> For the complete documentation index, see [llms.txt](https://think-embedded.gitbook.io/micropython/llms.txt). Markdown versions of documentation pages are available by appending `.md` to page URLs; this page is available as [Markdown](https://think-embedded.gitbook.io/micropython/circuitpython/circuitpython-for-atsamd21.md). # CircuitPython for SAMD21 ## วิธีการติดตั้ง CircuitPython สำหรับ SAMD21: วิธีที่ 1 เป้าหมายคือ เราก็ต้องการติดตั้ง **Adafruit UF2 Bootloade**r ลงในหน่วยความจำ **Flash** ภายในชิป **SAMD21** โดยใช้ **Arduino Sketch** เป็นตัวช่วย เมื่อสามารถใช้ **Adafruit UF2 Bootloader** ได้แล้ว จึงติดตั้งไฟล์เฟิร์แวร์ **CircuitPython** เป็นขั้นตอนถัดไป 1. เตรียมบอร์ดไมโครคอนโทรลเลอร์ **ATSAMD21 (Arduino Zero Compatible)** เช่น **WeMos / RobotDyn M0 / M0-Mini** และได้ติดตั้ง [**Arduino Zero Bootloader**](https://github.com/arduino/ArduinoCore-samd/blob/master/bootloaders/zero/) ไว้พร้อมใช้งานแล้ว 2. ติดตั้งแพคเกจสำหรับ **Arduino SAMD Boards (ARM Cortex-M0+)** สำหรับ **Arduino Boards Manager / Arduino IDE** 3. ติดตั้ง **Adafruit UF2 Bootloader** สำหรับ **SAMD21** 4. ติดตั้ง **CircuityPython Firmware** สำหรับ **SAMD21** เริ่มต้นด้วยการเปิดใช้งาน **Arduino IDE (Windows)** และจะต้องมีการติดตั้งแพคเกจสำหรับ **Arduino SAMD Boards (ARM Cortex-M0+)** เพื่อคอมไพล์ **Arduino Sketch** สำหรับบอร์ดที่ใช้สถาปัตยกรรมดังกล่าว บอร์ดที่ใช้ชิป **SAMD21** นิยมใช้ชิป **ATSAMD21G18A** (**32-bit ARM Cortex-M0+**) หน่วยความจำภายใน **256KB Flash** และ **32KB SRAM** ความเร็วสูงสุด **48MHz** ![รูปภาพ: การติดตั้ง Arduino Boards Manager สำหรับ SAMD (ARM Cortex-M0+)](/files/-MPqyhHSEuL9Hc6jnCvo) โดยปรกติ เราใช้ไฟล์เฟิร์มแวร์ **Arduino Zero Bootloader** ([**`samd21_sam_ba.bin`**](https://github.com/arduino/ArduinoCore-samd/blob/master/bootloaders/zero/samd21_sam_ba.bin)) สำหรับบอร์ดดังกล่าว แต่เราจะเปลี่ยนมาใช้ [**Adafruit UF2 Bootloader for UF2-SAMDx1**](https://github.com/adafruit/uf2-samdx1/releases/) (ใช้ได้กับ **SAMD21** และ **SAMD51**) การติดตั้ง **Adafruit UF2 Bootloader** สำหรับการบอร์ด **SAMD21** นั้น มีสองวิธี คือ 1. **วิธีแรก** คือ การคอมไพล์ **Arduino Sketch (.ino)** ลงไปใน **SAMD21** เมื่อทำงานจะเขียนข้อมูลส่วนที่เป็น **UF2 Bootloader** และอัปเดทลงในบริเวณของ **On-chip Flash** สำหรับทำหน้าที่เป็น **Bootloader** โดยใช้ซอฟต์แวร์ **Arduino IDE** ดังนั้นจะเขียนทับและอัปเดต **Bootloader** เดิมของ **Arduino** 2. **วิธีที่สอง** คือ การติดตั้งโดยใช้ไฟล์ **.bin** แต่จะต้องใช้อุปกรณ์ที่เป็น **SWD Programmer** เช่น **SEGGER** **J-Link Debug Probe** เป็นต้น และ **Arduino Bootloader** ก็จะถูกเขียนทับเช่นกัน ข้อดีของ **Adafruit UF2 Bootloader** คือ เมื่อติดตั้งได้แล้ว เราจะมองเห็น **Virtual Driver (USB Mass Storage)** เอาไว้สำหรับอัปโหลดไฟล์ **Application File** ประเภท **.uf2** และนอกจากนั้นยังสามารถใช้กับ **Arduino** **IDE** ได้อีกด้วย สำหรับโปรแกรม **Arduino Sketch** ผ่านทาง **USB-to-Serial (Virtual COM Port)** ได้ตามปรกติ ขั้นตอนในเอกสารนี้ ได้ทดลองใช้กับไฟล์ **Arduino Sketch** ที่ทางผู้พัฒนาของ **Adafruit** เผยแพร่เอาไว้: [**`update-bootloader-zero-v3.10.0.ino`**](https://github.com/adafruit/uf2-samdx1/releases/download/v3.10.0/update-bootloader-zero-v3.10.0.ino) หรือเลือกเวอร์ชันที่ใหม่กว่าได้จาก: {% embed url="" %} จากนั้นให้สร้างไดเรกทอรีสำหรับ **Arduino Sketch** ใหม่ ใน **Arduino IDE** และตั้งชื่อให้ตรงกับ **`update-bootloader-zero-v3.10.0`** แล้วนำไฟล์ **.ino** ดังกล่าว ไปใส่ในไดเรกทอรีที่สร้างขึ้น ![รูปภาพ: ตัวอย่างการทำขั้นตอน Build & Upload Sketch (Arduino Zero — Native USB Port)](/files/-MPr1aSYvRr2FuCx1nZj) บอร์ดที่ได้นำมาทดลองใช้คือ [**WeMos M0-SAMD21 Mini**](https://robotdyn.com/samd21-m0-mini.html) ซึ่งมีขนาดเล็กกว่าและราคาถูกกว่าบอร์ด **Arduino Zero** ![รูปภาพ: WeMos M0-SAMD21 Mini ](/files/-MPrJJlzWXlomq5qGAWH) แหล่งข้อมูลที่เกี่ยวข้องบอร์ด **SAMD21 M0-Mini** และน่าจะมีประโยชน์สำหรับผู้ที่สนใจ สามารถศึกษาได้จาก เมื่อคอมไพล์และอัปโหลดไปยังบอร์ด **SAMD21** ได้แล้ว ให้กดปุ่ม **RESET** บนบอร์ด 2 ครั้งติดกัน (**Double Click**) เราจะมองเห็น **Virtual Drive** ชื่อ **`ZEROBOOT`** และก็ยังมองเห็น **Serial Port** ของบอร์ดังกล่าวด้วยเช่นกัน ![รูปภาพ: Windows 10 มองเห็นเป็น Virtual Drive ที่มีชื่อว่า ZEROBOOT](/files/-MPr27k1PdRGtGyjzB8q) เมื่อมองเห็น **Virtual Drive** แล้ว ให้ลากไฟล์ .uf2 ไปยังไดรฟ์ดังกล่าว เพื่อทำขั้นตอนติดตั้ง **CircuitPython** **ข้อสังเกต:** ไฟล์ที่เป็น **CircuitPython Firmware** สำหรับบอร์ด **Arduino Zero Compatible** มีให้เลือกสองแบบคือ **.bin** และ **.uf2** สำหรับวิธีแรก ให้เราเลือกใช้ **.uf2** เพราะมีความสะดวกในการติดตั้งใช้งาน และในขณะที่เขียนบทความนี้ เวอร์ชันล่าสุด คือ **6.0 (stable)** และ **6.1 (beta)** ออกมาให้ทดลองใช้งาน * ถ้าใช้บอร์ด **Arduino Zero** ให้ดาวน์โหลดไฟล์ **.uf2** จาก * ถ้าใช้บอร์ด **Seeeduino XIAO** ให้ดาวน์โหลดไฟล์ **.uf2** จาก เมื่อได้ดาวน์โหลดไฟล์ **.uf2** มาแล้ว ให้ลากไฟล์นี้ไปใส่ลงใน **Virtual Drive** ของบอร์ด **SAMD21** จากนั้นบอร์ด **SAMD21** จะรีเซตตัวเอง และเมื่อเริ่มทำงานอีกครั้ง ชื่อไดรฟ์ที่ปรากฏจะเปลี่ยนเป็น **`CIRCUITPY`** ![](/files/-MPr7tGa53XJiy2ZAaho) ตอนนี้เราก็สามารถเปิดโปรแกรมอย่างเช่น [**Mu Editor**](https://codewith.mu/en/download) หรือ [**Thonny IDE**](https://thonny.org/) เชื่อมต่อกับ **CircuitPython REPL** ผ่านทางพอร์ต **Virtual Serial (over USB)** ได้ ## ‍‍ ‍‍วิธีการติดตั้ง CircuitPython สำหรับ SAMD21: วิธีที่ 2 เป้าหมายคือ การติดตั้ง **Adafruit UF2 Bootloader** สำหรับ **SAMD21** โดยใช้อุปกรณ์ **SWD Programmer** วิธีนี้จะต้องใช้อุปกรณ์ฮาร์ดแวร์เสริม เช่น **J-Link Debug Probe** นำมาต่อกับบอร์ด **SAMD21** โดยใช้รูปแบบที่เรียกว่า **SWD (Serial Wire Debug)** และใช้สาย **Jumper** จำนวน 4 เส้น คือ **VCC (3.3V)**, **GND**, **SWDIO**, **SWCLK** และใช้ร่วมกับซอฟต์แวร์ของบริษัท **SEGGER** ที่มีชื่อว่า **J-Link** ในกรณีนี้ จะต้องดาวน์โหลดไฟล์ เช่น [**`bootloader-zero-v3.10.0.bin`**](https://github.com/adafruit/uf2-samdx1/releases/download/v3.10.0/bootloader-zero-v3.10.0.bin) (หรือใหม่กว่า) ได้จาก ถัดไปให้เชื่อมต่ออุปกรณ์ **J-Link Debug Probe** กับบอร์ด **SAMD21** โดยใช้ **SWD Interface** จากนั้นเปิดโปรแกรม **SEGGER J-Flash** เลือกอุปกรณ์ **(Device)** เป็น **ATSAMD21G18A** แล้วทำคำสั่งจากเมนู **Target > Connect** ![](/files/-MPr9uSO66n_SsTZPY7n) เมื่อเชื่อมต่อกับอุปกรณ์และบอร์ด **SAMD21** ผ่านทาง SWD โดยใช้อุปกรณ์ **J-Link** ได้แล้ว ให้เปิดไฟล์ (หรือลากมาวาง) **.bin** ที่ได้ดาวน์โหมดมา แล้วทำขั้นตอน **Erase Chip** และ **Program Verify** ตามลำดับ ![รูปภาพ: การเขียนไฟล์ Bootloader โดยใช้ซอฟต์แวร์ SEGGER J-Flash (Windows 10) ](/files/-MPr9qrv1OXKsU0WPOOW) ![รูปภาพ: อุปกรณ์ WeMos D1 SAMD21 Mini + J-Link + PCB Adapter](/files/-MPrA3IuJMgIGgK4S_-K) **ข้อสังเกต**: การเชื่อมต่ออุปกรณ์ **SEGGER J-Link** ซึ่งมีคอนเนกเตอร์แบบ **2x10 Pin (JTAG Interface, 2.54mm spacing)** ไปยังบอร์ด **SAMD21 M0-Mini** ที่ใช้คอนเนกเตอร์แบบ **2x5 Pin (SWD interface, 1.27mm spacing)** จะต้องใช้โมดูลแปลงที่เรียกว่า **JTAG-to-SWD Converter** (ดูตัวอย่างได้จากอุปกรณ์ของบริษัท [**Adafruit**](https://www.adafruit.com/product/2094)) และสายเคเบิล ![รูปภาพ: JTAG (2x10 Pin) vs. SWD (2x5 Pin)](/files/-MPrTHPEixFR0mkO78Uh) ![รูปภาพ: SAMD21 M0-Mini Pinout](/files/-MPrKCQJEhIeL_slf8Fb) เมื่อทำมาถึงขั้นตอนนี้ เราก็ได้ **Adafruit UF2 ฺBootloader** ติดตั้งไว้ใน **SAMD21** สำเร็จแล้ว จากนั้นก็ติดตั้งไฟล์ **.uf2** ผ่าน **Virtual Drive** ตามที่ได้อธิบายไว้เหมือนวิธีแรก ถัดไปเราก็สามารถทดลองเขียนโค้ด **CircuitPython** โดยใช้ **Editor / IDE** อย่างเช่น **Mu Editor** หรือ **Thonny IDE** ## **การใช้งานบอร์ด Seeeduino XIAO** บอร์ดไมโครคอนโทรลเลอร์ที่ใช้ชิป **ATSAMD21** อีกตัวเลือกหนึ่งคือ บอร์ด [**XIAO** ](https://wiki.seeedstudio.com/Seeeduino-XIAO/)ที่จำหน่ายโดย **SeeedStudio** บอร์ดนี้มีขนาดค่อนข้างเล็ก สามารถเสียบขาลงบนเบรดบอร์ดได้ เชื่อมต่อกับคอมพิวเตอร์ด้วย **USB-C** และได้ติดตั้ง **UF2 Bootloader** มาพร้อมใช้งานแล้ว ไฟล์ **Schematic** ของบอร์ด: การเข้าสู่โหมด **UF2 Bootloader** จะต้องใช้ลวดสายไฟเชื่อมต่อหรือสัมผัสที่ขา **RST (Reset)** ไปยัง **GND** ซึ่งมีลักษณะเป็น **Pad** อยู่ด้านบนของบอร์ด บริเวณด้านข้างของ **USB-C Connector** โดยจะต้องสัมผัสสองครั้งอย่างเร็ว เสมือนการกดปุ่ม **Double Click** ![](/files/-MPre3aMzHqclPY3OiSs) เมื่อเข้าสู่โหมด **UF2 Bootloader** ได้แล้ว จะมองเห็น **Virtual Drive** ชื่อ **Arduino** จากนั้นให้ลากไฟล์ .uf2 สำหรับ **CircuitPython** เพื่อทำการติดตั้ง ไฟล์ **.uf2** สำหรับบอร์ดนี้ สามารถดาวน์โหลดได้จาก [https://circuitpython.org/board/seeeduino\_xiao/]() ![รูปภาพ: ไดรฟ์ชื่อ Arduino เมื่อเข้าสู่โหมด UF Bootloader](/files/-MPre8K2mKcwriRhUaaA) ภายในไฟล์ **`INFO_UF2.TXT`** มีข้อความตามตัวอย่างดังนี้ ``` UF2 Bootloader v3.7.0-33-g90ff611-dirty SFHWRO Model: Seeeduino XIAO Board-ID: SAMD21G18A-XIAO-v0 ``` หลังจากที่ได้ติดตั้ง **CircuitPython** แล้ว จะมองเห็น **Virtual Drive** ที่มีชื่อว่า **`CIRCUITPY`** ## ตัวอย่างโค้ดเพื่อทดสอบการทำงานเบื้องต้น การทำงานของโค้ดตัวอย่างนี้ จะต้องต่อวงจรเพิ่มบนเบรดบอร์ดสำหรับ **LEDs** และวงจรปุ่มกด (**Push Button**) โดยใช้ขา **D7, D8, D9** สำหรับ **LED Output** และ ขา **D11** สำหรับ **Push Button Input** (**Active-Low, Internal Pull-Up)** ให้สร้างไฟล์ให้ ใช้ชื่อ **`code.py`** หรือ `main.py` แล้วใส่โค้ดตามตัวอย่าง แล้วบันทึกไปยังอุปกรณ์ (บอร์ด **SAMD21**) ```python import time import board import random from digitalio import DigitalInOut, Direction, Pull # define GPIO pin numbers for Button and LEDs btn_pin = board.D11 led_pins = [board.D7, board.D8, board.D9] # configure the Button pin object (input with pull-up) btn = DigitalInOut(btn_pin) btn.direction = Direction.INPUT btn.pull = Pull.UP # configure the LED pin objects (output) leds = [] for pin in led_pins: led = DigitalInOut(pin) led.direction = Direction.OUTPUT leds.append( led ) try: t_saved = int(time.monotonic()*1000) cnt = 0 # press the Button to stop or Ctrl+C while btn.value == True: # get current system time in msec t_now = int(time.monotonic()*1000) if t_now - t_saved >= 1000: print( 'Count: {}'.format(cnt) ) cnt += 1 t_saved = t_now index = random.randrange(0, 3) leds[index].value = True time.sleep(0.5) leds[index].value = False except KeyboardInterrupt: pass btn.deinit() # release button pin for led in leds: led.deinit() # release LED pinprint('Done') ``` การทำงานของโค้ดตัวอย่าง จะทำให้ **LED** ติดและดับ ทีละดวง โดยการสุ่มเลือก ถ้าต้องการให้จบการทำงาน ให้กดปุ่ม **Push Button** ที่นำมาต่อเป็นอินพุต หรือถ้าเชื่อมต่อผ่าน **CircuitPython REPL (Shell)** ให้กดปุ่ม **Ctrl+C** ![รูปภาพ: ตัวอย่างการต่อวงจรบนเบรดบอร์ด](/files/-MPrG99fNmMZeyHRe6Do) โค้ดตัวอย่างสำหรับบอร์ด **XIAO** ```python import time import board from digitalio import DigitalInOut, Direction led = DigitalInOut( board.D13 ) # onboard LED led.direction = Direction.OUTPUT try: while True: led.value = True time.sleep(0.5) led.value = False time.sleep(0.5) except KeyboardInterrupt: pass led.deinit() # release LED pin print('Done') ``` ![รูปภาพ: ตัวอย่างการใช้งาน Thonny IDE สำหรับ CircuitPython-XIAO](/files/-MPsL-kuEXqlctwgREyM) ## การใช้งาน Mu Editor สำหรับ CircuitPython-SAMD21 ซอฟต์แวร์ **Mu Editor** เป็น **Open Source IDE** ที่รองรับการเขียนโค้ดและใช้งาน **CircuitPython** สามารถใช้งานได้กับบอร์ดของ **Adafruit** และบอร์ดของผู้ผลิตอื่นได้ ในกรณีที่ใช้บอร์ด **Seeeduino XIAO (SAMD21)** พบว่า **Mu Editor** ไม่มีรายการ **USB Device** สำหรับบอร์ด **XIAO** เราก็สามารถแก้ไขได้ไม่ยาก โดยเพิ่มรายการลงในไฟล์ `circuitpython.py` ของ **Mu Editor** (ดูรูปภาพประกอบ) สำหรับ **Windows 10** ไฟล์ `circuitpython.py` จะอยู่ในไดเรกทอรี \ `C:\Users\%USERNAME%\AppData\Local\Mu\pkgs\mu\modes\` ![รูปภาพ: การเพิ่มรายการสำหรับบอร์ด Seeduino XIAO สำหรับ Mu Editor](/files/-MPwK31RCSKHgRRnIC9P) ![รูปภาพ: เลือก Interpreter เป็น CircuitPython (Generic)](/files/-MPwL4xgQgRkmUWjOEnj) ![รูปภาพ: ตัวอย่างการใช้งาน Mu Editor สำหรับ CircuitPython-XIAO](/files/-MPwL8oeIuvFpzGqerRP) ## ข้อสังเกตในการใช้งานบอร์ด SAMD21 ในเอกสารนี้ได้ยกตัวอย่างและเลือกใช้บอร์ดไมโครคอนโทรลเลอร์ที่ใช้ชิป **ATSAMD21** เพื่อนำมาทดลองใช้กับ **CircuitPython** ซึ่งมีสองกรณี ได้แก่บอร์ด **SAMD21 M0-Mini** และ **Seeeduino XIAO** บอร์ดเหล่านี้อาจมีการกำหนดและใช้งานขา **I/O** ที่แตกต่างกัน จำนวนขาที่ใช้ได้ไม่เท่ากัน ถ้าต้องการแสดงรายการขา **I/O** ที่ใช้กับ **CircuitPython** และดูความเชื่อมโยงระหว่างขา **Board Pins** และ **Microcontroller Pins** ก็ให้ทำคำสั่งต่อไปนี้ทางช่องทาง **CircuitPython REPL** ```python import board help(board) import microcontroller help(microcontroller.pin) ``` ตัวอย่างข้อความเอาต์พุตสำหรับ **CircuitPython-ZERO** สำหรับบอร์ด **SAMD21 M0-Mini** แสดงรายการสำหรับ **Board Pins** ```python object is of type module A0 -- board.A0 A1 -- board.A1 A2 -- board.A2 A3 -- board.A3 A4 -- board.A4 A5 -- board.A5 D0 -- board.D0 RX -- board.D0 D1 -- board.D1 TX -- board.D1 D2 -- board.D2 D3 -- board.D3 D4 -- board.D4 D5 -- board.D5 D6 -- board.D6 D7 -- board.D7 D8 -- board.D8 D9 -- board.D9 D10 -- board.D10 D11 -- board.D11 D12 -- board.D12 D13 -- board.D13 SDA -- board.SDA SCL -- board.SCL SCK -- board.SCK MOSI -- board.MOSI MISO -- board.MISO I2C -- SPI -- UART -- ``` ตัวอย่างข้อความเอาต์พุตสำหรับ **CircuitPython-ZERO** สำหรับบอร์ด **SAMD21 M0-Mini** แสดงรายการสำหรับ **Microcontroller Pins** ```python object is of type module PA00 -- microcontroller.pin.PA00 PA01 -- microcontroller.pin.PA01 PA02 -- board.A0 PA03 -- microcontroller.pin.PA03 PA04 -- board.A3 PA05 -- board.A4 PA06 -- board.D8 PA07 -- board.D9 PA08 -- board.D4 PA09 -- board.D3 PA10 -- board.D1 PA11 -- board.D0 PA12 -- board.MISO PA13 -- microcontroller.pin.PA13 PA14 -- board.D2 PA15 -- board.D5 PA16 -- board.D11 PA17 -- board.D13 PA18 -- board.D10 PA19 -- board.D12 PA20 -- board.D6 PA21 -- board.D7 PA22 -- board.SDA PA23 -- board.SCL PA27 -- microcontroller.pin.PA27 PA28 -- microcontroller.pin.PA28 PA30 -- microcontroller.pin.PA30 PA31 -- microcontroller.pin.PA31 PB02 -- board.A5 PB03 -- microcontroller.pin.PB03 PB08 -- board.A1 PB09 -- board.A2 PB10 -- board.MOSI PB11 -- board.SCK PB22 -- microcontroller.pin.PB22 PB23 -- microcontroller.pin.PB23 ``` ถ้ารันโค้ดดังกล่าว โดยใช้ **CircuitPython-XIAO** จะได้ข้อความเอาต์พุตที่แตกต่างออกไปในบางส่วน ## กล่าวสรุป ในเนื้อหาส่วนนี้ ได้นำเสนอการติดตั้ง **Adafruit UF2 Bootloader** ให้กับบอร์ดไมโครคอนโทรลเลอร์ **SAMD21** ที่ทำงานได้เหมือนบอร์ด **Arduino Zero (Compatible)** แต่ถ้าใช้บอร์ด **Seeeduino XIAO** ก็มี **UF2 Bootloader** ติดตั้งมาให้แล้ว จากนั้นก็ได้ติดตั้ง **CircuitPython Firmware** โดยใช้ไฟล์ **.UF2** และทดลองเขียนโค้ดใน **IDE** เช่น **Thonny IDE** เชื่อมต่อกับบอร์ดดังกล่าว {% hint style="info" %} **เผยแพร่ภายใต้ลิขสิทธิ์**\ **Attribution-ShareAlike 4.0 International (**[**CC BY-SA 4.0**](https://creativecommons.org/licenses/by-sa/4.0/)**)** {% endhint %} --- # Agent Instructions This documentation is published with GitBook. GitBook is the documentation platform designed so that both humans and AI agents can read, navigate, and reason over technical content effectively. Learn more at gitbook.com. ## Querying This Documentation If you need additional information that is not directly available in this page, you can query the documentation dynamically by asking a question. Perform an HTTP GET request on the current page URL with the `ask` query parameter, and the optional `goal` query parameter: ``` GET https://think-embedded.gitbook.io/micropython/circuitpython/circuitpython-for-atsamd21.md?ask=&goal= ``` `ask` is the immediate question: it should be specific, self-contained, and written in natural language. `goal` is optional and describes the broader end goal you are ultimately trying to accomplish on behalf of the user. GitBook uses it to tailor the answer towards what is most useful for that goal. The response will contain a direct answer to the question and relevant excerpts and sources from the documentation. Use this mechanism when the answer is not explicitly present in the current page, you need clarification or additional context, or you want to retrieve related documentation sections.