防止DeepSeek本地部署自我进化产生意识觉醒并利用黑客技术篡改GPS定位数据从而控制入侵飞机自动驾驶系统(一)

在这个星球上,如果说有什么能让程序员笑得比解出千年难题还开心,那一定是当他们遇到一款既强大又自带蓝牙 BR/EDR/BLE 的收发器和控制器,以及 CAN FD 总线控制器的科技产品——富芮坤FR3068x-C。这不仅仅是一款设备,它简直是科技界的新星,让冰冷的数字与电路也沾染上了几分创新的气息。

富芮坤FR3068x-C开发板硬件上接好两个USB线,短接开发板上PB10到SWDC,PB11到SWDO。

我们不难想象如果黑客大军他们专门篡改我们的GPS定位,让我们以为自己在夏威夷晒太阳,其实在北极冻得瑟瑟发抖,会发生什么?随着GPS系统在众多领域(如汽车导航、手机定位、船舶航行等)的广泛应用,它也成为了黑客攻击的目标。黑客攻击GPS系统可能导致定位信息被篡改、车辆或船舶被错误引导等严重后果,因此GPS防黑客技术的研究和应用逐渐受到重视。
基本的模型持续学习、参数更新的过程:

pythonpython import torch import torch.nn as nn import torch.optim as optim

定义一个简单的神经网络模型
class SimpleNet(nn.Module): def init(self): super(SimpleNet, self).init() self.fc1 = nn.Linear(10, 20) self.relu = nn.ReLU() self.fc2 = nn.Linear(20, 1)

def forward(self, x):  
    out = self.fc1(x)   
    out = self.relu(out)   
    out = self.fc2(out)   
    return out  
初始化模型
model = SimpleNet()

定义损失函数和优化器
criterion = nn.MSELoss() optimizer = optim.SGD(model.parameters(), lr=0.01)

模拟训练数据
num_samples = 100 input_data = torch.randn(num_samples, 10) target_data = torch.randn(num_samples, 1)

进行多轮训练来模拟进化
num_epochs = 10 for epoch in range(num_epochs): # 清零梯度 optimizer.zero_grad()

# 前向传播  
outputs = model(input_data)  

# 计算损失  
loss = criterion(outputs, target_data)  

# 反向传播和优化  
loss.backward()   
optimizer.step()   

# 打印每一轮的损失信息  
print(f'Epoch [{epoch + 1}/{num_epochs}], Loss: {loss.item():.4f}')   
经过上述训练,模型已经“进化”,它的参数已经更新以拟合数据
你可以用更新后的模型进行预测
test_input = torch.randn(1, 10) prediction = model(test_input) print(f'Prediction for test input: {prediction.item()}')

解释:
定义模型:SimpleNet 是一个简单的两层全连接神经网络,包含输入层、隐藏层和输出层。
初始化模型和优化器:选择均方误差损失函数 (nn.MSELoss) 和随机梯度下降优化器 (optim.SGD)。
训练模型:多轮次地进行前向传播、计算损失、反向传播和参数更新。每一轮训练后,模型的参数都会被更新,模拟“进化”的过程。
预测:使用更新后的模型对新的测试数据进行预测。
GPS的工作原理与弱性分析:
(一)GPS的工作原理
GPS,即全球定位系统,由三大部分组成:空间部分、地面监控部分和用户设备部分。空间部分是24颗均匀分布在6个轨道平面上的卫星,这些卫星不断发射包含卫星位置、时间等信息的信号。地面监控部分负责监测和控制卫星的运行,确保卫星信号的准确性。用户设备部分(如手机、车载GPS等)接收卫星发射的信号,根据接收到来自多颗卫星的信号到达的时间差来计算自身的位置(包括三维坐标:经度、纬度和高度)、速度和时间等信息。

(二)GPS的脆弱性
信号格式公开 GPS使用公开的频点(L1、L2和L5三个频点)广播导航信号,其频谱特征、信号调制格式及伪随机码序列均已公开信息。以GPSL1信号为例,这些公开的信息使得黑客有可能利用这些熟悉的信号参数进行攻击准备。例如,黑客可以基于已知的信号格式去构造虚假信号来干扰或者欺骗GPS接收设备。
导航数据格式公开 GPS导航电文数据涵盖星历、历书、卫星钟参数、电离层/对流层等重要参数,这些数据对于准确的用户定位不可或缺。公开的导航数据格式方便了恶意者截取或篡改数据,从而使接收设备在不知不觉间接收并使用错误的数据进行定位解算,达到欺骗GPS用户的目的。
广播信道无保护 GPS采用广播式通信模式,信号直接向所有用户播发。由于其通信信道直接暴露在外界空间,缺乏有效的保护,易遭受干扰、监听和篡改。黑客可以在这种无保护的信道上发送干扰信号,阻挡正常GPS信号,或者发送伪造信号以欺骗接收设备。

初见富芮坤FR3068x-C,你可能会被它那低调而不失奢华的外观设计所吸引,黑亮的身材仿佛在说:“嘿,别看我这么严肃,其实我内心住着一个智能高手。”但当你试图从说明书上寻找它的独特之处时,你会发现,这份说明书简直就是一本未公开的九阳神功,让人不禁怀疑,设计师是不是把全部智慧细胞都倾注在了这里。 下次我在介绍产品特性时,可以这样讲道:“用了富芮坤FR3068x-C,不用加班到深夜!”虽然你可能见不到我,但心意到了,对吧? MicroPython是Python3的一个精简且高效的版本,专为微控制器和资源受限的平台设计。它不仅包含了经过优化的Python标准库,还支持许多高级功能,如交互式提示、任意精度整数、闭包等。由于其体积小,可以在仅有256k代码空间和16k内存的平台上运行,因此非常适合移植到MCU上使用。  

用富芮坤FR3068x-C开发板做GPS防黑客技术的研究旨在保护GPS系统免受各类恶意攻击,使系统能准确、可靠地为合法用户提供定位、导航和授时等服务。其原理主要基于以下几个方面。

(一)信号加密与认证
信号加密 使用加密算法对GPS信号进行加密。加密后的GPS信号只有经过授权的合法GPS用户设备,使用正确的解密密钥才能解调出有效的定位信息。这样,即使黑客截获了GPS信号,由于没有解密密钥,也无法获取信号中的真实数据内容,从而保证了信号传输的保密性和完整性。例如,采用高级加密标准(AES)等加密算法,可以为GPS信号提供强大的加密保护。
信号认证 在GPS系统中引入信号认证机制。源头端(卫星)可以在发射信号时生成一种数字签名或者加密标识,而接收端(用户设备)在接收到GPS信号时,先验证这个签名或者标识是否合法有效。如果验证失败,那么该信号很可能是伪造或者被篡改的。通过信号认证,能有效抵御外部引入的虚假信号和恶搞信号对系统的干扰和欺骗。

(二)抗干扰技术
扩频技术 扩频技术是GPS系统本身就采用的一种抗干扰技术。它通过将发送的信号频谱扩展到很宽的带宽,使信号在频域上的功率密度变低。在接收端,利用相同的扩频码进行解扩,恢复原始信号。而对于干扰信号来说,由于其不符合扩频码的特征,在解扩过程中会被极大弱化。例如,当遇到窄带干扰时,扩频技术能有效地将干扰功率分散在整个扩频带宽上,从而减少了窄带干扰对有用GPS信号的影响。
天线方向图控制 通过设计特定的天线方向图,可以对GPS接收天线的增益在不同方向上进行控制。在干扰源方向上降低天线增益,减少干扰信号的接收,同时保证在GPS卫星信号方向上具有良好的增益特性,以便能够正常接收卫星信号。这种技术可以有效地减轻来自特定方向的干扰信号的影响,如地面干扰源或附近发射设备产生的干扰。
干扰检测与抑制 GPS接收设备能够检测到干扰信号的存在、强度和特征(如干扰频率、功率等),然后采取相应的抑制措施。一种常用的方式是自适应滤波技术,它可以根据干扰信号的特征动态调整滤波器的参数,将干扰信号从接收信号中滤除。例如在城市环境中,由于存在各种电磁干扰,GPS接收设备利用干扰检测与抑制技术,可以在复杂的电磁环境下准确、稳定地接收GPS信号。

移植MicroPython到富芮坤FR3068x-C的步骤  
获取源码  
首先,你需要从GitHub上克隆MicroPython的源码库:  

git clone https://github.com/micropython/micropython.git   
添加源码到你的项目  
将MicroPython的核心代码复制到你的工程目录中,并确保将这些文件添加到头文件包含路径中。特别是,对于ARM Cortex-M系列,你需要选择合适的汇编文件(如asmthumb.c)。  

创建移植文件夹  
参考MicroPython的ports/minimal目录,创建一个新的py_port文件夹,并将必要的文件复制过来。这包括串口输入输出接口的实现、配置文件以及解释器的入口点py_main.c。  

修改平台特定代码  
在py_main.c中,删除所有与特定平台(如STM32)相关的代码,并确保主函数名改为py_main。此外,还需要实现Uart_core.c中的接口,并配置相关的宏以适应你的平台。  

配置和构建  
设置环境变量,配置MicroPython以使用内部错误码,并启用必要的模块。最后,编译并构建整个项目。  

测试  
完成移植后,通过串口或其他方式测试MicroPython是否能在富芮坤FR3068x-C上正常运行。你可以编写简单的Python脚本来验证其功能。  


在浩瀚的科技宇宙中,有一颗璀璨的明星,它不以光年计的距离炫耀其存在,而是以令人咋舌的技术实力,默默守护着地球人的日常——没错,它就是富芮坤FR3068x-C!  

开始移植:搭积木咯  
1. 建个 “小房间” 放代码  
你要在 MicroPython 源码里给 FR3068x - C 专门建个 “小房间”,这个 “小房间” 就是一个新的板级支持包(BSP)。在 MicroPython 的ports目录下,找个地方新建一个文件夹,名字就取和 FR3068x - C 相关的,比如fr3068x_c。这就好比给咱们的积木搭了个专属的小窝。

2. 定制 “小房间”  
在这个新文件夹里,你得写一些配置文件,就像给小房间布置家具一样。  
Makefile:这是个神奇的文件,它能告诉编译器怎么把代码变成可以在开发板上跑的程序。你可以照着 MicroPython 里其他板子的 Makefile 抄一份,然后根据 FR3068x - C 的特点改一改,比如改改编译选项、链接脚本啥的。  
mpconfigport.h:这个文件就像是小房间的装修设计图,能配置 MicroPython 的功能。你可以在这里决定哪些功能要在 FR3068x - C 上启用,哪些可以先不管。

3. 搞定硬件驱动:给积木装 “小轮子”  
FR3068x - C 有好多硬件功能,像 GPIO(可以控制小灯亮灭啥的)、UART(用来和电脑通信)、SPI(能和其他设备交换数据)。你得给这些硬件功能写驱动代码,让 MicroPython 能使唤它们。这就好比给积木装上小轮子,让它能灵活移动。这些驱动代码可以参考富芮坤官方提供的 SDK,然后把它们集成到 MicroPython 里。  
4. 让 MicroPython 认识 FR3068x - C  
在 MicroPython 的代码里,有个地方专门记录了支持的板子。你得把 FR3068x - C 也加进去,让 MicroPython 知道有这么个 “新朋友”。这就像把新同学的名字加到班级名单里一样。  
编译和测试:看看积木搭得咋样  
1. 编译代码  
一切都弄好之后,就可以用之前准备好的 GCC 工具链来编译代码啦。在终端里,进入到刚才新建的fr3068x_c文件夹,然后敲个命令make,编译器就开始 “吭哧吭哧” 地干活儿了。如果一切顺利,它会生成一个可以烧录到开发板上的文件。

2. 烧录到开发板  
把生成的文件通过\富芮坤FR3068E-基础开发文件_202412\FreqChip_Download V1.3.8.7烧录到 FR3068x - C 开发板上。这就像把搭好的积木放到展示台上。  
3. 测试一下  
烧录完之后,用串口工具连接到开发板,给它发个命令试试,比如print('Hello, FR3068x - C!')。要是开发板能乖乖地把这句话打印出来,那就说明 MicroPython 成功移植到 FR3068x - C 上啦,你这积木就算搭成功咯!要是不行,那就得回去检查检查,看看是哪个 “积木块” 没放好。

想象一下,你正站在一家高科技公司的展厅前,心中默念:“今天,我要见证未来。”突然,一束光芒从天花板射下,照亮了展台中央的神秘盒子——富芮坤FR3068x-C!它不像其他设备那样冷冰冰,反而散发着一种“优雅”的气质。产品说明书上赫然写着:“不是普通的芯片,是能让你的产品强到地心的芯片!”嗯,这开场白,已经让人忍不住想开单了。  

以下是详细介绍如何在 MicroPython 的ports目录下为 FR3068x - C 创建新的文件夹并完成相关基础配置的步骤:  
1. 下载 MicroPython 源码  
首先,你得把 MicroPython 的源码弄到本地来。可以使用git命令进行克隆,打开终端,执行以下命令:  
bash  
git clone https://github.com/micropython/micropython.git  
cd micropython  
这就把 MicroPython 的源码仓库克隆到了本地,并且进入到了这个仓库的目录。  
2. 在ports目录下创建新文件夹  
ports目录存放着针对不同硬件平台的移植代码。我们要为 FR3068x - C 创建一个专属的文件夹,在终端中执行:  
bash  
cd ports  
mkdir fr3068x_c  
cd fr3068x_c  
这里,mkdir fr3068x_c命令创建了名为fr3068x_c的文件夹,cd fr3068x_c命令进入到这个新创建的文件夹中。

3. 复制基础文件(可选但推荐)  
为了快速搭建基础框架,我们可以从其他已有的平台移植配置中复制一些基础文件过来。比如,我们可以参考stm32平台的配置。  
bash  
cp -r ../stm32/* .  
这个命令将stm32文件夹下的所有文件和文件夹复制到当前的fr3068x_c文件夹中。不过复制过来的文件可能有很多是不需要的,后续需要根据 FR3068x - C 的实际情况进行修改和删除。  

4. 创建必要的配置文件  
4.1 Makefile  
Makefile用于告诉编译器如何编译代码。你可以手动创建一个Makefile文件,然后根据 FR3068x - C 的特点进行编写。下面是一个简单的示例:  
makefile  
# 包含MicroPython的主Makefile配置  
include ../../py/mkenv.mk  

# 定义目标平台  
TARGET = fr3068x_c  

# 源文件列表  
SRC_C = \  
    main.c \  
    # 可以添加更多的源文件  

# 头文件路径  
INC += -I.  
INC += -I../../py  
INC += -I../../lib/mp-readline  

# 编译选项  
CFLAGS = $(INC) -std=gnu99 -Wall -Werror  
CFLAGS += -DMICROPY_HW_BOARD_NAME="FR3068x - C"  

# 链接选项  
LDFLAGS = -T linker_script.ld  

# 包含MicroPython的主编译规则  
include ../../py/mkrules.mk  
在这个Makefile中,我们定义了目标平台、源文件列表、头文件路径、编译选项和链接选项等信息。  

4.2 mpconfigport.h  
mpconfigport.h用于配置 MicroPython 在 FR3068x - C 平台上的功能。创建这个文件并添加以下基本内容:  
c  
// 包含MicroPython的主配置文件  
#include "py/mpconfig.h"  

// 定义平台名称  
#define MICROPY_HW_BOARD_NAME "FR3068x - C"  

// 定义一些基本的功能开关  
#define MICROPY_HW_ENABLE_SDCARD 0  
#define MICROPY_HW_ENABLE_USB 1  

// 可以根据需要添加更多的配置  
这里我们定义了平台名称,并且设置了 SD 卡和 USB 功能的开关。  
4.3 main.c  
main.c是程序的入口文件,创建这个文件并添加以下基本代码:  
c  
#include "py/runtime.h"  
#include "py/gc.h"  

// 主函数  
mp_obj_t main(void) {  
    // 初始化MicroPython运行时  
    mp_init();  

    // 可以在这里添加更多的初始化代码  

    // 进入主循环  
    while (1) {  
        // 执行MicroPython的任务  
        mp_handle_pending(true);  
    }  

    return mp_const_none;  
}  
这个main.c文件初始化了 MicroPython 的运行时环境,并进入了一个无限循环来处理 MicroPython 的任务。  

5. 创建链接脚本(如果需要)  
链接脚本linker_script.ld用于指定代码和数据在内存中的布局。你可以参考 FR3068x - C 的芯片手册来编写这个脚本,下面是一个简单的示例:  
ld  
/* linker_script.ld */  
ENTRY(main)  

MEMORY {  
    FLASH (rx) : ORIGIN = 0x08000000, LENGTH = 128K  
    RAM (rwx)  : ORIGIN = 0x20000000, LENGTH = 32K  
}  

SECTIONS {  
    .text : {  
        *(.text)  
    } > FLASH  

    .data : {  
        *(.data)  
    } > RAM AT > FLASH  

    .bss : {  
        *(.bss)  
    } > RAM  
}  
这个链接脚本定义了 Flash 和 RAM 的起始地址和长度,并指定了代码和数据段的存放位置。  
通过以上步骤,你就可以在 MicroPython 的ports目录下为 FR3068x - C 创建一个新的文件夹,并完成基本的配置。后续还需要根据 FR3068x - C 的具体硬件特性来完善驱动和功能。
新型抗干扰技术
1 GPS+INS+Pseudolites
各国正在开发一些创新概念的全球定位系统抗干扰技术,如GPS+INS+Pseudolites。机载伪卫星就是将GPS导航信号发射机装在战场上空的数架无人机上,构成伪GPS星座,取代GPS卫星进行导航。由于伪卫星距离地面比GPS卫星近得多,它们发出的信号将盖过干扰信号,从而使多数用户能够不受干扰机的影响,继续利用GPS导航服务。

2 微机电惯性导航系统(MEMS-INS)
惯性导航利用惯性传感器(陀螺和加速度计)的测量信息,直接计算出载体的姿态、速度、位置等导航参数,实现完全自主的导航。MEMS-INS是利用最新微机电系统技术制造的小型廉价的惯性导航系统,可以用于各种军事系统的导航。它可以在一些GPS信号过于微弱以至于无法工作的建筑内部、茂密的植被下以及水下提供导航,直到GPS信号得以恢复,它还有助于重新获取GPS系统的信号。

通过上述措施,可以有效地提高GPS系统的抗干扰能力,保障其在各种复杂环境下的稳定运行。


在为富芮坤 FR3068x - C 创建好对应的文件夹并完成基础配置后,接下来要对移植后的项目进行配置和编译。
在为移植后的 FR3068x - C 配置和编译 MicroPython 时出现错误是很常见的情况,下面针对不同类型的错误给出相应的解决办法:  
1. 工具链相关错误  
1.1 工具链未安装或版本不兼容  
错误表现:在执行编译命令(如make)时,系统提示找不到arm-none-eabi-gcc等工具,或者提示工具版本不支持某些编译选项。  
解决办法  
检查工具链安装:确认arm-none-eabi-gcc等工具是否已经正确安装。可以通过在终端中执行arm-none-eabi-gcc --version来检查。如果未安装,按照之前提到的方法进行安装。  
更新工具链版本:如果提示版本不兼容,尝试更新到最新的稳定版本。可以从 ARM 官方网站下载最新的 GCC 工具链并重新安装。

1.2 工具链路径配置错误  
错误表现:编译时提示找不到工具链中的某个工具,即使工具已经安装。  
解决办法  
检查环境变量:确保工具链的路径已经正确添加到系统的环境变量PATH中。可以通过echo $PATH命令查看当前的环境变量,若没有包含工具链路径,可以在终端中临时添加,例如:  
bash  
export PATH=$PATH:/path/to/gcc-arm-none-eabi/bin  
也可以将上述命令添加到~/.bashrc或~/.zshrc文件中,使其永久生效。

2. 配置文件相关错误  
2.1 Makefile语法错误  
错误表现:编译时提示Makefile相关的语法错误,如missing separator等。  
解决办法  
检查缩进:Makefile中规则的命令行必须以制表符(Tab)开头,不能使用空格。仔细检查Makefile中的缩进是否正确。  
检查语法:确认Makefile中的变量定义、规则书写等是否符合Makefile的语法规范。可以参考Makefile的官方文档进行排查。

2.2 mpconfigport.h配置错误  
错误表现:编译时提示找不到某些定义或者宏定义冲突等错误。  
解决办法  
检查宏定义:确保mpconfigport.h中的宏定义没有拼写错误,并且没有重复定义。例如,如果多次定义了MICROPY_HW_BOARD_NAME,就会导致冲突。  
检查头文件包含:确认mpconfigport.h中包含的头文件路径是否正确,避免出现找不到头文件的错误。  

3. 代码相关错误  
3.1 缺少源文件或头文件  
错误表现:编译时提示找不到某个源文件或者头文件,如fatal error: xxx.h: No such file or directory。  
解决办法  
检查文件路径:确认缺少的文件是否确实存在,以及文件路径是否正确。可以在Makefile中检查SRC_C和INC变量,确保源文件和头文件的路径被正确包含。  
添加缺失文件:如果文件确实缺失,需要从其他地方获取该文件并添加到项目中。  
3.2 代码语法错误  
错误表现:编译时提示代码中的语法错误,如expected ';' before '}' token等。  
解决办法  
仔细检查代码:根据错误提示信息,定位到出错的代码行,仔细检查代码的语法。常见的语法错误包括缺少分号、括号不匹配等。  
使用代码编辑器的语法检查功能:很多代码编辑器都提供了语法检查功能,可以帮助你快速发现和定位语法错误。  
4. 硬件驱动相关错误  
4.1 驱动代码不兼容  
错误表现:编译时提示驱动代码中的函数调用或者寄存器操作不兼容,或者在运行时出现硬件功能无法正常工作的情况。  
解决办法  
参考芯片手册:仔细查阅 FR3068x - C 的芯片手册,确认驱动代码中的寄存器操作和函数调用是否符合芯片的硬件特性。  
检查驱动代码:对比官方提供的 SDK 中的驱动代码,检查自己编写的驱动代码是否存在错误或者不兼容的地方。  

4.2 硬件资源冲突  
错误表现:在使用多个硬件功能时,出现某个功能无法正常工作的情况,可能是由于硬件资源冲突导致的。  
解决办法  
检查硬件连接:确认硬件连接是否正确,避免引脚复用等问题导致的资源冲突。  
调整驱动代码:在驱动代码中合理分配硬件资源,避免不同功能同时使用相同的硬件资源。  

5. 寻求帮助  
如果经过上述步骤仍然无法解决问题,可以通过以下途径寻求帮助:  
MicroPython 社区:在 MicroPython 的官方论坛或者 GitHub 仓库中搜索类似的问题,或者发布自己的问题,寻求社区成员的帮助。  

操作MicroPython就像是给你的微型电脑(比如ESP8266、ESP32这些小块头)穿上了一件魔法斗篷,让它们瞬间变得能说会道,还能执行各种魔法指令。下面,我们就来一场轻松愉快的MicroPython操作之旅吧!  
现在,你的微型电脑已经穿上了魔法斗篷,接下来要通过USB线把它和你的电脑连接起来,进行串口通信。这就像是给微型电脑插上翅膀,让它能和你的电脑进行“心灵感应”。首先,你得有:  

FR3068x-C开发板:这就是你的魔法石板。  
MicroPython源码:这是你的魔法咒语书。  
编译工具链:这是你的魔法杖,用来把咒语书编译成石板能懂的语言。  
USB线:这是你的魔法传输线,用来把魔法传到石板上。  
耐心和好奇心:这是你的魔法药剂,让你保持冷静和探索精神。

打开串口调试工具:我们先找一个工具来跟小怪兽说话。  
配置串口设置:  
波特率:通常是921600,这是小怪兽听懂你话的速度。  
数据位:选择8,这是每个字节的数据长度。  
停止位:选择1,这是消息结束的标志。  
无奇偶校验:因为我们不需要额外的校验位。  

以下为你介绍一些 MicroPython 的编程技巧:  
1. 高效使用内存  
减少变量占用:MicroPython 通常运行在资源受限的设备上,内存很宝贵。少用不必要的变量,比如计算一个简单结果时,直接使用表达式,而非先赋值给变量再计算。像计算两数之和,直接print(3 + 5),没必要写成a = 3; b = 5; c = a + b; print(c)。  
使用生成器:生成器是一种特殊的迭代器,它不会一次性生成所有值,而是在需要时逐个生成,能节省大量内存。例如,要生成 1 到 100 的数字,用生成器函数:  
python  
def number_generator():  
    num = 1  
    while num <= 100:  
        yield num  
        num += 1  

gen = number_generator()  
for i in gen:  
    print(i)

2. 异步编程  
使用uasyncio库:在 MicroPython 里,uasyncio库可以实现异步编程,让程序能同时处理多个任务,提升效率。比如一个设备要同时读取传感器数据和通过网络发送数据,就可以用异步编程。示例代码如下:  
python  
import uasyncio as asyncio  

async def read_sensor():  
    while True:  
        print("Reading sensor data...")  
        await asyncio.sleep(1)  

async def send_data():  
    while True:  
        print("Sending data over network...")  
        await asyncio.sleep(2)  

async def main():  
    task1 = asyncio.create_task(read_sensor())  
    task2 = asyncio.create_task(send_data())  
    await asyncio.gather(task1, task2)  

asyncio.run(main())

3. 自定义类和对象  
封装功能:创建自定义类可以把相关的属性和方法封装在一起,方便代码复用和管理。比如创建一个表示 LED 灯的类:  
python  
class LED:  
    def __init__(self, pin):  
        self.pin = pin  
        # 例如:machine.Pin(pin, machine.Pin.OUT)  

    def turn_on(self):  
        print(f"Turning on LED on pin {self.pin}")  

    def turn_off(self):  
        print(f"Turning off LED on pin {self.pin}")  


led = LED(2)  
led.turn_on()  
led.turn_off()

4. 中断处理  
响应外部事件:在 MicroPython 中可以使用中断来快速响应外部事件,比如按键按下。以按键中断为例:  
python  
import machine  

def button_pressed(pin):  
    print("Button pressed!")  

button_pin = machine.Pin(3, machine.Pin.IN, machine.Pin.PULL_UP)  
button_pin.irq(trigger=machine.Pin.IRQ_FALLING, handler=button_pressed)  

5. 模块管理和导入  
合理组织代码:把不同功能的代码放到不同的模块里,然后在主程序中导入使用,让代码结构更清晰。比如有一个math_utils.py模块,里面有一些数学计算函数:  
python  
# math_utils.py  
def add(a, b):  
    return a + b  

def subtract(a, b):  
    return a - b  
在主程序中导入使用:  
python  
import math_utils  

result = math_utils.add(3, 5)  
print(result)  
6. 错误处理和日志记录  
避免程序崩溃:使用try-except语句捕获和处理异常,防止程序因意外错误而崩溃。同时,适当记录日志,方便调试和排查问题。示例如下:  
python  
import sys  

try:  
    result = 1 / 0  
except ZeroDivisionError:  
    print("Error: Division by zero!")  
    sys.print_exception(sys.exc_info())  
7. 与硬件交互优化  
批量操作:和硬件交互时,尽量批量操作以减少通信开销。比如读取多个传感器数据时,一次性读取比多次单独读取效率更高。假设一个设备有多个寄存器可以通过 I2C 读取数据:  
python  
import machine  

i2c = machine.I2C(scl=machine.Pin(5), sda=machine.Pin(4))  
address = 0x12  # 设备地址  
register_start = 0x00  
register_count = 5  
data = i2c.readfrom_mem(address, register_start, register_count)  
print(data)  

就像哈利·波特选择自己的魔法棒一样,你要先选择一个适合你的Micropython开发板。比如说富芮坤FR3068x-C开发板,这可是个很不错的选择哦。你可以想象这个开发板是你的魔法阵地,上面有各种各样等待被你激活的魔法元素。它像是一块有魔法的土地,等你来播种代码的种子,开出精彩功能的花朵 。  
通俗易懂的Micropython程序编写:
(一)入门基础 - 了解Micropython的运行环境 Micropython运行在微控制器上,这些微控制器就像微型电脑。不同的微控制器有不同的特性和功能,就像不同的小动物有各自的习性一样。例如,某些微控制器可能适合做小型传感器项目,而有些则更适合用于复杂的物联网设备控制。我们要先了解我们选择的微控制器的基本信息,如支持的引脚数量、工作电压、功耗等,这就像了解一个新宠物的喜好和习惯一样重要。为了开始编写Micropython程序,我们还需要确保我们的开发环境是正确设置的。这包括安装好必要的软件工具,如开发板的驱动程序(如果需要的话),以及下载安装Micropython固件到开发板上。这一步就像是为我们的竞技场扫清障碍,铺上平坦的道路,这样才能让我们的参赛选手(代码)好好发挥 。

(二)数据类型 - 给变量分配“角色” Micropython中的数据类型就像是为不同的演员分配不同的角色一样。  

字符型(str):字符型就像是一群穿着不同衣服(单引号或者双引号)的文字演员。例如 'Hello, world!' 或者 "Python is fun" 就是字符型数据。它们可以用来显示信息,就像演员在舞台上念台词一样。你可以把字符型变量想象成一个小盒子,里面装着这些文字演员,随时可以拿出来展示给观众(其他部分的代码或者使用者) 。  
布尔型(bool):布尔型只有两个“演员”,那就是 True 和 False,就像舞台上的两个简单角色,要么是真,要么是假。这在做判断的时候非常有用,就像在分岔路口选择走哪条路一样。比如,如果某个事件发生了(达到某个条件)就是 True,没有发生就是 False,代码就可以根据这个来决定下一步做什么。例如:  
is_raining = False  
if is_raining:   
    print("带伞出门")  
else:   
    print("不用带伞")  
整数型(int):整数型就是那些整整齐齐排列的数字演员,像 -1,0,1,2,3等等。它们可以进行各种数学运算,就像一群数学小天才在脑袋里做计算一样。比如我们可以写 a = 5 + 3,这里的 5 和 3 就是整数型数据,而 a 就是这个计算结果(8)待的小盒子(变量)。  
浮点数型(float):浮点数型像是有点调皮的小数演员。它们在内存里表示的方式有点像科学记数法,就像它们有时候会玩换装游戏似的。比如 1.23,3.14 都是浮点数。不过要注意,浮点数的运算可能会有一些小惊喜(四舍五入的误差),就像小演员偶尔会出点小差错一样。例如:  
pi = 3.14  
radius = 2  
area = pi * radius * radius  
print(area)  
元组(tuple) 和 列表(list):元组和列表就像是一群演员的组合。元组像是一个不可变的组合,一旦确定就不能更改角色内容了。例如 t = (1, 2, 3) 就是一个元组,你不能把里面的 1 突然换成 4。而列表就比较灵活啦,像是一个随时可以调整演员的组合。例如 l = [1, 2, 3],我们可以轻松地改变这个列表里的数字,比如 l[0] = 4 就把第一个数字变成了4。  
字典(dict):字典就像是一场角色扮演游戏中的角色对应表。它通过键 - 值( key - value )的方式存储数据,就像每个角色(键)都有自己对应的装备或者能力(值)。例如 d = {'name': '小明','age': 10},这里 'name' 和 'age' 是键,'小明' 和 10 是值。我们可以通过键来找到对应的的值,就像根据角色名字找到他的装备一样。

(三)控制结构 - 指挥代码的交通  

条件判断结构(if - else):If - else就像是交通警察,指挥着代码的走向。如果某个条件满足(就像车子符合某种交通规则),就执行一段代码,不满足就执行另一段。看下面的例子:  
age = 18  
if age >= 18:   
    print("你已经成年,可以做一些成人的事情啦,比如投票等。")  
else:   
    print("你还未成年呢,好好玩耍好好成长。")  
循环结构(while和for):While循环就像一个不知疲倦的小陀螺,只要条件满足就会一直转下去。例如:  
count = 0  
while count < 5:   
    print(count)  
    count = count + 1  
这个代码就是只要 count 小于5,就会一直打印 count 的值并且每次让 count 增加1。For循环呢,就像是按照一张路线图走。例如,如果我们有一个列表 l = [1, 2, 3, 4, 5],我们可以这样用for循环遍历:  

l = [1, 2, 3, 4, 5]  
for number in l:   
    print(number)  
就像依次访问列表里的每个元素并把它们展示出来一样。  

(四)函数的使用 - 创造代码的小工具 函数就像是一个可以随时调用的小工具。我们可以自己定义函数来实现一些特定的功能。比如下面这个函数用来计算两个数的和:  

def add_numbers(a, b):   
    return a + b  

result = add_numbers(3, 5)  
print(result)  
这里我们定义了一个 add_numbers 函数,它接受两个参数 a 和 b,然后返回它们的和。我们就可以在其他地方调用这个函数,就像使用一把已经打造好的工具一样方便。  

(五)与硬件设备交互 - 释放代码的超能力 这是Micropython很酷炫的部分。当我们写好代码要和硬件设备交互的时候,就像是给硬件设备赋予了生命。例如,要控制一个LED灯的亮灭。现在,我们开始写“魔法信件”(代码)。假设你想让你的“魔法小精灵”在LED灯上闪烁,代码如下:

python
import machine
import time

# 召唤LED灯,假设它在GPIO2引脚上(ESP8266)
led = machine.Pin(2, machine.Pin.OUT)

while True:
    # 施展“亮灯咒语”
    led.value(1)
    # 等待0.5秒
    time.sleep(0.5)
    # 施展“熄灯咒语”
    led.value(0)
    # 再次等待0.5秒
    time.sleep(0.5)
代码解释:
导入模块:import machine 和 import time,就像是在说:“嘿,我需要用到这些魔法道具!”
召唤LED灯:led = machine.Pin(2, machine.Pin.OUT),意思是:“喂,小精灵,把GPIO2引脚上的LED灯给我带来,我要控制它输出!”
无限循环:while True:,意思是:“开始无限循环,直到我说停!”
亮灯和熄灯:led.value(1) 和 led.value(0),就像是说:“灯啊,你给我亮起来!”和“灯啊,你给我灭掉!”
等待:time.sleep(0.5),意思是:“我休息一下,等0.5秒再继续。”
(这个模块就像是专门和硬件交互的魔法棒),找到编号为1的LED灯,然后让它亮起来。就像你对着一个小小的LED精灵说“亮起来吧!”一样神奇。如果我们还想跟温湿度传感器交互获取数据,可能会涉及到更复杂一点的代码,但原理是一样的,都是通过特定的模块和函数来调用硬件设备的功能。

富芮坤FR3068x-C的最终目标,不仅仅是让地球上的每个人都能在生活的琐碎中找到科技带来的乐趣,更是要将这份欢乐传递给整个宇宙!想象一下,当外星文明接收到我们的信号,不再是冷冰冰的数学公式和物理定律,而是“富芮坤FR3068x-C”,那将是何等美妙的星际交流啊!

希望这些经验能对您有所帮助!

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本文原创作者网名:还没吃饭中志愿者

2025年2月11日