2.3 · 扩展模块 / 库

目标： 用库与硬件谈话而不写底层驱动。

为何用库

多数硬件附驱动与库，暴露高层 Python API。你导入库、调函数，库处理底层寄存器读写。

例：温度传感器数据表里有几十字节要配。库的 read_temperature() 把这些都藏掉。

常见库类别

域	例
硬件 GPIO	RPi.GPIO、gpiozero
传感器	Adafruit_BME280、DHT11 库
机器人	picamera2、电机驱动 SDK
网络	requests、socket
Web	flask、django
数据	pandas、numpy
AI	tensorflow、pytorch、scikit-learn

HKEAA 期望认识 —— 不需背 API。

简单 Raspberry Pi LED 例

from gpiozero import LED
from time import sleep

led = LED(17)             # GPIO 引脚 17

while True:
    led.on()
    sleep(1)
    led.off()
    sleep(1)

gpiozero 隐藏 PWM、电压、电流、寄存器地址。你按 on/off 思考。

装库

pip install gpiozero
pip install requests

micro:bit 上，刷 MicroPython 时 microbit 模组预装。

读文档

多数库在网站发布参考文档。技能：

1. 找入门页。
2. 找代码示范 —— 复制改。
3. 用 API 参考当字典。
4. 看 examples 仓库做非平凡用例。

组合库 · IoT 温度计

from time import sleep
import board, adafruit_dht
import requests

dht = adafruit_dht.DHT22(board.D4)
URL = "https://example.com/api/temperature"

while True:
    try:
        t = dht.temperature
        h = dht.humidity
        requests.post(URL, json={"t": t, "h": h})
    except Exception:
        pass
    sleep(60)

10 行程序读传感器并每分钟上传云 —— 全靠三个库（adafruit_dht、board、requests）。

伦理 / 质量关切

• 信库吗？查下载 / 星 / 社区。
• 安全？锁版本、监漏洞。
• 许可证？MIT/Apache 行；GPL 加条件。

考试式题目

题（5 分）： 描述用扩展编程模组 / 库如何简化写与传感器交互的程序。各举一例。

参考答案：

扩展模组（库）提供预写高层函数，抽掉读 / 写硬件寄存器、管时序、处理错误的底层细节。程序员可调一个函数如 sensor.read_temperature() 而不必写几十行直接与芯片谈话。

例：Raspberry Pi 上，Adafruit_DHT 库暴露 read_retry(sensor, pin) 函数从 DHT22 传感器返当前湿度与温度。没库则程序员要处理 DHT22 用的精确微秒脉冲时序协议，易错且与项目教育目的无关。

用库还减 bug、加速开发、让代码更易读。

关键要点

• 库藏底层细节。
• Pip / 包管理器装它们。
• 读文档、抄例子。

第 2 章 & 选修 2C 总结

你现在能建传感器感知、事件驱动程序并用库。最终自测：

• 实现冒泡、插入、选择排序。
• 实现线性与二分查找。
• 建栈、队列、链表。
• 走 sense → think → act 循环。
• 区分事件驱动与顺序编程。

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