尝试使用 IoT（第20回：MicroPython ESP32 编程「超」入门）

在本“尝试使用 IoT”系列中，我们主要使用了 PlatformIO 和 ESP-IDF 这样的开发环境。
虽然使用 VSCode 可以使开发变得相当轻松，但也许有很多人想要比 C/C++ 语言更快速地进行开发。
因此，这次我们将向大家温和地介绍如何在 ESP32 上导入名为 MicroPython 的易用轻量级 Python 实现，并进行程序开发。

• 使用 VSCode + PyMakr 进行 ESP32 编程的第一步（“LED闪烁”程序）
• MicroPython 固件的写入方法（开发环境准备）
• REPL 和文件上传等基本操作（附实际界面和步骤）

• 对“ESP32 经常听说，但实际如何使用？”感兴趣的读者
• 想尝试使用 Python 而非 C/C++ 进行开发的读者

开发环境使用如下。

• 操作系统: Windows 11（本地环境）
• Python: v3.11.7
• IDE: Visual Studio Code
• PyMakr: VSCode 扩展（Ver 2.25.2）
• 目标: ESP32 开发板（ESP-WROOM-32 等）

※PyMakr 从大约2022年起就停止了更新，但作为 MicroPython 开发环境仍可使用，所以这次我们将使用 PyMakr 进行操作。

在 VSCode 的扩展商店中搜索“PyMakr”并安装。

※ 我安装的是 Preview 版，因为在我的环境中稳定版更不稳定，所以采用了 Preview 版。如果不需要 GUI 操作，也可以使用“mpremote”这一工具。

在 ESP32 上使用 MicroPython 时，需要事先将 MicroPython 固件安装到 ESP32 上。

从官方站点下载固件。

※在示例中下载了 ESP32_GENERIC-20250415-v1.25.0.bin。

使用“esptool”作为将 MicroPython 固件写入 ESP32 的工具。在本地环境中安装 esptool。

pip install esptool

在此之前初始化 ESP32 的 Flash 内存。（示例：COM6）

esptool --port COM6 erase_flash

将刚才下载的 MicroPython 固件写入 ESP32。（示例：COM6）

esptool --chip esp32 --port COM6 --baud 460800 write_flash -z 0x1000 ESP32_GENERIC-20250415-v1.25.0.bin

※COM 端口号可能因操作系统而异。（Linux: /dev/ttyUSB0 等）

将 ESP32 通过 USB-COM 连接好。
在 PyMakr 中创建项目，连接 ESP32 与 USB-COM，将程序上传到 ESP32。

点击“PyMakr”，然后在 “PYMAKR: PROJECTS” 右侧点击 “+” 按钮。

选择项目的基础文件夹，并输入项目名称。

系统会要求选择存储位置，请选择“项目名称”对应的选项。

选择空项目“empty”。

选择 ESP32 所连接的 USB-COM 端口（示例为 COM6），然后按 OK。
（※此时，根据 VSCode 的特性会自动创建工作区，但可以暂时忽略）

项目（my-proj）中会创建如下文件。

my-proj/
├── boot.py
├── main.py
├── pymakr.conf

‘boot.py’ 和 ‘main.py’ 中尚未编写任何程序。
‘pymakr.conf’ 也仅包含了最小定义。

boot.py

# boot.py -- 在启动时运行

main.py

# main.py -- 在此处编写你的代码！

pymakr.conf

{
  "py_ignore": [
    ".vscode",
    ".gitignore",
    ".git",
    "env",
    "venv"
  ],
  "name": "my-proj"
}

在“PYMAKR: PROJECTS”列表中会显示可连接的 USB-COM 端口。选择 USB-COM 端口后点击“connect device”按钮。

ESP32 随即连接。

点击“open device in file explorer”后，可通过串口通信查看存储在 ESP32 内部的 Python 文件。图中可以看到仅存有“boot.py”。
（※虽然工作区又被打开，可暂且不予理会，继续下一步即可）

在本地创建以下 Python 文件“blink.py”。
（GPIO 引脚已设置为 23，用于点亮 LED）

blink.py

from machine import Pin
from time import sleep

led = Pin(23, Pin.OUT)

while True:
    led.value(not led.value())
    sleep(0.5)

将所编写的程序上传到 ESP32 端。
在已连接的 USB-COM 端口下，通过“Upload”“Download”按钮可将本地文件上传至 ESP32，或将 ESP32 文件下载到本地。

也可以在文件上右键→选择“Upload”进行单文件上传。（单文件模式下无法使用 Download）

以下示例展示了将文件一次性批量上传到设备（ESP32）端的过程。

可以对单个文件进行右键→“Run”操作。运行“blink.py”后，LED 以 1 秒间隔重复闪烁。（因使用了无限循环，若要结束，可按 ESP32 上的重置按钮）

另点击“Create terminal”按钮后，会在 ESP32 端启动 REPL。

REPL 是“Read–Eval–Print Loop（读取–执行–输出–循环）”各单词首字母的缩写。

在 REPL 中输入以下指令：

LED 会以 1 秒间隔不断闪烁。（要结束闪烁，可在 REPL 中按“Ctrl+C”结束执行）

项目中的 “boot.py”“main.py” 中虽然尚未编写任何内容，但它们具有如下角色。

我们来在 ESP32 启动时获取分区信息。
要获取分区信息，可以使用 MicroPython 提供的 “esp32.Partition” 类。
但是，Partition.find() 仅返回 factory 类型，为了获取所有分区信息，需要稍作技巧。
下面是一种相当强硬的方法，通过循环所有已定义的类型来获取信息。

在 boot.py 中写入以下程序。

from esp32 import Partition

# 将大小转换为“4K”或“2M”等的函数
def human_readable_size(size):
    if size >= 1024 * 1024:
        return "{}M".format(size // (1024 * 1024))
    elif size >= 1024:
        return "{}K".format(size // 1024)
    else:
        return "{}B".format(size)

# 要搜索的 type, subtype 组合（常见示例）
PARTITION_TYPES = {
    0: 'APP',      # 应用程序
    1: 'DATA',     # 数据
}

PARTITION_SUBTYPES = {
    0: 'factory',
    1: 'ota_0',
    2: 'ota_1',
    16: 'test',
    32: 'nvs',
    33: 'phy',
    34: 'nvs_keys',
    129: 'fat',
    130: 'spiffs',
}

print("[BOOT] Scanning partitions...")

found_labels = set()
for type_id, type_name in PARTITION_TYPES.items():
    for subtype_id, subtype_name in PARTITION_SUBTYPES.items():
        try:
            parts = Partition.find(type_id, subtype_id)
            for part in parts:
                info = part.info()
                label = info[4]
                if label not in found_labels:
                    found_labels.add(label)
                    size = info[3]
                    print(" - type={}({}) subtype={}({}) label='{}' offset={} size={} ({}) readonly={}".format(
                        type_id, type_name,
                        subtype_id, subtype_name,
                        label,
                        hex(info[2]),
                        hex(size), human_readable_size(size),
                        info[5]
                    ))
        except Exception:
            continue

使用与 blink.py 相同的方法将程序上传到 ESP32。
重置 ESP32 后，在 REPL 中会输出如下日志：

rst:0x1 (POWERON_RESET),boot:0x13 (SPI_FAST_FLASH_BOOT)
configsip: 0, SPIWP:0xee
clk_drv:0x00,q_drv:0x00,d_drv:0x00,cs0_drv:0x00,hd_drv:0x00,wp_drv:0x00
mode:DIO, clock div:2
load:0x3fff0030,len:4892
ho 0 tail 12 room 4
load:0x40078000,len:14896
load:0x40080400,len:4
load:0x40080404,len:3372
entry 0x400805b0
[BOOT] Scanning partitions...
 - type=0(APP) subtype=0(factory) label='factory' offset=0x10000 size=0x1f0000 (1M) readonly=False
 - type=1(DATA) subtype=1(ota_0) label='phy_init' offset=0xf000 size=0x1000 (4K) readonly=False
 - type=1(DATA) subtype=2(ota_1) label='nvs' offset=0x9000 size=0x6000 (24K) readonly=False
 - type=1(DATA) subtype=129(fat) label='vfs' offset=0x200000 size=0x200000 (2M) readonly=False
MicroPython v1.25.0 on 2025-04-15; Generic ESP32 module with ESP32
Type "help()" for more information.
>>>

将分区信息整理如下表。

可以看出启动时会执行 boot.py。

MicroPython + PyMakr 环境的一大优势是可以远程“直接编辑”程序并“立即执行”。

通常，在嵌入式开发中，常见流程是：“在 PC 上编写代码 → 编译 → 构建 → 写入设备 → 重启后检查……”
然而在 PyMakr 中，可以直接在编辑器中打开 ESP32 上的文件，编辑并保存后立即执行。

这就好像将 ESP32 当作“远程文件服务器”或“实时 Python 环境”来使用的感觉。

1. 在“PYMAKR: PROJECTS”中选择已连接的设备
2. 点击“Open device in file explorer”
3. ESP32 内部的文件（如 main.py 或 boot.py）将以资源管理器形式显示
4. 直接编辑文件并按 Ctrl+S 保存后，ESP32 端会立即更新

• 无需传输、即刻执行：只需编辑 → 保存，ESP32 即可反映
• 现场修改：远程调试和微调时也很方便
• 一边确认一边开发：可在 main.py 中尝试编写，成功后下载到本地，并分享至 GitHub 等平台

以前：
    本地编辑 → 上传 → 运行 → 调试 → 修改 → 再次上传

现在：
    在设备上编辑 → 保存 → 即刻执行！

通过将 VSCode 的“REPL”和“文件资源管理器”联动，就能像编辑本地文件一样管理 ESP32 上的文件。
习惯之后，可能再也回不去传统的开发方式了。

MicroPython 的 ESP32 支持版本还具备以下功能，因而可进行多种应用。

• 与 DHT 温湿度传感器的连接
• 通过 Wi-Fi 发送数据（HTTP / MQTT）
• 通过 WebREPL 进行无线访问

本次介绍了使用 MicroPython + VSCode + PyMakr 进行 ESP32 编程。
MicroPython 易于使用，轻量且可实现高速开发。
我认为它能大幅降低 ESP32 编程的门槛。

已汇总关于 IoT 的教程和实战技巧。

希望对 IoT 应用有所帮助。