCU. Доступно на портах STM32 та mimxrt; порт alif (OpenMV Cam AE3) наразі не надає констант причини скидання, і його reset_cause() завжди повертає 0.

machine.PWRON_RESET: int

Скидання спричинено подачею живлення на мікросхему. Порти STM32 та mimxrt.

machine.WDT_RESET: int

Скидання спричинено спрацьовуванням сторожового таймера. Порти STM32 та mimxrt.

machine.SOFT_RESET: int

Скидання спричинено soft_reset() (інтерпретатор Python перезапустився без апаратного скидання). Порти STM32 та mimxrt.

machine.HARD_RESET: int

Скидання спричинено активацією виводу NRST (зовнішня кнопка скидання). Лише порти STM32.

machine.DEEPSLEEP_RESET: int

Скидання спричинено пробудженням з глибокого сну. Лише порти STM32.

Класи

• клас Pin – керування виводами введення/виведення
• клас Signal – керування та зчитування зовнішніх пристроїв введення/виведення
• клас LED – переносне керування вбудованим світлодіодом
• клас ADC – аналого-цифрове перетворення
• клас PWM – широтно-імпульсна модуляція
• клас UART – дуплексна шина послідовного зв’язку
• клас SPI – протокол шини Serial Peripheral Interface (з боку контролера)
• клас SoftSPI – шина SPI з програмною емуляцією
• клас I2C – двопровідний послідовний протокол
• клас SoftI2C – програмна емуляція шини I2C
• клас I2CTarget – цільовий пристрій I2C
• клас I2S – протокол міжмікросхемної звукової шини
• клас CAN – протокол Controller Area Network
• клас RTC – годинник реального часу
• клас Timer – віртуальний одноразовий / переодичний таймер
• клас WDT – сторожовий таймер
• клас SDCard – драйвер карти SD / MMC
• клас Counter – лічильник імпульсів
• клас Encoder – квадратурний декодер