بررسی کتابخانه‌های کاربردی Sim800 در زبان میکروپایتون

زبان میکروپایتون منحصرا برای میکروکنترلرها طراحی شده است. این زبان از نوع سطح بالاست. با توجه به اینکه روی بستر پایتون سوار شده است، قابلیت‌های منحصر به فردی هم دارد. زبان میکروپایتون دارای دستورهایی است که به اسم machine فراخوان می‌شوند. دستورهای ماشین برای هر تراشه مختص به خودش است. در کنار این موارد با زبان میکروپایتون کدهای سبک و منظمی را می‌توانید برای میکروکنترلر بنویسید. علاوه بر آن مشابه هر زبان برنامه نویسی دیگری، به کتابخانه‌ها هم نیاز دارید. در این پست از بلاگ دانشجو کیت چند کتابخانه کاربردی برای بردهای Sim800 را در زبان میکروپایتون بررسی می‌کنیم. اگر این مطلب برای شما ارزشمند بود و به اطلاعاتتان اضافه کرد، آنرا با دیگران به اشتراک بگذارید تا دانش فنی مدیرها و کاربران فارسی زبان در این حوزه و IoT رشد پیدا کند. 

زبان برنامه نویسی میکروپایتون MicroPython

میکروپایتون (MicroPython) یک نسخه کوچک و سبک از زبان برنامه‌نویسی پایتون است که برای سیستم‌ها و دستگاه‌هایی با منابع محدود طراحی شده است. این زبان برنامه‌نویسی مخصوصا برای بردهای میکروکنترلر و اینترنت اشیا (IoT) مناسب است و قابلیت اجرا بر روی میکروکنترلرها یا به عبارتی سیستم‌هایی با منابع محدود را دارد. میکروپایتون به طور کلی دارای ویژگی‌های پایتون است اما با تمرکز بر روی بهینه‌سازی منابع سخت‌افزاری و کاهش حجم فضای ذخیره‌سازی و مصرف انرژی برای سیستم‌های کوچکتر طراحی شده است. این زبان امکان توسعه نرم‌افزارهای مبتنی بر رویداد (Event-Driven) و اجرای دستورات بر اساس زمان را فراهم می‌کند. با استفاده از میکروپایتون، می‌توانید برنامه‌هایی بنویسید که با استفاده از پورت‌ها و رابط‌های مختلف (مانند GPIO، UART، I2C و SPI) با سنسورها، ماژول‌ها و دستگاه‌های خارجی ارتباط برقرار کنند. همچنین این زبان امکان کار با شبکه و پروتکل‌های مختلف مانند MQTT و HTTP را نیز فراهم می‌کند. یکی از ویژگی‌های جذاب میکروپایتون این است که اجرای کدها بسیار سریع و بدون نیاز به کامپایل است. شما می‌توانید کدهایتان را به طور مستقیم در بردهای مبتنی بر Sim800 اجرا کنید و نتیجه را در لحظه مشاهده کنید. با توجه به سادگی و آسانی استفاده، میکروپایتون برای توسعه پروژه‌های IoT کوچک و متوسط بسیار مناسب است.

آشنایی با کتابخانه‌های MicroPython

در میکروپایتون نیز مانند پایتون استاندارد، می‌توان از کتابخانه‌ها (Modules) استفاده کرد. کتابخانه‌ها در میکروپایتون با همان منطق و عملکردی که در پایتون استفاده می‌شود، برای افزایش قابلیت‌ها و عملکرد برنامه‌ها مورد استفاده قرار می‌گیرند. کتابخانه‌ها در میکروپایتون دسته‌بندی شده‌اند و شامل کتابخانه‌های استاندارد (Standard Libraries) و کتابخانه‌های شخص ثالث یا همان Third-Party Libraries می‌شوند. کتابخانه‌های استاندارد میکروپایتون شامل مجموعه‌ای از کتابخانه‌های پیش فرض هستند که با همراهی محیط اجرایی میکروپایتون در اختیار شما قرار می‌گیرند. این کتابخانه‌ها شامل عملیات پایه مانند رشته‌ها (Strings)، عددها (Numbers)، لیست‌ها (Lists)، فایل‌ها (Files) و غیره هستند. کتابخانه‌های شخص ثالث در میکروپایتون مجموعه‌ای از کتابخانه‌هایی هستند که توسط جامعه برنامه‌نویسی توسعه داده شده‌اند و به شما امکانات و قابلیت‌های بیشتری را در اختیار می‌گذارند. این کتابخانه‌ها معمولا برای کاربردهای خاص و متنوعی مانند ارتباط با سنسورها، کنترل تراشه‌های خاص، اتصال به شبکه‌ها و سرویس‌های اینترنتی و سایر وظایف IoT طراحی شده‌اند.

برای استفاده از کتابخانه‌ها در میکروپایتون، باید کتابخانه‌های مورد نیاز را به کمک دستور import در برنامه‌ی خود وارد کنید. به این صورت می‌توانید از توابع و قابلیت‌های موجود در کتابخانه استفاده کنید. همچنین برای استفاده از کتابخانه‌های شخص ثالث در میکروپایتون، معمولا باید کتابخانه مورد نظر را از منبع خارجی دریافت کرده و سپس در برنامه‌ی خود وارد کنید. برخی از منابع برای دریافت کتابخانه‌های شخص ثالث شامل مخازن آنلاین، مخازن گیت‌هاب و منابع ارائه شده توسط سازندگان کتابخانه است. استفاده از کتابخانه‌ها در میکروپایتون به شما امکانات بیشتری در زمینه کنترل و مدیریت دستگاه‌های مبتنی بر میکروکنترلر و IoT را می‌دهد و می‌تواند در توسعه‌ی پروژه‌های خود کمک شایانی باشد.

معرفی چند IDE برای برنامه نویسی میکروپایتون

برای برنامه‌نویسی میکروپایتون، می‌توان از چندین محیط توسعه یکپارچه (Integrated Development Environment - IDE) استفاده کرد. این IDEها ابزارهایی هستند که برای توسعه، اجرا و اشکال زدایی برنامه‌های میکروپایتون استفاده می‌شوند. در زیر چند IDE محبوب برای برنامه‌نویسی میکروپایتون را بررسی می‌کنیم.

1- PyCharm: یکی از محبوب‌ترین IDEها برای برنامه‌نویسی پایتون است و همچنین پشتیبانی از میکروپایتون را نیز دارد. این IDE امکانات کاملی برای توسعه و اشکال‌زدایی برنامه‌های میکروپایتون ارائه می‌دهد.

2- Thonny: یک IDE سبک و ساده برای برنامه‌نویسی پایتون است که برای مبتدیان بسیار مناسب است. این IDE دارای رابط کاربری ساده‌ای است و امکانات مورد نیاز برای برنامه‌نویسی میکروپایتون را فراهم می‌کند.

3- Visual Studio Code (VSCode): یک ابزار قدرتمند برنامه‌نویسی است که توسط مایکروسافت توسعه داده شده است. با استفاده از افزونه‌های مناسب، می‌توانید این IDE را برای توسعه برنامه‌های میکروپایتون استفاده کنید.

4- Atom: یک ویرایشگر متن با قابلیت گسترش است که توسط GitHub توسعه داده شده است. با استفاده از پلاگین‌های مختلف، می‌توانید این ویرایشگر را به یک محیط توسعه یکپارچه برای میکروپایتون تبدیل کنید.

5- Mu: یک IDE ساده و کاربر پسند برای برنامه‌نویسی میکروپایتون است. این IDE برای مبتدیان و آموزش‌های آغازین بسیار مناسب است و امکانات ساده‌ای برای توسعه برنامه‌های میکروپایتون فراهم می‌کند.

مهم است بدانید که علاوه بر این IDEها، می‌توانید از ویرایشگرهای متنی مانند Notepad++، Sublime Text و Vim نیز برای برنامه‌نویسی میکروپایتون استفاده کنید. انتخاب IDE مناسب بستگی به نیازها و ترجیحات شما دارد.

برنامه نویسی میکروپایتون بردهای Sim800

ماژول‌های سیم کارتی Sim800 از نوع ماژول‌های ارتباطی GSM/GPRS هستند که توسط شرکت SimCom تولید می‌شوند. این ماژول‌ها به شما اجازه می‌دهند تا از طریق شبکه GSM به شبکه‌های مخابراتی متصل شده و داده‌ها را به صورت صوتی یا داده‌های دیگر ارسال و دریافت کنید. برای استفاده از ماژول‌های سیم کارتی Sim800 در برنامه نویسی میکروپایتون، شما می‌توانید از کتابخانه‌ها و ماژول‌های پایتونی موجود استفاده کنید که برای ارتباط با این ماژول‌ها طراحی شده‌اند. یکی از کتابخانه‌های معروف برای ارتباط با ماژول‌های Sim800 در میکروپایتون pySerial است. با استفاده از کتابخانه pySerial، می‌توانید ارتباط سریال با ماژول Sim800 را برقرار کنید و دستورات AT را ارسال کنید تا ارتباط با شبکه GSM برقرار شود و داده‌های مورد نیاز خود را ارسال و دریافت کنید.

در ادامه مراحل اصلی برای استفاده از ماژول سیم کارتی Sim800 در برنامه نویسی میکروپایتون را توضیح می‌دهیم.

1. برقراری ارتباط سریال: ابتدا باید ارتباط سریال با ماژول Sim800 را برقرار کنید. از کتابخانه pySerial استفاده کنید تا به پورت سریال ماژول متصل شوید.
2. ارسال دستورات AT: بعد از برقراری ارتباط سریال، می‌توانید دستورات AT را به ماژول ارسال کنید. این دستورات برای تنظیمات شبکه، ارسال و دریافت پیام و سایر وظایف مربوط به ماژول استفاده می‌شوند.
3. پردازش پاسخ‌ها: پس از ارسال دستورات AT، ماژول Sim800 پاسخی را برمی‌گرداند. شما باید پاسخ‌ها را پردازش کرده و داده‌های مورد نیاز خود را استخراج کنید.
4. ارسال و دریافت داده: با استفاده از دستورات AT، می‌توانید داده‌های صوتی یا دیگر داده‌ها را از طریق شبکه GSM ارسال و دریافت کنید.

توجه داشته باشید که هر ماژول Sim800 دارای دستورات و قابلیت‌های خاص خود است. بهتر است دستورات و دیتاشیت راهنمای ماژول خود را مطالعه کنید تا دستورات دقیق برای ماژول Sim800 مورد استفاده را بدانید و با آنها کار کنید. این توضیحات مقدماتی در مورد استفاده از ماژول‌های سیم کارتی Sim800 در برنامه نویسی میکروپایتون بود. برای اطلاعات بیشتر، به منابع مرتبط و مستندات Sim800 مراجعه کنید.

بررسی 18 کتابخانه کاربردی Sim800 در میکروپایتون

در ادامه، لیست برخی از کتابخانه‌های میکروپایتون برای بردهای سیم کارتی Sim800 و دیگر ماژول‌های سیم کارتی را بررسی می‌کنیم.

1. کتابخانه میکروپایتون pySerial: کتابخانه‌ای که امکان برقراری ارتباط سریال با بردهای سیم کارتی Sim800 را فراهم می‌کند.
2. کتابخانه میکروپایتون GsmModem: کتابخانه‌ای که ارتباط با بردهای سیم کارتی Sim800 و Sim900 را ایجاد می‌کند و امکاناتی مانند ارسال و دریافت پیامک، تماس و مدیریت کارت SIM را فراهم می‌کند.
3. کتابخانه میکروپایتون Sim800Lib: کتابخانه‌ای که دستورات AT را به صورت ساده‌تری برای بردهای سیم کارتی Sim800 ارائه می‌دهد.
4. کتابخانه میکروپایتون SIM800: کتابخانه‌ای که برای بردهای سیم کارتی Sim800 توسعه داده شده است و امکان ارتباط با شبکه GSM و ارسال و دریافت داده‌ها را فراهم می‌کند.
5. کتابخانه میکروپایتون SIM800L: کتابخانه‌ای که برای کنترل بردهای سیم کارتی Sim800L توسعه داده شده است و قابلیت‌هایی مانند ارسال پیامک، مکالمه، تنظیمات شبکه و مدیریت کارت SIM را فراهم می‌کند.
6. کتابخانه میکروپایتون micropyGPS: کتابخانه‌ای که برای دریافت اطلاعات موقعیت مکانی (GPS) از ماژول Sim800 استفاده می‌شود. با استفاده از این کتابخانه، می‌توانید اطلاعات موقعیتی مانند عرض جغرافیایی و طول جغرافیایی را دریافت کنید.
7. کتابخانه میکروپایتون Adafruit_FONA: کتابخانه‌ای که برای ارتباط با بردهای سیم کارتی Sim800 و Sim808 توسعه داده شده است. این کتابخانه امکاناتی مانند ارسال و دریافت پیامک، مکالمه و تنظیمات شبکه را فراهم می‌کند.
8. کتابخانه میکروپایتون FONA808: کتابخانه‌ای که برای کنترل بردهای سیم کارتی Sim808 و Sim800L توسعه داده شده است. این کتابخانه امکاناتی مانند ارسال پیامک، مکالمه و دریافت اطلاعات GPS را فراهم می‌کند.
9. کتابخانه میکروپایتون simcom: کتابخانه‌ای برای ارتباط با بردهای سیم کارتی Sim800 و Sim900 است. این کتابخانه دستورات AT را ساده‌تر می‌کند و امکان ارسال و دریافت پیامک، مدیریت تماس‌ها و تنظیمات شبکه را فراهم می‌کند.
10. کتابخانه میکروپایتون sim868: کتابخانه برای بردهای سیم کارتی Sim868 که امکان ارسال و دریافت پیامک، تماس‌ها و مدیریت کارت SIM را فراهم می‌کند.
11. کتابخانه میکروپایتون uGSM: کتابخانه برای بردهای سیم کارتی مبتنی بر پروتکل AT که امکان کنترل و مدیریت ماژول‌های سیم کارتی را فراهم می‌کند.
12. کتابخانه میکروپایتون pySIM800: کتابخانه‌ای که برای کنترل بردهای سیم کارتی Sim800 توسعه داده شده است. این کتابخانه امکاناتی مانند ارسال و دریافت پیامک، تماس‌ها و تنظیمات شبکه را فراهم می‌کند.
13. کتابخانه میکروپایتون pySIM900: کتابخانه برای کنترل بردهای سیم کارتی Sim900 توسعه داده شده است. این کتابخانه امکاناتی مانند ارسال و دریافت پیامک، تماس‌ها و تنظیمات شبکه را فراهم می‌کند.
14. کتابخانه میکروپایتون SIM800C: کتابخانه‌ای که برای کنترل بردهای سیم کارتی Sim800C توسعه داده شده است. این کتابخانه امکاناتی مانند ارسال پیامک، تماس‌ها، تنظیمات شبکه و مدیریت کارت SIM را فراهم می‌کند.
15. کتابخانه میکروپایتون SIM800H: کتابخانه‌ای برای بردهای سیم کارتی Sim800H توسعه داده شده است. این کتابخانه امکاناتی مانند ارسال و دریافت پیامک، تماس‌ها، تنظیمات شبکه و مدیریت کارت SIM را فراهم می‌کند.
16. کتابخانه میکروپایتون SIM800A: کتابخانه‌ای برای کنترل بردهای سیم کارتی Sim800A توسعه داده شده است. این کتابخانه امکاناتی مانند ارسال پیامک، تماس‌ها، تنظیمات شبکه و مدیریت کارت SIM را فراهم می‌کند.
17. کتابخانه میکروپایتون SIM800HDS: کتابخانه‌ای برای کنترل بردهای سیم کارتی Sim800HDS توسعه داده شده است. این کتابخانه قابلیت‌هایی مانند ارسال پیامک، تماس‌ها، اطلاعات GPS و مدیریت کارت SIM را فراهم می‌کند.
18. کتابخانه میکروپایتون SIM800-MQTT: کتابخانه‌ای که برای بردهای سیم کارتی Sim800 و ارتباط با پروتکل MQTT توسعه داده شده است. این کتابخانه به شما امکان می‌دهد با استفاده از بردهای Sim800، اطلاعات را به روش MQTT ارسال و دریافت کنید.

لطفاً توجه داشته باشید که این لیست تنها چند نمونه از کتابخانه‌های موجود است و هنوز کتابخانه‌های دیگری هم ممکن است وجود داشته باشند. همچنین، توصیه می‌شود قبل از استفاده از هر کتابخانه، مستندات آن را بررسی کنید و با قابلیت‌ها و دستورهای آن آشنا شوید. همچنین، به دلیل تنوع بسیار زیاد کتابخانه‌ها و نیازهای مختلف کاربران، ممکن است توسعه‌دهندگان کتابخانه‌های دیگری را ایجاد کرده باشند که در لیست بالا ذکر نشده‌اند.

روش نصب کتابخانه میکروپایتون در ویندوز

برای نصب کتابخانه‌ها در محیط ویندوز و با استفاده از میکروپایتون، می‌توانید از مراحل زیر پیروی کنید.

1- نصب PIP: قبل از هرچیز، مطمئن شوید که PIP بر روی سیستم شما نصب شده است. در برخی از نسخه‌های میکروپایتون، PIP به صورت پیش‌فرض نصب می‌شود، اما در برخی موارد لازم است آن را جداگانه نصب کنید. برای نصب PIP، می‌توانید از دستور python -m ensurepip در خط فرمان ویندوز استفاده کنید. در صورتی که PIP به درستی نصب نشد، می‌توانید آن را با دستور python -m ensurepip --upgrade به‌روزرسانی کنید.

2- نصب کتابخانه با استفاده از PIP: پس از نصب PIP، می‌توانید از طریق خط فرمان ویندوز کتابخانه مورد نظر را نصب کنید. برای نصب کتابخانه با استفاده از PIP، می‌توانید از دستور pip install نام_کتابخانه استفاده کنید. برای مثال، pip install micropython-umqtt.simple برای نصب کتابخانه umqtt.simple را اجرا می‌کند. پس از اجرای دستور، PIP شروع به دانلود و نصب کتابخانه مورد نظر می‌کند.

توجه داشته باشید که مطمئن شوید که Python و PIP به درستی نصب شده‌اند و در مسیر PATH سیستم عامل ویندوز قرار دارند تا بتوانید از آن‌ها در خط فرمان استفاده کنید. همچنین، در صورتی که از محیط توسعه یا IDE خاصی برای میکروپایتون استفاده می‌کنید، می‌توانید به راهنمای مربوطه آن محیط مراجعه کنید تا روش نصب کتابخانه‌ها را در آن محیط بیابید.