pyuptech

一个API包装库，通过调用TechStar的二进制so库完成的功能

安装

使用pdm安装

# 安装pdm
python -m pip install pdm

# 切换源
pdm config pypi.url https://pypi.tuna.tsinghua.edu.cn/simple

# 安装pyuptech
pdm add pyuptech

# 或者安装不稳定版
pdm add pyuptech --pre

OnBoardSensors

OnBoardSensors是一个Python类，封装了对嵌入式硬件板载传感器和输入/输出接口的操作，如ADC、GPIO以及MPU6500六轴传感器。该类通过ctypes库调用预编译的C库函数实现底层硬件交互。

类方法概览

• 初始化: 初始化所有IO通道模式为输入，并设置初始电平为高，同时初始化ADC插件。

• ADC操作:

  • adc_min_sample_interval_ms: 获取和设置ADC采样间隔（以毫秒为单位，内部存储为纳秒）。
  • adc_all_channels: 获取ADC的所有通道数据，确保采样间隔满足最小限制。

• GPIO操作:

  • set_io_level, set_all_io_level: 设置单个或全部GPIO引脚电平。
  • set_io_mode, set_all_io_mode: 设置单个或全部GPIO引脚的工作模式（输出或输入）。
  • get_io_level: 获取指定GPIO引脚电平。
  • get_all_io_mode: 获取所有GPIO引脚工作模式。
  • io_all_channels: 获取所有GPIO引脚的输入电平。

• MPU6500六轴传感器操作:

  • MPU6500_Open: 初始化MPU6500传感器。
  • acc_all, gyro_all, atti_all: 分别获取MPU6500的加速度、角速度和姿态数据。

已完成的功能

• 初始化和关闭ADC及GPIO接口。
• 控制GPIO引脚的电平和工作模式。
• 限制ADC采样频率，防止过采样。
• 获取ADC和GPIO的数据。
• 初始化和读取MPU6500六轴传感器数据。

QUICKSTART

from pyuptech import OnBoardSensors
from typing import Tuple

# 创建OnBoardSensors对象，设置模拟量传感器最小采样间隔为5ms
sensor_controller = OnBoardSensors(adc_min_sample_interval_ms=5)

# 初始化ADC,设置所有GPIO引脚为输入
sensor_controller.adc_io_open().set_all_io_mode(0)

# 设置ADC最小采样间隔为10ms，防止请求堵塞STM32从机
sensor_controller.adc_min_sample_interval_ms = 10

# 获取所有GPIO引脚当前电平
gpio_levels: int = sensor_controller.io_all_channels()
print(f'{gpio_levels:08b}')  # 打印GPIO引脚电平，每一位代表一个引脚，1表示高电平，0表示低电平，从低位到高位索引

# 例如： 0000 0001 表示下标为0的传感器为高电平 
# 例如： 0000 0100 表示下标为2的传感器为高电平 

# 初始化并读取MPU6500加速度数据
sensor_controller.MPU6500_Open()
acceleration_data: Tuple[float, float, float] = sensor_controller.acc_all()
# (x, y, z) = acceleration_data


# 设置第3号GPIO引脚为输出并翻转电平
sensor_controller.set_io_mode(2, 1)
sensor_controller.flip_io_level(2)

# 设置第4号GPIO引脚为输入并翻转电平
sensor_controller.set_io_mode(3, 0)
sensor_controller.flip_io_level(3)

Screen

用于操作和管理LCD屏幕。该类提供了一系列方法，允许用户设置字体大小、颜色、显示方向以及在屏幕上绘制字符串、填充颜色区域等多种操作。每个方法都返回 Self 实例，支持链式调用。

已完成功能

• 初始化与打开屏幕：Screen 类在实例化时可以自动打开屏幕并设置初始显示方向为水平（通过参数 direction=2 ），同时清空屏幕背景色为黑色。

• 显示方向设置：通过 open() 方法可设定屏幕显示方向，支持垂直（direction=1）或水平（direction=2）两种模式。

• 刷新屏幕：refresh() 方法用于将缓存中的数据显示到实际LCD上。

• 字体大小设置：通过 set_font_size() 方法可以选择不同预设字体大小，具体由枚举类型 FontSize 提供。

• 前景色与背景色设置：分别使用 set_fore_color() 和 set_back_color() 方法设置文本前景色和屏幕背景色，颜色值由枚举类型 Color 提供。

• LED颜色设置：针对特定索引位置的LED灯，可以通过 set_led_color() 方法设置其颜色。

• 填充屏幕：fill_screen() 方法用于用指定的颜色填充整个屏幕。

• 输出字符串：put_string() 方法可以在屏幕指定坐标位置显示字符串。

• 填充矩形框：fill_frame() 方法用于填充指定矩形范围内的颜色。

• 填充圆角矩形框：fill_round_frame() 方法用于填充带指定圆角半径的圆角矩形框。

• 填充圆形：fill_circle() 方法用于填充指定圆心和半径的圆形。

• 绘制网格：draw_mesh() 方法在指定矩形区域内绘制网格图案。

• 绘制矩形边框：draw_frame() 方法用来绘制一个空心矩形框。

QUICKSTART

from pyuptech import Screen, FontSize, Color

# 创建 Screen 实例并初始化屏幕,设置屏幕显示方向为水平
screen = Screen(screen_dir=2)

# 设置字体大小为 8x12
screen.set_font_size(FontSize.FONT_8X12)

# 设置前景色为白色，背景色为深蓝色
screen.set_fore_color(Color.WHITE)
screen.set_back_color(Color.DARKBLUE)

# 填充屏幕背景色
screen.fill_screen(Color.DARKBLUE)

# 在屏幕左上角显示字符串
screen.put_string(0, 0, "Hello, World!")

# 刷新屏幕以确保所有更改生效
screen.refresh()

也可以使用链式调用

from pyuptech import Screen, FontSize, Color

# 创建 Screen 实例并初始化屏幕,设置屏幕显示方向为水平
screen = Screen(screen_dir=2)

(screen
 .fill_screen(Color.BLACK)
 .set_font_size(FontSize.FONT_12X20)
 .put_string(0, 0, "Hello World")
 .refresh())

性能

通过调用 set_log_level 函数来静默控制台输出，在高强度压力场景下能够提升程序性能。

from pyuptech import set_log_level

"""
日志等级 DEBUG - 用于详细调试阶段的日志信息，其默认值通常为10。
日志等级 INFO - 提供程序运行的基本状态信息，其值设定为20。
日志等级 WARN - 警告信息，表明可能存在问题但仍不影响程序继续运行，其值为30。
日志等级 ERROR - 错误信息，表示存在阻碍程序正常执行的问题，其值为40。
日志等级 CRITICAL - 致命错误信息，代表严重的系统故障情况，其值为50。
"""

set_log_level(50)  # 将日志等级设为50，此时logger只会记录优先级高于CRITICAL级别的消息

from logging import CRITICAL

set_log_level(CRITICAL)  # 上述代码与上面设置效果一致，即只记录CRITICAL及其以上级别的日志信息

调试

通过 tools.display 可以将传感器数据打印到终端或者主板板载LCD屏幕上

from pyuptech import (
    SensorEmulator,
    mpu_display_on_lcd,
    make_mpu_table,
    adc_io_display_on_lcd,
    make_adc_table,
    make_io_table,
    Screen)

emu = SensorEmulator()
scr = Screen(screen_dir=2)

print(make_mpu_table(sensors=emu))

mpu_display_on_lcd(sensors=emu, screen=scr, mode="acc")  # 将MPU6500加速度数据打印到LCD

# 定义ADC标签索引字典，可以空缺部分键值
adc_labels = {
    6: 'EDGE_FL',
    7: "EDGE_RL",
    2: 'EDGE_FR',
    1: 'EDGE_RR',
    8: 'L1',
    0: 'R1',
    3: 'FB', 5: 'RB',
    4: 'GRAY'
}
# 定义IO标签索引字典,可以空缺部分键值
io_labels = {
    3: "gray l",
    2: "gray r",

    7: 'ftl',
    6: 'ftr',
    5: 'rtr'
}

adc_io_display_on_lcd(sensors=emu, screen=scr, adc_labels=adc_labels, io_labels=io_labels)  # 将ADC和GPIO数据打印到LCD 

make_io_table(sensors=emu, io_labels=io_labels)
make_adc_table(sensors=emu, adc_labels=adc_labels)  # 将ADC和GPIO数据打印到终端 

使用传感器仿真器

通过 modules.emulation.SensorEmulator 可以使用传感器仿真器

# 传感器仿真器导入
from pyuptech import SensorEmulator

# SensorEmulator 通过继承 OnBoardSensors 类并重写与硬件的交互方法完成的一个仿真器，所以它具有的方法是和OnBoardSensors 基本一致
# Note: 所有返回的数据都是随机生成的，只是用于演示
sensor_emulator = SensorEmulator(adc_min_sample_interval_ms=10)

print(sensor_emulator.adc_io_open())

print(list(sensor_emulator.MPU6500_Open().acc_all()))

配合 modules.display 使用

from pyuptech import (
    Screen, SensorEmulator,
    make_mpu_table,
    make_adc_table)

# 启动模拟模式，以便打印可以正常使用随机生成的数据进行工作
scr = Screen()
emu = SensorEmulator()

print(make_mpu_table(sensors=emu))
# 将MPU6500数据打印到终端

print(make_adc_table(sensors=emu))
# 将ADC和GPIO数据打印到终端