పైథాన్ ఆన్ ది మెటల్: ఎంబెడెడ్ ప్రోగ్రామింగ్ మరియు మైక్రోకంట్రోలర్ ఇంటిగ్రేషన్‌లో ఒక లోతైన విశ్లేషణ

దశాబ్దాలుగా, స్మార్ట్‌వాచ్‌ల నుండి పారిశ్రామిక యంత్రాల వరకు ప్రతిదాన్ని శక్తివంతం చేసే చిన్న కంప్యూటర్లు అయిన ఎంబెడెడ్ సిస్టమ్స్ ప్రపంచం—C, C++, మరియు అసెంబ్లీ వంటి తక్కువ-స్థాయి భాషల ప్రత్యేక డొమైన్‌గా ఉండేది. ఈ భాషలు అసమానమైన నియంత్రణ మరియు పనితీరును అందిస్తాయి, కానీ అవి కఠినమైన అభ్యాస వక్రరేఖ మరియు సుదీర్ఘ అభివృద్ధి చక్రాలతో వస్తాయి. సరళత, చదవడానికి సులభంగా ఉండటం మరియు విస్తారమైన పర్యావరణ వ్యవస్థకు ప్రసిద్ధి చెందిన పైథాన్ భాషను ప్రవేశపెట్టండి. ఒకప్పుడు వెబ్ సర్వర్లు మరియు డేటా సైన్స్‌కు పరిమితమైన పైథాన్, ఇప్పుడు హార్డ్‌వేర్ నడిబొడ్డున శక్తివంతమైన ప్రవేశం చేస్తోంది, ప్రపంచవ్యాప్తంగా డెవలపర్లు, అభిరుచి గలవారు మరియు ఆవిష్కర్తల కొత్త తరానికి ఎలక్ట్రానిక్స్‌ను ప్రజాస్వామ్యీకరిస్తోంది.

పైథాన్ ఎంబెడెడ్ ప్రోగ్రామింగ్ యొక్క ఉత్తేజకరమైన ప్రపంచానికి ఈ గైడ్ మీ సమగ్ర పరిచయం. పైథాన్ వంటి ఉన్నత-స్థాయి భాష హార్డ్‌వేర్‌ను నేరుగా ఎలా నియంత్రించగలదో మేము అన్వేషిస్తాము, దీన్ని సాధ్యం చేసే కీలక ప్లాట్‌ఫారమ్‌లను పరిశీలిస్తాము మరియు సాఫ్ట్‌వేర్ నుండి సిలికాన్ వరకు మీ ప్రయాణాన్ని ప్రారంభించడానికి ఆచరణాత్మక ఉదాహరణల ద్వారా నడుస్తాము.

పైథాన్ ఎంబెడెడ్ ఎకోసిస్టమ్: కేవలం CPython కంటే ఎక్కువ

మీరు మీ ల్యాప్‌టాప్‌లో ఉపయోగించే ప్రామాణిక పైథాన్‌ను (CPython అని పిలుస్తారు) ఒక సాధారణ మైక్రోకంట్రోలర్‌పై ఇన్‌స్టాల్ చేయలేరు. ఈ పరికరాలకు అత్యంత పరిమిత వనరులు ఉంటాయి—మేము కిలోబైట్ల RAM మరియు మెగాహెర్ట్జ్ ప్రాసెసింగ్ పవర్ గురించి మాట్లాడుతున్నాము, ఇది ఆధునిక కంప్యూటర్‌లోని గిగాబైట్లు మరియు గిగాహెర్ట్జ్‌లకు పూర్తి విరుద్ధం. ఈ అంతరాన్ని పూరించడానికి, పైథాన్ యొక్క ప్రత్యేకమైన, తేలికపాటి అమలులు సృష్టించబడ్డాయి.

మైక్రోపైథాన్: మైక్రోకంట్రోలర్‌ల కోసం పైథాన్

మైక్రోపైథాన్ అనేది పైథాన్ 3 ప్రోగ్రామింగ్ భాష యొక్క పూర్తి పునఃరచన, ఇది పరిమిత హార్డ్‌వేర్‌పై అమలు చేయడానికి ఆప్టిమైజ్ చేయబడింది. డేమియన్ జార్జ్ చేత సృష్టించబడిన ఇది, ప్రామాణిక పైథాన్‌తో సాధ్యమైనంత అనుకూలతను కలిగి ఉండటంతో పాటు హార్డ్‌వేర్‌కు ప్రత్యక్ష, తక్కువ-స్థాయి యాక్సెస్‌ను అందించాలని లక్ష్యంగా పెట్టుకుంది.

• ముఖ్య లక్షణాలు: ఇందులో ఒక ఇంటరాక్టివ్ రీడ్-ఇవాల్-ప్రింట్ లూప్ (REPL) ఉంటుంది, ఇది మీరు ఒక బోర్డుకు కనెక్ట్ అయి, కంపైలేషన్ దశ లేకుండా కోడ్‌ను లైన్-బై-లైన్ అమలు చేయడానికి అనుమతిస్తుంది. ఇది అధిక సామర్థ్యం కలిగి, తక్కువ మెమరీ ఫుట్‌ప్రింట్ కలిగి ఉంటుంది మరియు machine వంటి శక్తివంతమైన మాడ్యూళ్లను (GPIO, I2C, SPI, మొదలైనవి) ప్రత్యక్ష హార్డ్‌వేర్ నియంత్రణ కోసం అందిస్తుంది.
• ఎవరికి ఉత్తమం: గరిష్ట పనితీరు, హార్డ్‌వేర్‌పై సూక్ష్మ-స్థాయి నియంత్రణ, మరియు విస్తృత శ్రేణి మైక్రోకంట్రోలర్‌లలో అనుకూలతను కోరుకునే డెవలపర్‌లకు. ఇది "మెటల్" కు దగ్గరగా ఉంటుంది మరియు తరచుగా పనితీరు-క్లిష్టమైన అనువర్తనాల కోసం ఇష్టపడతారు.

సర్క్యూట్‌పైథాన్: బిగినర్-ఫ్రెండ్లీ పవర్‌హౌస్

సర్క్యూట్‌పైథాన్ అనేది మైక్రోపైథాన్ యొక్క ఒక ఫోర్క్, ఇది డు-ఇట్-యువర్‌సెల్ఫ్ (DIY) ఎలక్ట్రానిక్స్ స్పేస్‌లో అగ్రగామి సంస్థ అయిన Adafruit చేత సృష్టించబడింది మరియు నిర్వహించబడుతుంది. ఇది మైక్రోపైథాన్‌తో ఒక కోర్‌ను పంచుకున్నప్పటికీ, దాని తత్వశాస్త్రం వాడుకలో సౌలభ్యం మరియు విద్యపై కేంద్రీకృతమై ఉంది.

• ముఖ్య లక్షణాలు: మైక్రోకంట్రోలర్‌ను మీ కంప్యూటర్‌కు ఎలా ప్రదర్శిస్తుంది అనేది అత్యంత ప్రముఖమైన లక్షణం. మీరు ఒక సర్క్యూట్‌పైథాన్ బోర్డును ప్లగ్ చేసినప్పుడు, అది ఒక చిన్న USB డ్రైవ్‌గా కనిపిస్తుంది. మీరు ఈ డ్రైవ్‌లోని మీ code.py ఫైల్‌ను సవరించి సేవ్ చేయండి; బోర్డు రీలోడ్ అయి మీ కొత్త కోడ్‌ను స్వయంచాలకంగా నడుపుతుంది. ఇది అన్ని మద్దతు ఉన్న బోర్డులలో ఏకీకృత APIని కూడా కలిగి ఉంటుంది, అంటే ఒక బోర్డుపై సెన్సార్‌ను చదవడానికి రాసిన కోడ్, మరొక బోర్డుపై కనీస మార్పులతో పనిచేస్తుంది.
• ఎవరికి ఉత్తమం: ప్రారంభకులు, విద్యావేత్తలు, మరియు వేగవంతమైన ప్రోటోటైపింగ్‌పై దృష్టి సారించిన ఎవరికైనా. అభ్యాస వక్రరేఖ సున్నితంగా ఉంటుంది, మరియు Adafruit అందించిన విస్తృతమైన లైబ్రరీ పర్యావరణ వ్యవస్థ సెన్సార్‌లు, డిస్‌ప్లేలు, మరియు ఇతర భాగాలను ఏకీకృతం చేయడాన్ని చాలా సులభం చేస్తుంది.

మైక్రోపైథాన్ వర్సెస్ సర్క్యూట్‌పైథాన్: ఒక శీఘ్ర పోలిక

వాటి మధ్య ఎంచుకోవడం తరచుగా మీ ప్రాజెక్ట్ లక్ష్యాలు మరియు అనుభవ స్థాయిపై ఆధారపడి ఉంటుంది.

• తత్వశాస్త్రం: మైక్రోపైథాన్ హార్డ్‌వేర్-నిర్దిష్ట లక్షణాలు మరియు పనితీరుకు ప్రాధాన్యత ఇస్తుంది. సర్క్యూట్‌పైథాన్ సరళత, స్థిరత్వం, మరియు నేర్చుకోవడంలో సౌలభ్యానికి ప్రాధాన్యత ఇస్తుంది.
• వర్క్‌ఫ్లో: మైక్రోపైథాన్‌తో, మీరు సాధారణంగా పరికరం యొక్క REPLకు కనెక్ట్ అవ్వడానికి మరియు ఫైల్‌లను అప్‌లోడ్ చేయడానికి థోనీ వంటి సాధనాన్ని ఉపయోగిస్తారు. సర్క్యూట్‌పైథాన్‌తో, మీరు USB డ్రైవ్‌పై code.py ఫైల్‌ను డ్రాగ్ చేసి డ్రాప్ చేస్తారు.
• హార్డ్‌వేర్ మద్దతు: మైక్రోపైథాన్ అనేక తయారీదారుల నుండి విస్తృత శ్రేణి బోర్డులకు మద్దతు ఇస్తుంది. సర్క్యూట్‌పైథాన్ ప్రధానంగా Adafruit మరియు ఎంపిక చేసిన మూడవ-పక్ష భాగస్వాముల నుండి బోర్డులకు మద్దతు ఇస్తుంది, కానీ దాని మద్దతు లోతైనది మరియు చక్కగా డాక్యుమెంట్ చేయబడింది.
• లైబ్రరీలు: సర్క్యూట్‌పైథాన్‌లో సులభంగా ఇన్‌స్టాల్ చేయగల భారీ, క్యూరేటెడ్ లైబ్రరీల సమితి ఉంది. మైక్రోపైథాన్ లైబ్రరీలు కూడా అందుబాటులో ఉన్నాయి కానీ మరింత విచ్ఛిన్నంగా ఉండవచ్చు.

ఈ గైడ్ కోసం, భావనలు మరియు అనేక కోడ్ ఉదాహరణలు రెండింటికీ వర్తిస్తాయి, చిన్న మార్పులతో. అవి ముఖ్యమైన చోట మేము తేడాలను ఎత్తి చూపుతాము.

మీ హార్డ్‌వేర్‌ను ఎంచుకోవడం: మైక్రోకంట్రోలర్ యుద్ధరంగం

పైథాన్‌ను అమలు చేయగల మైక్రోకంట్రోలర్‌ల (MCUs) సంఖ్య ఇటీవలి సంవత్సరాలలో విపరీతంగా పెరిగింది. ప్రపంచ ప్రేక్షకుల కోసం ఇక్కడ కొన్ని అత్యంత ప్రజాదరణ పొందిన మరియు అందుబాటులో ఉన్న ఎంపికలు ఉన్నాయి.

రాస్ప్‌బెర్రీ పై పికో & RP2040

పూర్తి స్థాయి రాస్ప్‌బెర్రీ పై కంప్యూటర్‌తో గందరగోళం చెందకూడదు, పికో అనేది కస్టమ్ RP2040 చిప్ చుట్టూ నిర్మించబడిన ఒక తక్కువ-ధర, అధిక-పనితీరు గల మైక్రోకంట్రోలర్ బోర్డు. ఇది హార్డ్‌వేర్‌పై పైథాన్ కోసం ప్రపంచవ్యాప్తంగా ఇష్టమైనదిగా మారింది.

• ముఖ్య లక్షణాలు: ఒక శక్తివంతమైన డ్యూయల్-కోర్ ARM కార్టెక్స్-M0+ ప్రాసెసర్, ఉదారమైన 264KB RAM, మరియు కస్టమ్ హార్డ్‌వేర్ ఇంటర్‌ఫేస్‌ల సృష్టిని అనుమతించే ప్రోగ్రామబుల్ I/O (PIO) అనే ప్రత్యేక లక్షణం. కొత్త పికో W మోడల్ ఆన్-బోర్డ్ Wi-Fiని జతచేస్తుంది.
• ఇది పైథాన్‌కు ఎందుకు గొప్పది: ఇది మైక్రోపైథాన్‌కు అధికారిక, ఫస్ట్-క్లాస్ మద్దతును కలిగి ఉంది మరియు సర్క్యూట్‌పైథాన్ చేత కూడా బాగా మద్దతు ఇవ్వబడుతుంది. దాని తక్కువ ధర (తరచుగా $10 USD కంటే తక్కువ) మరియు బలమైన పనితీరు దానిని అద్భుతమైన విలువగా చేస్తాయి.

ఎస్ప్రెసిఫ్ ESP32 & ESP8266

షాంఘై ఆధారిత సంస్థ ఎస్ప్రెసిఫ్ సిస్టమ్స్ చేత తయారు చేయబడిన, ESP కుటుంబం యొక్క చిప్స్ IoT యొక్క తిరుగులేని ఛాంపియన్‌లు. అవి వాటి ఇంటిగ్రేటెడ్ Wi-Fi మరియు బ్లూటూత్ సామర్థ్యాలకు ప్రసిద్ధి చెందాయి, వాటిని కనెక్ట్ చేయబడిన ప్రాజెక్ట్‌ల కోసం డిఫాల్ట్ ఎంపికగా చేస్తాయి.

• ముఖ్య లక్షణాలు: శక్తివంతమైన సింగిల్ లేదా డ్యూయల్-కోర్ ప్రాసెసర్‌లు, అంతర్నిర్మిత Wi-Fi మరియు (ESP32లో) బ్లూటూత్. అవి ప్రపంచవ్యాప్తంగా ఉన్న వేలాది విభిన్న డెవలప్‌మెంట్ బోర్డులపై అందుబాటులో ఉన్నాయి.
• అవి పైథాన్‌కు ఎందుకు గొప్పవి: అద్భుతమైన మైక్రోపైథాన్ మద్దతు కేవలం కొన్ని పైథాన్ కోడ్ లైన్‌లతో కనెక్ట్ చేయబడిన పరికరాలను నిర్మించడానికి మిమ్మల్ని అనుమతిస్తుంది. వాటి ప్రాసెసింగ్ పవర్ వెబ్ సర్వర్‌లను అమలు చేయడం లేదా బహుళ సెన్సార్ల నుండి డేటాను నిర్వహించడం వంటి సంక్లిష్ట పనులకు సరిపోతుంది.

Adafruit ఫెదర్, ఇట్సీబిట్సీ, మరియు ట్రింకెట్ ఎకోసిస్టమ్స్

Adafruit ప్రామాణిక రూప కారకాలలో విస్తృత శ్రేణి బోర్డులను అందిస్తుంది. ఇవి నిర్దిష్ట చిప్స్ కాకుండా సర్క్యూట్‌పైథాన్ పర్యావరణ వ్యవస్థలో సజావుగా పనిచేయడానికి రూపొందించబడిన ఉత్పత్తి కుటుంబాలు.

• ముఖ్య లక్షణాలు: ఫెదర్ కుటుంబంలోని బోర్డులు ఒక సాధారణ పిన్‌అవుట్‌ను పంచుకుంటాయి, వాటిని పరస్పరం మార్చుకోగలిగేలా చేస్తాయి. చాలా వాటిలో అంతర్నిర్మిత బ్యాటరీ ఛార్జింగ్ సర్క్యూట్లు మరియు కనెక్టర్లు ఉంటాయి. అవి RP2040, ESP32, మరియు ఇతరులతో సహా వివిధ రకాల మైక్రోకంట్రోలర్‌లతో అందుబాటులో ఉన్నాయి.
• అవి పైథాన్‌కు ఎందుకు గొప్పవి: అవి సర్క్యూట్‌పైథాన్ కోసం మొదటి నుండి రూపొందించబడ్డాయి. ఈ గట్టి ఏకీకరణ వందలాది లైబ్రరీలు మరియు ట్యుటోరియల్‌లకు ప్రాప్యతతో ఒక సున్నితమైన, ప్లగ్-అండ్-ప్లే అనుభవాన్ని అందిస్తుంది.

ప్రారంభించడం: హార్డ్‌వేర్‌పై మీ మొదటి "హలో, వరల్డ్"

సిద్ధాంతం నుండి ఆచరణకు వెళ్దాం. ఎంబెడెడ్ ప్రోగ్రామింగ్ యొక్క సాంప్రదాయ "హలో, వరల్డ్" ఒక LEDని బ్లింక్ చేయడం. ఈ సాధారణ చర్య మీ మొత్తం టూల్‌చెయిన్—మీ కోడ్ ఎడిటర్ నుండి బోర్డుపై ఉన్న ఫర్మ్‌వేర్ వరకు—సరిగ్గా పనిచేస్తోందని నిర్ధారిస్తుంది.

అవసరాలు

• ఒక మద్దతు ఉన్న మైక్రోకంట్రోలర్ బోర్డు (ఉదా., రాస్ప్‌బెర్రీ పై పికో, ESP32, లేదా ఒక Adafruit బోర్డు).
• డేటా బదిలీకి మద్దతు ఇచ్చే USB కేబుల్ (కేవలం ఛార్జింగ్ కాదు).
• ఒక కంప్యూటర్ (Windows, macOS, లేదా Linux).

దశ 1: ఫర్మ్‌వేర్‌ను ఇన్‌స్టాల్ చేయండి

మీ బోర్డుకు మైక్రోపైథాన్ లేదా సర్క్యూట్‌పైథాన్ ఇంటర్‌ప్రిటర్ ఇన్‌స్టాల్ చేయబడాలి. దీనిని "ఫర్మ్‌వేర్‌ను ఫ్లాషింగ్ చేయడం" అంటారు.

1. సర్క్యూట్‌పైథాన్ కోసం: circuitpython.orgను సందర్శించండి, మీ బోర్డును కనుగొని, .uf2 ఫైల్‌ను డౌన్‌లోడ్ చేయండి. మీ బోర్డును బూట్‌లోడర్ మోడ్‌లో ఉంచండి (ఇది సాధారణంగా దానిని ప్లగ్ చేసేటప్పుడు "BOOT" లేదా "RESET" బటన్‌ను పట్టుకోవడం ద్వారా జరుగుతుంది). ఇది ఒక USB డ్రైవ్‌గా కనిపిస్తుంది. డౌన్‌లోడ్ చేసిన .uf2 ఫైల్‌ను దానిపైకి లాగండి. డ్రైవ్ ఎజెక్ట్ అయి, ఇప్పుడు CIRCUITPY అని పేరుతో మళ్లీ కనిపిస్తుంది.
2. మైక్రోపైథాన్ కోసం: micropython.orgను సందర్శించండి, మీ బోర్డును కనుగొని, ఫర్మ్‌వేర్ ఫైల్‌ను డౌన్‌లోడ్ చేయండి (తరచుగా .uf2 లేదా .bin ఫైల్). ప్రక్రియ ఇలాగే ఉంటుంది: బోర్డును బూట్‌లోడర్ మోడ్‌లో ఉంచి, ఫైల్‌ను కాపీ చేయండి.

దశ 2: మీ ఎడిటర్‌ను సెటప్ చేయండి

మీరు ఏ టెక్స్ట్ ఎడిటర్‌నైనా ఉపయోగించగలిగినప్పటికీ, ఒక ప్రత్యేక IDE అభివృద్ధిని చాలా సులభం చేస్తుంది. థోనీ IDE ప్రారంభకులకు బాగా సిఫార్సు చేయబడింది. ఇది ఉచితం, క్రాస్-ప్లాట్‌ఫారమ్, మరియు మైక్రోపైథాన్ మరియు సర్క్యూట్‌పైథాన్‌కు అంతర్నిర్మిత మద్దతుతో వస్తుంది. ఇది స్వయంచాలకంగా మీ బోర్డును గుర్తిస్తుంది, పరికరం యొక్క REPLకు యాక్సెస్ అందిస్తుంది, మరియు ఫైల్‌లను అప్‌లోడ్ చేయడాన్ని సులభం చేస్తుంది.

దశ 3: బ్లింకింగ్ LED కోడ్

ఇప్పుడు కోడ్ కోసం. మైక్రోపైథాన్ కోసం main.py అనే కొత్త ఫైల్‌ను సృష్టించండి లేదా సర్క్యూట్‌పైథాన్ కోసం ఇప్పటికే ఉన్న code.pyని సవరించండి.

రాస్ప్‌బెర్రీ పై పికో Wపై మైక్రోపైథాన్ కోసం ఉదాహరణ:

import machine import utime # పికో Wలోని ఆన్‌బోర్డ్ LED ఒక ప్రత్యేక పేరు ద్వారా యాక్సెస్ చేయబడుతుంది led = machine.Pin("LED", machine.Pin.OUT) while True: led.toggle() print("LED toggled!") utime.sleep(0.5) # అర సెకను పాటు వేచి ఉండండి

చాలా Adafruit బోర్డులపై సర్క్యూట్‌పైథాన్ కోసం ఉదాహరణ:

import board import digitalio import time # ఆన్‌బోర్డ్ LED సాధారణంగా 'LED' అనే పిన్‌కు కనెక్ట్ చేయబడి ఉంటుంది led = digitalio.DigitalInOut(board.LED) led.direction = digitalio.Direction.OUTPUT while True: led.value = not led.value print("LED toggled!") time.sleep(0.5)

కోడ్ విశ్లేషణ:

• import: హార్డ్‌వేర్‌ను నియంత్రించడానికి (machine, digitalio, board) మరియు సమయాన్ని నిర్వహించడానికి (utime, time) మేము లైబ్రరీలను దిగుమతి చేసుకుంటాము.
• పిన్ సెటప్: మేము ఏ భౌతిక పిన్‌ను నియంత్రించాలనుకుంటున్నామో (ఆన్‌బోర్డ్ LED) నిర్వచించి, దానిని అవుట్‌పుట్‌గా కాన్ఫిగర్ చేస్తాము.
• లూప్: while True: లూప్ శాశ్వతంగా నడుస్తుంది. లూప్ లోపల, మేము LED యొక్క స్థితిని టోగుల్ చేస్తాము (ఆన్ నుండి ఆఫ్, లేదా ఆఫ్ నుండి ఆన్), సీరియల్ కన్సోల్‌కు ఒక సందేశాన్ని ప్రింట్ చేస్తాము (థోనీలో కనిపిస్తుంది), ఆపై అర సెకను పాటు పాజ్ చేస్తాము.

ఈ ఫైల్‌ను మీ పరికరానికి సేవ్ చేయండి. ఆన్‌బోర్డ్ LED వెంటనే బ్లింక్ చేయడం ప్రారంభించాలి. అభినందనలు, మీరు ఇప్పుడే ఒక మైక్రోకంట్రోలర్‌పై నేరుగా పైథాన్ నడిపారు!

లోతుగా పరిశోధించడం: మైక్రోకంట్రోలర్‌లపై పైథాన్ యొక్క ముఖ్య భావనలు

ఒక LEDని బ్లింక్ చేయడం కేవలం ప్రారంభం మాత్రమే. మరింత సంక్లిష్టమైన ప్రాజెక్ట్‌లను నిర్మించడానికి మీరు ఉపయోగించే ప్రాథమిక భావనలను అన్వేషిద్దాం.

జనరల్ పర్పస్ ఇన్‌పుట్/అవుట్‌పుట్ (GPIO)

GPIO పిన్‌లు మీ మైక్రోకంట్రోలర్ ప్రపంచంతో సంకర్షణ చెందడానికి అనుమతించే భౌతిక కనెక్షన్‌లు. వాటిని ఇన్‌పుట్‌లుగా (బటన్లు లేదా సెన్సార్ల నుండి డేటాను చదవడానికి) లేదా అవుట్‌పుట్‌లుగా (LEDలు, మోటార్లు, లేదా రిలేలను నియంత్రించడానికి) కాన్ఫిగర్ చేయవచ్చు.

ఒక బటన్ ప్రెస్ చదవడం (మైక్రోపైథాన్):

import machine import utime button = machine.Pin(14, machine.Pin.IN, machine.Pin.PULL_DOWN) while True: if button.value() == 1: print("Button is pressed!") utime.sleep(0.1)

ఇక్కడ, మేము పిన్ 14ను ఒక అంతర్గత పుల్-డౌన్ రెసిస్టర్‌తో ఇన్‌పుట్‌గా కాన్ఫిగర్ చేస్తాము. బటన్ యొక్క విలువ 1 (హై) ఉందో లేదో లూప్ నిరంతరం తనిఖీ చేస్తుంది, ఇది అది నొక్కబడిందని సూచిస్తుంది.

సెన్సార్లతో పనిచేయడం

చాలా ఆసక్తికరమైన ప్రాజెక్ట్‌లలో సెన్సార్‌లు ఉంటాయి. పైథాన్ అనలాగ్ మరియు డిజిటల్ సెన్సార్ల నుండి చదవడాన్ని సులభం చేస్తుంది.

• అనలాగ్ సెన్సార్లు: ఫోటోరెసిస్టర్లు (కాంతిని కొలవడం) లేదా పొటెన్షియోమీటర్లు వంటి ఈ సెన్సార్లు, ఒక వేరియబుల్ వోల్టేజ్‌ను అందిస్తాయి. మైక్రోకంట్రోలర్ యొక్క అనలాగ్-టు-డిజిటల్ కన్వర్టర్ (ADC) ఈ వోల్టేజ్‌ను చదివి, దానిని ఒక సంఖ్యగా మారుస్తుంది.
• డిజిటల్ సెన్సార్లు: ఉష్ణోగ్రత/తేమ సెన్సార్లు, యాక్సిలెరోమీటర్లు వంటి ఈ మరింత ఆధునిక సెన్సార్లు నిర్దిష్ట ప్రోటోకాల్‌లను ఉపయోగించి కమ్యూనికేట్ చేస్తాయి. అత్యంత సాధారణమైనవి I2C (ఇంటర్-ఇంటిగ్రేటెడ్ సర్క్యూట్) మరియు SPI (సీరియల్ పెరిఫెరల్ ఇంటర్‌ఫేస్). ఈ ప్రోటోకాల్‌లు బహుళ పరికరాలు మైక్రోకంట్రోలర్‌తో కేవలం కొన్ని పిన్‌లను ఉపయోగించి కమ్యూనికేట్ చేయడానికి అనుమతిస్తాయి. అదృష్టవశాత్తూ, మీరు తక్కువ-స్థాయి వివరాలు తెలుసుకోవలసిన అవసరం లేదు, ఎందుకంటే లైబ్రరీలు మీ కోసం కమ్యూనికేషన్‌ను నిర్వహిస్తాయి.

BMP280 సెన్సార్‌తో ఉష్ణోగ్రత చదవడం (సర్క్యూట్‌పైథాన్):

import board import adafruit_bmp280 # ఒక I2C బస్ ఆబ్జెక్ట్‌ను సృష్టించండి i2c = board.I2C() # ఇది డిఫాల్ట్ SCL మరియు SDA పిన్‌లను ఉపయోగిస్తుంది # ఒక సెన్సార్ ఆబ్జెక్ట్‌ను సృష్టించండి bmp280 = adafruit_bmp280.Adafruit_BMP280_I2C(i2c) # ఉష్ణోగ్రతను చదవండి temperature = bmp280.temperature print(f"Temperature: {temperature:.2f} C")

పల్స్ విడ్త్ మాడ్యులేషన్ (PWM)

PWM అనేది ఒక డిజిటల్ పిన్‌పై ఒక అనలాగ్ అవుట్‌పుట్‌ను అనుకరించడానికి ఉపయోగించే ఒక టెక్నిక్. ఒక పిన్‌ను వేగంగా ఆన్ మరియు ఆఫ్ చేయడం ద్వారా, మీరు సగటు వోల్టేజ్‌ను నియంత్రించవచ్చు, ఇది ఒక LEDని మసకబారడానికి, ఒక DC మోటార్ వేగాన్ని నియంత్రించడానికి, లేదా ఒక సర్వో మోటార్‌ను ఉంచడానికి ఉపయోగపడుతుంది.

కనెక్టివిటీ మరియు ఇంటర్నెట్ ఆఫ్ థింగ్స్ (IoT)

ఇక్కడే ESP32 మరియు పికో W వంటి బోర్డులు నిజంగా ప్రకాశిస్తాయి. అంతర్నిర్మిత Wi-Fiతో, పైథాన్ IoT పరికరాలను నిర్మించడాన్ని ఆశ్చర్యకరంగా సులభం చేస్తుంది.

Wi-Fiకి కనెక్ట్ అవ్వడం

మీ పరికరాన్ని ఒక నెట్‌వర్క్‌కు కనెక్ట్ చేయడం మొదటి అడుగు. మీ నెట్‌వర్క్ ఆధారాలను సురక్షితంగా నిల్వ చేయడానికి మీరు ఒక ఫైల్‌ను (సర్క్యూట్‌పైథాన్‌లో తరచుగా secrets.py అని పిలుస్తారు) సృష్టించాల్సి ఉంటుంది.

ఒక ESP32ని Wi-Fiకి కనెక్ట్ చేయడం (మైక్రోపైథాన్):

import network SSID = "YourNetworkName" PASSWORD = "YourNetworkPassword" station = network.WLAN(network.STA_IF) station.active(True) station.connect(SSID, PASSWORD) while not station.isconnected(): pass print("Connection successful") print(station.ifconfig())

వెబ్ అభ్యర్థనలు చేయడం

కనెక్ట్ అయిన తర్వాత, మీరు ఇంటర్నెట్‌తో సంకర్షణ చెందవచ్చు. మీరు అప్లికేషన్ ప్రోగ్రామింగ్ ఇంటర్‌ఫేస్‌ల (APIలు) నుండి డేటాను పొందవచ్చు, సెన్సార్ డేటాను ఒక వెబ్ సేవకు పోస్ట్ చేయవచ్చు, లేదా ఆన్‌లైన్ చర్యలను ట్రిగ్గర్ చేయవచ్చు.

ఒక API నుండి JSON డేటాను పొందడం (`urequests` లైబ్రరీని ఉపయోగించి):

import urequests response = urequests.get("http://worldtimeapi.org/api/timezone/Etc/UTC") data = response.json() print(f"The current UTC time is: {data['datetime']}") response.close()

MQTT: IoT యొక్క భాష

HTTP ఉపయోగకరంగా ఉన్నప్పటికీ, IoT కమ్యూనికేషన్ కోసం బంగారు ప్రమాణం MQTT (మెసేజ్ క్యూయింగ్ టెలిమెట్రీ ట్రాన్స్‌పోర్ట్). ఇది తక్కువ-బ్యాండ్‌విడ్త్, అధిక-లేటెన్సీ నెట్‌వర్క్‌ల కోసం రూపొందించబడిన ఒక తేలికపాటి పబ్లిష్-సబ్‌స్క్రైబ్ ప్రోటోకాల్. ఒక పరికరం ఒక "టాపిక్"కు సెన్సార్ డేటాను "పబ్లిష్" చేయగలదు, మరియు ఆ టాపిక్‌కు "సబ్‌స్క్రైబ్" అయిన ఏ ఇతర పరికరం (లేదా సర్వర్) అయినా ఆ డేటాను తక్షణమే అందుకుంటుంది. ఇది నిరంతరం ఒక వెబ్ సర్వర్‌ను పోల్ చేయడం కంటే చాలా సమర్థవంతమైనది.

అధునాతన అంశాలు మరియు ఉత్తమ పద్ధతులు

మీ ప్రాజెక్ట్‌లు పెరిగే కొద్దీ, మీరు ఒక మైక్రోకంట్రోలర్ యొక్క పరిమితులను ఎదుర్కొంటారు. బలమైన ఎంబెడెడ్ పైథాన్ కోడ్ రాయడానికి ఇక్కడ కొన్ని ఉత్తమ పద్ధతులు ఉన్నాయి.

• మెమరీ నిర్వహణ: RAM మీ అత్యంత విలువైన వనరు. లూప్‌ల లోపల జాబితాలు లేదా పొడవైన స్ట్రింగ్‌లు వంటి పెద్ద ఆబ్జెక్ట్‌లను సృష్టించడం మానుకోండి. చెత్త సేకరణను మాన్యువల్‌గా ట్రిగ్గర్ చేసి మెమరీని ఖాళీ చేయడానికి gc మాడ్యూల్‌ను (import gc; gc.collect()) ఉపయోగించండి.
• పవర్ నిర్వహణ: బ్యాటరీ-ఆధారిత పరికరాల కోసం, పవర్ సామర్థ్యం కీలకం. చాలా మైక్రోకంట్రోలర్‌లలో "డీప్‌స్లీప్" మోడ్ ఉంటుంది, ఇది చిప్‌లో చాలా భాగాన్ని ఆపివేసి, చాలా తక్కువ శక్తిని వినియోగిస్తుంది, మరియు ఒక సెట్ సమయం తర్వాత లేదా ఒక బాహ్య ట్రిగ్గర్ నుండి మేల్కొనగలదు.
• ఫైల్ సిస్టమ్: మీరు ఒక సాధారణ కంప్యూటర్‌లో లాగే, ఆన్‌బోర్డ్ ఫ్లాష్ మెమరీకి ఫైల్‌లను చదవవచ్చు మరియు వ్రాయవచ్చు. ఇది డేటాను లాగింగ్ చేయడానికి లేదా కాన్ఫిగరేషన్ సెట్టింగ్‌లను నిల్వ చేయడానికి సరైనది.
• ఇంటరప్ట్‌లు: ఒక లూప్‌లో బటన్ యొక్క స్థితిని నిరంతరం తనిఖీ చేయడానికి బదులుగా (ఈ ప్రక్రియను పోలింగ్ అంటారు), మీరు ఒక ఇంటరప్ట్‌ను ఉపయోగించవచ్చు. ఒక ఇంటరప్ట్ రిక్వెస్ట్ (IRQ) అనేది ఒక హార్డ్‌వేర్ సిగ్నల్, ఇది ప్రధాన కోడ్‌ను పాజ్ చేసి ఒక ప్రత్యేక ఫంక్షన్‌ను నడిపి, ఆపై పునఃప్రారంభిస్తుంది. ఇది చాలా సమర్థవంతమైనది మరియు ప్రతిస్పందించేది.

వాస్తవ-ప్రపంచ ప్రాజెక్ట్ ఐడియా షోకేస్

నిర్మించడానికి సిద్ధంగా ఉన్నారా? మనం చర్చించిన భావనలను కలిపే కొన్ని ఆలోచనలు ఇక్కడ ఉన్నాయి:

1. స్మార్ట్ వెదర్ స్టేషన్: ఉష్ణోగ్రత, తేమ, మరియు పీడనాన్ని కొలవడానికి ఒక BME280 సెన్సార్‌తో ఒక ESP32ని ఉపయోగించండి. డేటాను ఒక చిన్న OLED స్క్రీన్‌పై ప్రదర్శించి, దానిని MQTT ద్వారా Adafruit IO లేదా హోమ్ అసిస్టెంట్ వంటి డాష్‌బోర్డుకు పబ్లిష్ చేయండి.
2. ఆటోమేటెడ్ ప్లాంట్ వాటరింగ్ సిస్టమ్: ఒక మట్టి తేమ సెన్సార్‌ను ఒక రాస్ప్‌బెర్రీ పై పికోకు కనెక్ట్ చేయండి. మట్టి పొడిగా ఉన్నప్పుడు, కొన్ని సెకన్ల పాటు ఒక చిన్న నీటి పంపును ఆన్ చేయడానికి ఒక రిలేను యాక్టివేట్ చేయడానికి ఒక GPIO పిన్‌ను ఉపయోగించండి.
3. కస్టమ్ USB మాక్రో ప్యాడ్: USB HID (హ్యూమన్ ఇంటర్‌ఫేస్ డివైస్)కి మద్దతు ఇచ్చే ఒక సర్క్యూట్‌పైథాన్ బోర్డును ఉపయోగించండి, పికో లేదా అనేక Adafruit బోర్డుల వంటివి. సంక్లిష్టమైన కీబోర్డ్ షార్ట్‌కట్‌లను పంపడానికి లేదా ముందుగా నిర్వచించిన టెక్స్ట్‌ను టైప్ చేయడానికి బటన్‌లను ప్రోగ్రామ్ చేయండి, మీ ఉత్పాదకతను పెంచుకోండి.

ముగింపు: భవిష్యత్తు పైథాన్‌లో ఎంబెడెడ్ చేయబడింది

పైథాన్ ఎంబెడెడ్ డెవలప్‌మెంట్ యొక్క దృశ్యాన్ని ప్రాథమికంగా మార్చింది. ఇది ప్రవేశ అడ్డంకిని తగ్గించింది, సాఫ్ట్‌వేర్ డెవలపర్‌లకు హార్డ్‌వేర్‌ను నియంత్రించడానికి మరియు హార్డ్‌వేర్ ఇంజనీర్లకు మునుపెన్నడూ లేనంత వేగంగా ప్రోటోటైప్ చేయడానికి వీలు కల్పించింది. కేవలం కొన్ని చదవగలిగే కోడ్ లైన్‌లలో ఒక సెన్సార్‌ను చదవడం లేదా ఇంటర్నెట్‌కు కనెక్ట్ అవ్వడం యొక్క సరళత ఒక గేమ్-ఛేంజర్.

ఒక బ్లింకింగ్ LED నుండి ఒక పూర్తి-ఫీచర్డ్ IoT పరికరానికి ప్రయాణం చాలా ప్రతిఫలదాయకమైనది. ప్రపంచ కమ్యూనిటీ మరియు ఓపెన్-సోర్స్ లైబ్రరీల సంపద అంటే మీరు ఒక సవాలును ఎదుర్కొన్నప్పుడు మీరు ఎప్పటికీ ఒంటరిగా ఉండరు. కాబట్టి ఒక బోర్డును ఎంచుకోండి, ఫర్మ్‌వేర్‌ను ఫ్లాష్ చేయండి, మరియు పైథాన్ మరియు భౌతిక ప్రపంచం యొక్క ఉత్తేజకరమైన కూడలిలో మీ సాహసాన్ని ప్రారంభించండి. మీ ఊహ మాత్రమే పరిమితి.