2.3 · 擴展模組 / 庫

目標： 用庫與硬件談話而不寫底層驅動。

為何用庫

多數硬件附驅動與庫，暴露高層 Python API。你導入庫、調函式，庫處理底層寄存器讀寫。

例：温度傳感器資料表裏有幾十位元組要配。庫的 read_temperature() 把這些都藏掉。

常見庫類別

域	例
硬件 GPIO	RPi.GPIO、gpiozero
傳感器	Adafruit_BME280、DHT11 庫
機器人	picamera2、電機驅動 SDK
網絡	requests、socket
Web	flask、django
資料	pandas、numpy
AI	tensorflow、pytorch、scikit-learn

HKEAA 期望認識 —— 不需背 API。

簡單 Raspberry Pi LED 例

from gpiozero import LED
from time import sleep

led = LED(17)             # GPIO 引腳 17

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

gpiozero 隱藏 PWM、電壓、電流、寄存器地址。你按 on/off 思考。

裝庫

pip install gpiozero
pip install requests

micro:bit 上，刷 MicroPython 時 microbit 模組預裝。

讀文件

多數庫在網站發佈參考文件。技能：

1. 找入門頁。
2. 找代碼示範 —— 複製改。
3. 用 API 參考當字典。
4. 看 examples 倉庫做非平凡用例。

組合庫 · IoT 温度計

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 行程序讀傳感器並每分鐘上載雲 —— 全靠三個庫（adafruit_dht、board、requests）。

倫理 / 質量關切

• 信庫嗎？查下載 / 星 / 社區。
• 安全？鎖版本、監漏洞。
• 許可證？MIT/Apache 行；GPL 加條件。

考試式題目

題（5 分）： 描述用擴展編程模組 / 庫如何簡化寫與傳感器交互的程序。各舉一例。

參考答案：

擴展模組（庫）提供預寫高層函式，抽掉讀 / 寫硬件寄存器、管時序、處理錯誤的底層細節。程序員可調一個函式如 sensor.read_temperature() 而不必寫幾十行直接與芯片談話。

例：Raspberry Pi 上，Adafruit_DHT 庫暴露 read_retry(sensor, pin) 函式從 DHT22 傳感器返當前濕度與温度。沒庫則程序員要處理 DHT22 用的精確微秒脈衝時序協定，易錯且與項目教育目的無關。

用庫還減 bug、加速開發、讓代碼更易讀。

關鍵要點

• 庫藏底層細節。
• Pip / 包管理器裝它們。
• 讀文件、抄例子。

第 2 章 & 選修 2C 總結

你現在能建傳感器感知、事件驅動程序並用庫。最終自測：

• 實現冒泡、插入、選擇排序。
• 實現線性與二分查找。
• 建棧、隊列、鏈表。
• 走 sense → think → act 迴圈。
• 區分事件驅動與順序編程。

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