Skip to main content

2.3 MicroPython: Základné konštrukcie jazyka

MicroPython je jednoduchou a efektívnou implementáciou programovacieho jazyka Python 3.4. Zahŕňa len časť štandardných knižníc Python, má však knižnice pre prácu s hardvérom a je optimalizovaný pre mikrokontroléry s obmedzenými zdrojmi. Snaží sa byť kompatibilný s plnohodnotným jazykom Python.

Základné konštrukcie jazyka MicroPython sú totožné s Python a môžeme teda využívať dokumentáciu jazyka Python. Oplatí sa však oboznámiť so špecifikami MicroPython - či už po stránke optimalizácie zápisov alebo špeciálnych knižníc určených pre ovládanie hardvéru.

Syntax MicroPython

Pre komentár v jazyku Python slúži znak „#“ a pre viacriadkový komentár je možné využiť viacriadkový text, ktorý začína i končí trojicou apostrofov: '''

Operátory

Matematické operátory sú podobné C++:

  • +, -, *, /, %: sčítanie, odčítanie, násobenie, delenie, zvyšok po delení
  • na rozdiel od C++ delenie celých čísel vráti desatinné číslo;
  • //, **: celočíselné delenie, mocnina - navyše oproti C++.

Operátory porovnávania sú rovnaké ako v C++:

  • ==, !=, <, >, <=, >=: rovný, nerovný, menší, väčší, …

Logické operátory sa píšu slovne:

  • not, or, and: negácia, logický súčet, logický súčin.

Ďalšie informácie: W3Schools - Python Operators

Premenné a dátové typy

V názvoch premenných sa rozlišujú malé a veľké písmená, môžeme používať aj diakritiku. Premenné nie je potrebné deklarovať, priamo môžeme definovať hodnotu:

  • {názov premennej} = {hodnota}
počet = 10
pi = 3.14

Logické hodnoty (boolean) sú označované True a False:

je_horúco = False

Textové reťazce môžu byť v úvodzovkách i apostrofoch - môžeme si vybrať:

meno = "Dušan"
priezvisko = 'Zervan'

Typ premennej je možné zistiť funkciou type({premenná}) - tá vracia objekt, no pre získanie názvu typu vo forme textového reťazca môžeme využiť jeho vlastnosť .__name__:

type(meno).__name__

Je možné priraďovať naraz do viacerých premenných:

meno, vek = "Anna", 15

Vstup a výstup

Výpis z MicroPython na štandardný výstup sa nerealizuje „na obrazovku“, ale na konzolu / sériový port.

Príkaz print({výraz 1}, {výraz 2}, …) vypíše zadané výrazy oddelené medzerou, na konci bude ENTER:

print(meno, "získal z testu", počet, "bodov.")

Ukončenie riadku určuje parameter end, oddeľovanie sep, napríklad:

print("údaje v CSV:", end=" ")
print(počet, poradie, meno, sep=";")

Premennú môžeme načítať z konzoly: {premenná} = input({text výzvy})

vek = input("Zadaj vek: ")

Používanie funkcií z modulov

 ...

Užitočné funkcie

Funkcie pre prácu s časom z modulu time: - umožňuju nielen získať systémový čas, ale aj pozastaviť vykonávanie programu a šetriť energiu, či merať trvanie úseku programu:

  • sleep({čas}) / sleep_ms({čas}): vykoná úspornú pauzu trvajúcu zadaný počet sekúnd / milisekúnd;
  • time() / time_ns(): vráti aktuálny čas v sekundách / nanosekundách;
  • ticks_ms() / ticks_us(): vráti počet milisekúnd / mikrosekúnd od spustenia;
  • ticks_diff({čas2}, {čas1}): vráti rozdiel časov z funkcií ticks_ms() a ticks_us().

V module machine nájdeme v MicroPython funkcie týkajúce sa hardvéru, pre nás bude potrebných len zopár:

  • unique_id(): vráti identifikátor zariadenia;
  • freq(): vráti frekvenciu procesora (v Hz) alebo ju nastaví na zadaný parameter;
  • reset(): vykoná reštart.

Funkcie z modulu random:random umožňujú pohodlnú prácu s náhodnými číslami:

  • random({čas}): vráti náhodné reálne číslo v intervale [0.0, 1.0]

    ;

  • uniform({a}, {b}): vráti náhodné reálne číslo v intervale [a, b]

    ;

  • randint({a}, {b}): vráti náhodné celé číslo v intervale [a, b]

    ;

  • randrange({a}, {b}, {n}): vráti náhodný násobok celého čísla n z intervalu [a, b]

    ;

  • choice({zoznam}): vráti náhodný prvok zo zoznamu alebo tuply

    Funkcie z modulu machine:

    unique_id(): vráti identifikátor zariadenia

    freq(): vráti frekvenciu procesora (v Hz) alebo i nastaví

    reset(): vykoná reštart

    tuply.

Funkcie textového reťazca

Textový reťazec je objekt, jedná sa teda o objektové funkcie. Tieto funkcie vracajúcevracajú nový objektobjekt, (nemenia pôvodný):pôvodný:

  • .upper() / .lower(): prevod na malé / veľké písmená

    písmená;

  • .strip(): odstráni „biele znaky“ zo začiatku a konca (trim)

    ;

  • .replace({čo}, {čím}): nahradí reťazec iným reťazcom

    reťazcom;

  • .split({oddeľovač}): rozdelí reťazec do poľa (zoznamu reťazcov)

    ;

  • .join({pole}): spojí prvky poľa (zoznam / tupla) do textového reťazca, oddeľovačom je textový reťazec

    reťazec;

  • .format({parametre}): mocná funkcia na spájanie textov s premennými, viď https://pyformat.info

    .

ďalšieĎalšie funkcie:funkcie https://www.w3schools.com/python/python_ref_string.asppre prácu s textovým reťazcom: W3Schools - Python String Method

Kolekcie údajov

Python rozlišuje 3 typy „polí“:

list (zoznam), zátvorky [] - ako pole v C++, teda prvky majú svoje poradie, môžu sa opakovať a môžu sa meniť ich hodnoty

tuple, zátvorky () - ako list, ale prvky sa nemôžu meniť, ide teda o pevne daný nemenný zoznam, rýchlejšie spracovávaný

set (množina), zátvorky {} - prvky nemajú svoje poradie, nie je ich možné indexovať, nemôžu sa opakovať (žiadne duplikáty)

Najbohatšiu ponuku funkcií majú zoznamy, niektoré funkcie sú dostupné aj pre tuple a množiny.

Zoznam (list): zátvorky []

správa sa podobne ako pole v C++, prvky sa číslujú od 0

indexovať prvky je možné aj od konca (záporným číslom) a prvky nemusia byť rovnakého dátového typu, napr.:

⁘ čísla = ["dvanásť", 15, "štyri"]

⁘ print(čísla[-1])

počet prvkov: len({pole}), súčet prvkov: sum({pole})

prvky je možné uložiť do premenných:

⁘ {premenná 1}, {premenná 2}, … = {zoznam}

zoznamy je možné spojiť operátorom + a opakovať operátorom *

vloženie prvku do zoznamu:

⁘ .append({prvok}) - na koniec zoznamu

⁘ .insert({pozícia}, {prvok}) - na uvedenú pozíciu

odobratie prvku zo zoznamu:

⁘ .pop({pozícia}) - z uvedenej pozície (ak neuvedieme, z konca)

⁘ .remove({hodnota}) - prvý prvok obsahujúci uvedenú hodnotu

⁘ .clear() - vyprázdni celý zoznam (zostane prázdny)

ďalšie zaujímavé funkcie zoznamu:

⁘ .reverse() - v zozname otočí poradie prvkov

⁘ .sort() - abecedne zoradí zoznam, voliteľný parameter reverse

⁘ .count({hodnota}) - vráti počet prvkov s uvedenou hodnotou

viac funkcií: https://www.w3schools.com/python/python_lists_methods.asp

zistenie výskytu prvku v poli: {hľadaný prvok} in {pole} - vráti bool

delenie poľa: {pole}[{začiatok}:{koniec}] - od uvedeného začiatočného prvku (vrátane) po konečný prvok (bez neho)

- môžu byť aj záporné hodnoty (od konca)

- ak neuvedieme {začiatok}, začne prvým prvkom (č. 0)

- ak neuvedieme {koniec}, skončí posledným prvkom

rovnakým spôsobom môžeme aj prepisovať prvky na uvedenej pozícii:

- ak uvedieme prvky v rovnakom počte, prepíšu sa

- ak ich bude viac, nadbytočné sa vložia za prepísané

Tuple: zátvorky ()

ako zoznam, ale prvky sa nemôžu meniť, ide teda o pevne daný - nemenný zoznam, rýchlejšie spracovávaný

môže sa jednať aj o jediný prvok, vtedy musí končiť čiarkou:

⁘ {tuple} = ({prvok},)

poskytuje tie isté operácie a funkcie, ako majú zoznamy - s výnimkou tých, ktoré menia hodnoty

viac: https://www.w3schools.com/python/python_tuples_methods.asp

Množina (set): zátvorky {}

prvky nemajú svoje poradie, nie je ich možné indexovať, nemôžu sa opakovať (žiadne duplikáty)

pridanie prvku do množiny:

⁘ .add({prvok}) - pridá jeden prvok

⁘ .update({pole}) - pridá celú množinu / zoznam / tuple

odobratie prvku z množiny:

⁘ .remove({hodnota}) - ak neexistuje, spôsobí chybu

⁘ .discard({hodnota}) - ak neexistuje, ignoruje

viac: https://www.w3schools.com/python/python_sets_methods.asp

Slovník (dictionary)

údaje organizuje v pároch kľúč:hodnota rovnako ako JSON:

{slovník} = { {kľúč}: {hodnota}, … }

podobná forma ako množina (set) - neumožňuje duplikáty, čiže dva údaje nemôžu mať rovnaký kľúč

prístup ku jednotlivým prvkom je podobný ako pri zozname, no namiesto indexu uvádzame kľúč

viac: https://www.w3schools.com/python/python_dictionaries_methods.asp

Podmienený príkaz: if - elif - else

veľmi podobný C++, mierne odlišná syntax, nutné správne predsadiť!

⁘ if {podmienka 1}:

⁘ {príkazy pri splnení podmienky 1}

⁘ elif {podmienka 2}:

⁘ {príkazy pri splnení podmienky 2}

⁘ else:

⁘ {príkazy pri nesplnení žiadnej podmienky}

časť elif sa môže opakovať viackrát

nie je povinná ani časť elif, ani časť else

môžeme využívať aj vnorené podmienky, opäť treba správne predsadiť

Cyklus podľa podmienky: while

funguje rovnako ako v C++, mierne odlišná syntax:

⁘ while {podmienka}:

⁘ {príkazy tela cyklu}

tiež je možné použiť break (predčasné ukončenie cyklu) a continue (predčasný prechod na ďalšiu iteráciu) - rovnako ako v C++

navyše je výraz pass, ktorý nerobí nič (na formálne vyplnenie prázdneho tela cyklu)

cyklus môže obsahovať aj časť else: - vykoná sa po poslednej iterácii (teda nie po ukončení cez break)

Cyklus pre zoznam a interval hodnôt: for

odlišuje sa od C++, používa sa na prechod sekvenciou (zoznam, reťazec):

⁘ for {premenná} in {zoznam}:

⁘ {príkazy tela cyklu}

⁘ for x in [1, 2, 4, 8]:

⁘ print(x)

vytvorí lokálnu premennú, bude v nej iterovať hodnoty zo zoznamu

výrazy break, continue a else je možné používať rovnako ako v cykle while

pre vytvorenie zoznamu čísel môžeme využiť funkciu range():

⁘ range({počet}) - od čísla 0 po {počet} - 1

⁘ range({začiatok}, {koniec}) - od začiatku (vrátane) po koniec (bez)

⁘ range({začiatok}, {koniec}, {krok}) - s uvedeným krokom

príklad:

⁘ for x in range(10, 30, 5):

⁘ print(x) # 10 15 20 25

Definícia funkcie

pri definícii funkcie neuvádzame ani návratovú hodnotu, ani typ parametrov, inak je podobná C++

⁘ def {názov} ({parametre}):

⁘ {príkazy tela funkcie}

funkcia nemusí mať parametre, zátvorky musia byť uvedené

parametre môžu byť nepovinné (mať predvolenú hodnotu)

výsledok (jedinú návratovú hodnotu) je možné odovzdať a funkciu ukončiť cez return

viac výsledkov je možné odovzdať cez yield - ide o generátor, funkcia sa neukončí

funkcia môže používať globálne premenné, deklaruje ich výraz global

volanie (použitie) funkcie je podobné C++

Parametre funkcie

parametre je možné volať s menom v ľubovoľnom poradí, napr.:

⁘ def Priemer(sucet, pocet):

⁘ return sucet / pocet

⁘ print(Priemer(pocet=10, sucet=45)) # 4.5

funkcia môže mať aj viacnásobný parameter:

- ak názov začína znakom *, používa sa ako tuple

- ak názov začína znakmi **, používa sa ako slovník s názvom parametra pri volaní

Lambda

lambda je jednoduchá anonymná funkcia, ktorú formálne môžeme priradiť do premennej:

⁘ lambda {parametre} : {výraz s parametrami}

príklad:

⁘ SúčetČísel = lambda x : (1 + x) * x / 2

⁘ print(SúčetČísel(10))

viac: https://www.w3schools.com/python/python_lambda.asp

Zachytávanie výnimiek (chýb)

princíp rovnaký ako v C++, mierne odlišná syntax:

⁘ try:

⁘ {príkazy}

⁘ except:

⁘ {príkazy, ak nastala chyba}

⁘ else:

⁘ {príkazy, ak nenastala chyba}

⁘ finally:

⁘ {príkazy spustené vždy na záver}

časti else a finally nie sú povinné

príkazy finally sa vykonajú vždy, a to aj v prípade predčasného ukončenia cez break a return

za výrazom except môže byť uvedený typ zachytávanej chyby

viac: https://www.w3schools.com/python/python_try_except.asp

Inštalácia rozširujúcich modulov

rozširujúce moduly môžeme nahrať ručne do priečinku /lib alebo do aktuálneho / koreňového priečinku

ak je modul prítomný na viacerých miestach, uplatní sa priorita definovaná v sys.path

predvolená priorita v MicroPython je: 1. aktuálny priečinok, 2. zabudovaný modul (frozen), 3. priečinok /lib

v školskej inštalácii je priorita zmenená nasledovne: 1. aktuálny priečinok, 2. priečinok /lib, 3. zabudovaný

pokiaľ je aktívne pripojenie do internetu (na Wi-Fi), je možné automatizovane stiahnuť modul do /lib, stačí poznať jeho názov:

⁘ import mip

⁘ mip.install("{názov modulu}")

Trieda (class)

...

Back to top