使用 Thonny 进行 QuecPython 开发

前言

Thonny 是一款对于初学者非常友好的 Python IDE，且对 MicroPython 提供了较为完整的支持。当前，Thonny 支持包括 STM32、ESP32、Raspberry Pi Pico、BBC micro:bit 在内的多种硬件平台，并提供了代码高亮、错误提示、文件上传 / 下载等实用功能，因此深受国内 MicroPython 培训机构的推崇。

QuecPython 是移远通信推出的全新的模组二次开发方式。与传统的 CSDK 相比，该方式通过在 4G Cat.1、NB-IoT 等通信模组上移植并运行 MicroPython，实现了基于 Python 脚本的通信模组二次开发。极大地降低了开发门槛。

目前，由于 QuecPython 官方固件在编译时未开启 MicroPython 的 WEAK_LINKS 特性，致使在引入内置模块（如 import sys 时），无法自动转换为带 u 前缀的同名模块（如 usys）。而 Thonny 工具极其依赖这一特性。因此，直接使用 Thonny 与烧录有 QuecPython 固件的模组进行通信时会发生严重报错。为实现两者的正常交互，需要手动修改 Thonny 的部分源码。

本文将介绍使用 Thonny 进行 QuecPython 开发前的一些必要举措。为了便于 MicroPython 初学者理解，本文将尽量避免使用过于专业的概念和表述形式。同时，考虑到 QuecPython 和 Thonny 依旧处于快速发展和变动的阶段，本文的内容存在随时过时的可能性，因而对文章内容的正确性和时效性不做任何保证。

安装 Thonny

Windows 用户

推荐的安装方式是从 GitHub Release 上下载安装包。初学者可以下载 Portable 压缩包（“绿色版”），它内置了 Python 3.6 运行环境，开箱即用，无需安装其他程序。

由于 3.3.14 版本尚未提供二进制安装包，建议下载 3.3.13 版本。

当然，如果此前电脑上已经安装了 Python 3 和 pip，则可通过

pip install thonnyapp

命令安装最新版本的 Thonny。通过 pip 安装时会自动创建桌面和开始菜单快捷方式。

macOS 用户

建议按照官方 wiki 的说明进行操作。

Linux 用户

Thonny 已经被加入到大部分 Linux 发行版的软件仓库内，用户通常可通过

sudo apt install python3-tk thonny

或

sudo dnf install python3-tkinter thonny

命令轻松完成安装。

警告

• 以下步骤仅在 Thonny 3.3.11、3.3.13 和 3.3.14 版本中进行过验证。
• 截至本文最后一次更新时，Thonny 已发布 4.0.0b3 版本。本文并不保证这些步骤在最新版本中的可用性。
• 贸然修改源码可能导致程序崩溃和其他严重后果，请谨慎尝试。

修改源码

为了使 Thonny 可被用于 QuecPython 开发，需对其 MicroPython 组件的源码做少许修改。

用户应具备基本的 Python 编程技能和编辑器（如 Visual Studio Code）使用技能，否则可能导致修改失败和程序崩溃。

在 Thonny 主界面顶部的菜单栏中，选择 工具 - 打开Thonny安装目录... ，进入 Thonny 的程序文件夹。

需要修改以下 2 个文件。

backend.py

文件路径：thonny/plugins/micropython/backend.py

_get_all_helpers() 函数

位置：文件的 200 - 250 行左右

将其中被 """ 包围的代码中的

class __thonny_helper:
    import builtins
    try:
        import uos as os
    except builtins.ImportError:
        import os
    import sys

修改为

class __thonny_helper:
    import builtins
    try:
        import uos as os
    except builtins.ImportError:
        import os
    try:
        import sys
    except builtins.ImportError:
        import usys as sys

即加入一个判定机制，若导入 sys 模块失败，则改为导入 usys 模块。

_fetch_epoch_year() 函数

位置：文件的 420 - 470 行左右

将其中被 """ 包围的代码中的

try:
    from time import localtime as __thonny_localtime
    __thonny_helper.print_mgmt_value(__thonny_helper.builtins.tuple(__thonny_localtime(%d)))
    del __thonny_localtime
except __thonny_helper.builtins.Exception as e:
    __thonny_helper.print_mgmt_value(__thonny_helper.builtins.str(e))

修改为

try:
    from utime import localtime as __thonny_localtime
    __thonny_helper.print_mgmt_value(__thonny_helper.builtins.tuple(__thonny_localtime(%d)))
    del __thonny_localtime
except __thonny_helper.builtins.Exception as e:
    __thonny_helper.print_mgmt_value(__thonny_helper.builtins.str(e))

即将 time 模块修改为 utime 模块。

bare_metal_backend.py

文件路径：thonny/plugins/micropython/bare_metal_backend.py

串口波特率

仅在使用 BC25 模组进行开发时需要修改本处。

位置：文件的 50 - 60 行左右

将

BAUDRATE = 115200

修改为

BAUDRATE = 57600

_read_file_via_serial() 函数

位置：文件的 1100 - 1200 行左右

将

if hex_mode:
    self._execute_without_output("from binascii import hexlify as __temp_hexlify")

修改为

if hex_mode:
    self._execute_without_output("from ubinascii import hexlify as __temp_hexlify")

即将 binascii 模块修改为 ubinascii 模块。

_write_file_via_serial() 函数

位置：文件的 1200 - 1300 行左右

将其中被 """ 包围的代码中的

from binascii import unhexlify as __thonny_unhex
def __W(x):
    global __thonny_written
    __thonny_written += __thonny_fp.write(__thonny_unhex(x))
    __thonny_fp.flush()
    if __thonny_helper.builtins.hasattr(__thonny_helper.os, "sync"):
        __thonny_helper.os.sync()

修改为

from ubinascii import unhexlify as __thonny_unhex
def __W(x):
    global __thonny_written
    __thonny_written += __thonny_fp.write(__thonny_unhex(x))
    __thonny_fp.flush()
    if __thonny_helper.builtins.hasattr(__thonny_helper.os, "sync"):
        __thonny_helper.os.sync()

即将 binascii 模块修改为 ubinascii 模块。

连接设备

上述修改完成后，关闭并重新启动 Thonny。在 Thonny 主界面顶部的菜单栏中，选择 工具 - 设置... ，打开 Thonny 设置窗口。

切换到 解释器 选项卡，在上方的解释器列表中选择 MicroPython(一般) ，在下方的端口列表中选择 QuecPython 的交互串口（如 EC600N 选择 Quectel USB MI05 COM Port），然后点击 确定 。

之后，Thonny 会自动尝试和 QuecPython 设备建立连接。当 Thonny 主界面下方的 Shell 窗口内出现类似

____                         __  __           
/ __ \__ _____ _______  __ __/ /_/ /  ___  ___ 
/ /_/ / // / -_) __/ _ \/ // / __/ _ \/ _ \/ _ \
\___\_\_,_/\__/\__/ .__/\_, /\__/_//_/\___/_//_/
/_/   /___/                    
Quecpython v1.12 on Thu_Jan_13_2022_4:46:28_PM ; EC600N with QUECTEL 
 Type "help()" for more information.

的输出时，表明连接成功。之后就可以像开发一般的 MicroPython 设备一样对 QuecPython 设备进行开发了。

已知 bug

根据以上流程完成源码修改后，Thonny 的大部分功能即可正常使用，但依旧存在少许缺陷。目前已知的缺陷包括：

• 点击 变量 窗格内的变量项目时，后台会发生错误并弹出报错窗口，但不影响主程序运行
  • 该错误发生的原因是下位机返回的变量 ID 为负值，导致 Thonny 后台转换过程发生错误
• 在用户脚本运行时，中断执行（Ctrl+C）、软重启（Ctrl+D）和重启后端进程（Ctrl+F2）功能可能会失灵
  • 通常出现在脚本中包含循环，且未设计任何跳出机制的情况下
  • 此时需要重启硬件或重新烧录固件才可解决，或是使用 QuecPython 官方的 QPYcom 工具

注意事项

• Thonny 在连接设备时会自动将设备端的时间与上位机（电脑）时间进行同步，这可能导致部分与日期和时间相关的用户脚本在运行时出现意料之外的结果。
• 在使用 Thonny 连接过 QuecPython 设备后，再使用其他串口工具连接设备可能会出现 REPL 界面无响应的情况。此时需手动重置设备（Reset 或重启），或是按下 Ctrl + B 键（串口发送 0x02）切换到普通模式，方可进行交互。
• 无法向 QuecPython 设备的文件系统根目录 / 写入文件。因此，在使用 Thonny 将脚本保存至设备时，用户需手动将存储路径修改为 /usr 分区下。
• 本文介绍的源码修改方法仅能解决基础的交互和文件传输问题，部分功能（如查看变量等）可能依旧无法正常工作。

修订记录