{"id":774,"date":"2021-04-08T14:26:05","date_gmt":"2021-04-08T14:26:05","guid":{"rendered":"https:\/\/picockpit.com\/raspberry-pi\/?p=774"},"modified":"2023-11-23T02:13:08","modified_gmt":"2023-11-23T02:13:08","slug":"c-extension-for-micropython-on-raspberry-pi-pico","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/picockpit.com\/raspberry-pi\/fr\/c-extension-for-micropython-on-raspberry-pi-pico\/","title":{"rendered":"Extension C pour MicroPython sur Raspberry Pi Pico"},"content":{"rendered":"

Ceci est un guide sur la fa\u00e7on d'\u00e9crire et d'ex\u00e9cuter une extension C de base pour MicroPython sur le Raspberry Pi Pico. Je couvrirai les raisons d'\u00e9tendre MicroPython, comment \u00e9crire le module d'extension, comment le compiler et comment l'installer sur le Pico. Si vous voulez en savoir plus sur ce sujet, veuillez vous r\u00e9f\u00e9rer \u00e0 https:\/\/docs.micropython.org\/en\/latest\/develop\/extendingmicropython.html<\/a><\/p>\n\n\n\n

Introduction<\/h2>\n

Pourquoi \u00e9tendre MicroPython ?<\/h3>\n

Il peut y avoir plusieurs raisons pour lesquelles vous souhaitez \u00e9tendre MicroPython. \u00c9tant donn\u00e9 qu'il s'agit d'une version all\u00e9g\u00e9e de Python, MicroPython n'est pas tr\u00e8s performant lorsqu'il s'agit de t\u00e2ches de calcul lourd (comme Python). En revanche, le langage C est parfaitement adapt\u00e9 \u00e0 ce type de t\u00e2ches. Une extension C pour Micropython vous permet d'effectuer ces calculs en langage C et d'utiliser les r\u00e9sultats dans MicroPython. Cela peut acc\u00e9l\u00e9rer certains processus d'un ordre de grandeur.<\/p>\n

Une deuxi\u00e8me raison pourrait \u00eatre que vous souhaitez interfacer un mat\u00e9riel qui utilise une API C \u00e0 partir de MicroPython. <\/p>\n

Types d'extensions C de MicroPython<\/h3>\n

Il existe deux fa\u00e7ons diff\u00e9rentes d'\u00e9tendre MicroPython : les modules C externes et le code machine natif dans les fichiers .mpy.<\/p>\n

Pour ex\u00e9cuter un module C externe, vous devez le recompiler dans le firmware MicroPython. Il s'agit d'un processus assez compliqu\u00e9, c'est pourquoi ce guide se concentrera sur la seconde alternative. Si vous \u00eates toutefois int\u00e9ress\u00e9 par cette approche, vous pouvez en lire plus sur ces pages web :                https:\/\/docs.micropython.org\/en\/latest\/develop\/cmodules.html<\/a>                      https:\/\/www.raspberrypi.org\/forums\/viewtopic.php?t=300352<\/a><\/p>\n

Le fichier .mpy est un fichier qui contient le code machine natif compil\u00e9 et qui peut \u00eatre li\u00e9 dynamiquement. Cela le rend beaucoup plus flexible puisque vous n'avez pas besoin de recompiler l'ensemble du firmware MicroPython.<\/p>\n\n\n\n

\u00c9crire le module d'extension<\/h2>\n\n\n\n

L'\u00e9criture du module d'extension est la partie la plus facile de l'extension de MicroPython. Je vais vous montrer comment le faire \u00e0 l'aide d'un exemple simple. Pour commencer, nous allons cr\u00e9er un nouveau r\u00e9pertoire appel\u00e9 factfib<\/em>. Ouvrez une nouvelle fen\u00eatre de terminal, allez dans le nouveau r\u00e9pertoire et cr\u00e9ez un nouveau fichier appel\u00e9 factfib.c<\/em>. Si vous avez cr\u00e9\u00e9 le r\u00e9pertoire sur un Raspberry Pi sous Dekstop, la commande ressemble \u00e0 ceci.<\/p>\n\n\n\n

<\/circle><\/circle><\/circle><\/g><\/svg><\/span><\/path><\/path><\/svg><\/span>
cd<\/span> <\/span>~\/<\/span>Desktop<\/span>\/<\/span>factfib<\/span><\/span>\n<\/span>\ntouch<\/span> <\/span>factfib<\/span>.<\/span>c<\/span><\/span><\/code><\/pre><\/div>\n\n\n\n
Ouvrir factfib.c<\/em><\/span> dans votre \u00e9diteur de texte favori et saisissez le code suivant :<\/span><\/span><\/span><\/p>\n\n\n\n
<\/circle><\/circle><\/circle><\/g><\/svg><\/span><\/path><\/path><\/svg><\/span>
#<\/span>include<\/span> <\/span>"<\/span>py\/dynruntime.<\/span>h<\/span><\/span>\n<\/span>\nSTATIC<\/span> <\/span>mp_int_t<\/span> <\/span>factorial_helper<\/span>(<\/span>mp_int_t<\/span> <\/span>x<\/span>) <\/span>{<\/span><\/span>\n   <\/span>if<\/span> (<\/span>x<\/span> <\/span><<\/span> <\/span>1<\/span>) <\/span>{<\/span><\/span>\n      <\/span>return<\/span> <\/span>1<\/span>;<\/span><\/span>\n   <\/span>}<\/span><\/span>\n   <\/span>return<\/span> <\/span>x<\/span>*<\/span>factorial_helper<\/span>(<\/span>x<\/span>-<\/span>1<\/span>)<\/span>;<\/span><\/span>\n}<\/span><\/span>\n<\/span>\nSTATIC<\/span> <\/span>mp_obj_t<\/span> <\/span>factorial<\/span>(<\/span>mp_obj_t<\/span> <\/span>x_obj<\/span>) <\/span>{<\/span><\/span>\n   <\/span>mp_int_t<\/span> <\/span>x<\/span> <\/span>=<\/span> <\/span>mp_obj_get_int<\/span>(<\/span>x_obj<\/span>)<\/span>;<\/span><\/span>\n   <\/span>mp_int_t<\/span> <\/span>rslt<\/span> <\/span>=<\/span> <\/span>factorial_helper<\/span>(<\/span>x<\/span>)<\/span>;<\/span><\/span>\n   <\/span>return<\/span> <\/span>rslt<\/span>;<\/span><\/span>\n}<\/span><\/span>\n<\/span>\nSTATIC<\/span> <\/span>MP_DEFINE_CONST_FUN_OBJ_1<\/span>(<\/span>factorial_obj<\/span>,<\/span> <\/span>factorial<\/span>)<\/span>;<\/span><\/span>\n<\/span>\nSTATIC<\/span> <\/span>mp_int_t<\/span> <\/span>fibonacci_helper<\/span>(<\/span>mp_int_t<\/span> <\/span>x<\/span>) <\/span>{<\/span><\/span>\n   <\/span>if<\/span> (<\/span>x<\/span> <\/span><=<\/span> <\/span>0<\/span>) <\/span>{<\/span><\/span>\n      <\/span>return<\/span> <\/span>0<\/span>;<\/span><\/span>\n   <\/span>}<\/span><\/span>\n   <\/span>else<\/span> <\/span>if<\/span> (<\/span>x<\/span> <\/span>==<\/span> <\/span>1<\/span>) <\/span>{<\/span><\/span>\n      <\/span>return<\/span> <\/span>1<\/span>;<\/span><\/span>\n   <\/span>}<\/span><\/span>\n   <\/span>else<\/span> <\/span>{<\/span><\/span>\n      <\/span>return<\/span> (<\/span>fibonacci_helper<\/span>(<\/span>x<\/span>-<\/span>1<\/span>) <\/span>+<\/span> <\/span>fibonacci_helper<\/span>(<\/span>x<\/span>-<\/span>2<\/span>))<\/span>;<\/span><\/span>\n   <\/span>}<\/span><\/span>\n}<\/span><\/span>\n<\/span>\nSTATIC<\/span> <\/span>mp_obj_t<\/span> <\/span>fibonacci<\/span>(<\/span>mp_obj_t<\/span> <\/span>x_obj<\/span>) <\/span>{<\/span><\/span>\n   <\/span>mp_int_t<\/span> <\/span>x<\/span> <\/span>=<\/span> <\/span>mp_obj_get_int<\/span>(<\/span>x_obj<\/span>)<\/span>;<\/span><\/span>\n   <\/span>mp_int_t<\/span> <\/span>rslt<\/span> <\/span>=<\/span> <\/span>fibonacci_helper<\/span>(<\/span>x<\/span>)<\/span>;<\/span><\/span>\n   <\/span>return<\/span> <\/span>mp_obj_new_int<\/span>(<\/span>rslt<\/span>)<\/span>;<\/span><\/span>\n}<\/span><\/span>\n<\/span>\nSTATIC<\/span> <\/span>MP_DEFINE_CONST_FUN_OBJ_1<\/span>(<\/span>fibonacci_obj<\/span>,<\/span> <\/span>fibonacci<\/span>)<\/span>;<\/span><\/span>\n<\/span>\nmp_obj_t<\/span> <\/span>mpy_init<\/span>(<\/span>mp_obj_fun_bc_t<\/span> <\/span>*<\/span>self<\/span>,<\/span> <\/span>size_t<\/span> <\/span>n_args<\/span>,<\/span> <\/span>size_t<\/span> <\/span>n_kw<\/span>,<\/span> <\/span>mp_obj_t<\/span> <\/span>*<\/span>args<\/span>) <\/span>{<\/span><\/span>\n   <\/span>MP_DYNRUNTIME_INIT_ENTRY<\/span><\/span>\n<\/span>\n   <\/span>mp_store_global<\/span>(<\/span>MP_QSTR_factorial<\/span>,<\/span> <\/span>MP_OBJ_FROM_PTR<\/span>(<\/span>&<\/span>factorial_obj<\/span>))<\/span>;<\/span><\/span>\n   <\/span>mp_store_global<\/span>(<\/span>MP_QSTR_fibonacci<\/span>,<\/span> <\/span>MP_OBJ_FROM_PTR<\/span>(<\/span>&<\/span>fibonacci_obj<\/span>))<\/span>;<\/span><\/span>\n<\/span>\n   <\/span>MP_DYNRUNTIME_INIT_EXIT<\/span><\/span>\n}<\/span><\/span><\/code><\/pre><\/div>\n\n\n\n
Laissez-moi vous expliquer le code ci-dessus : Dans MicroPython et Python, chaque variable est un objet. Par cons\u00e9quent, en C, nous les repr\u00e9sentons comme mp_obj_t<\/em>. Mais un programme C ne peut travailler qu'avec des variables de type C, c'est pourquoi nous devons transformer l'objet en un type C. Cela s'appelle le Marshalling. Ceci est appel\u00e9 Marshalling et MicroPython fournit des fonctions pour extraire n'importe quel type C d'un objet.<\/p>\n\n\n\n
Construire l'extension<\/h2>\n\n\n\n
Nous construisons l'extension dans un fichier .mpy en utilisant un Makefile. Mais nous devons d'abord mettre en place certaines choses. Assurez-vous que votre terminal est toujours ouvert en mode factfib<\/em> r\u00e9pertoire. Puis clonez le d\u00e9p\u00f4t GitHub de MicroPython.<\/p>\n\n\n\n
<\/circle><\/circle><\/circle><\/g><\/svg><\/span><\/path><\/path><\/svg><\/span>
sudo<\/span> <\/span>apt<\/span>-<\/span>get<\/span> <\/span>install<\/span> <\/span>build<\/span>-<\/span>essential<\/span> <\/span>libreadline<\/span>-<\/span>dev<\/span> <\/span>libffi<\/span>-<\/span>dev<\/span> <\/span>git<\/span> <\/span>pkg<\/span>-<\/span>config<\/span> <\/span>gcc<\/span>-<\/span>arm<\/span>-<\/span>none<\/span>-<\/span>eabi<\/span> <\/span>libnewlib<\/span>-<\/span>arm<\/span>-<\/span>none<\/span>-<\/span>eabi<\/span><\/span>\n<\/span>\ngit<\/span> <\/span>clone<\/span> <\/span>--<\/span>recurse<\/span>-<\/span>submodules<\/span>\u00a0https<\/span>:<\/span>\/\/github.com\/micropython\/micropython.git<\/span><\/span>\n<\/span>\npip3<\/span>\u00a0<\/span>install<\/span>\u00a0<\/span>'<\/span>pyelftools>=0.25<\/span>'<\/span><\/span><\/code><\/pre><\/div>\n\n\n\n
Ces installations prendront un certain temps, si vous voulez gagner du temps et que vous savez ce que vous faites, il vous suffit de cloner les r\u00e9pertoires \/py et \/tools \u00e0 partir du d\u00e9p\u00f4t micropython et de les placer dans un r\u00e9pertoire de type micropython<\/em> dans le dossier factfib<\/em> (ignorez la deuxi\u00e8me commande).<\/p>\n\n\n\n
Pendant que l'installation est en cours, nous pouvons utiliser ce temps pour \u00e9crire le Makefile. Ex\u00e9cutez simplement<\/p>\n\n\n\n
<\/circle><\/circle><\/circle><\/g><\/svg><\/span><\/path><\/path><\/svg><\/span>
touch<\/span> <\/span>Makefile<\/span><\/span><\/code><\/pre><\/div>\n\n\n\n
et ouvrez le fichier nouvellement cr\u00e9\u00e9 dans un \u00e9diteur de texte.<\/p>\n\n\n\n
<\/circle><\/circle><\/circle><\/g><\/svg><\/span><\/path><\/path><\/svg><\/span>
MPY_DIR<\/span> <\/span>=<\/span> <\/span>micropython<\/span><\/span>\n<\/span>\nMOD<\/span> <\/span>=<\/span> <\/span>factfib<\/span><\/span>\n<\/span>\nSRC<\/span> <\/span>=<\/span> <\/span>factfib<\/span>.<\/span>c<\/span><\/span>\n<\/span>\nARCH<\/span> <\/span>=<\/span> <\/span>armv7m<\/span><\/span>\n<\/span>\ninclude<\/span> <\/span>$<\/span>(<\/span>MPY_DIR<\/span>)<\/span>\/<\/span>py<\/span>\/<\/span>dynruntime<\/span>.<\/span>mk<\/span><\/span><\/code><\/pre><\/div>\n\n\n\n
Vous avez peut-\u00eatre remarqu\u00e9 que nous avons d\u00e9fini le ARCH <\/em>\u00e0 la variable armv7m<\/em> bien que le pico soit armv6m<\/em>. Nous devons le faire parce que le armv6m<\/em> n'est (au moment o\u00f9 j'\u00e9cris cet article) pas support\u00e9e par l'architecture dynruntime.mk<\/em> outil.<\/p>\n\n\n\n
Mais heureusement, nous pouvons toujours compiler une extension fonctionnelle pour le Pico. Nous devons juste modifier le fichier dynruntime.mk <\/em>qui doit \u00eatre situ\u00e9 sous micropython\/py\/dynruntime.mk. <\/em>Ouvrez-le et sous la rubrique Configuration de l'architecture dans armv7m, trouvez la variable CFLAGS (qui devrait \u00eatre la ligne 64). Changez -mcpu=cortex-m3<\/em> \u00e0 -mcpu=cortex-m0<\/em> et enregistrez le fichier.<\/p>\n\n\n
\n
\"chnge<\/figure>\n<\/div>\n\n\n
Puis, une fois que tout est install\u00e9, ex\u00e9cutez<\/p>\n\n\n\n
<\/circle><\/circle><\/circle><\/g><\/svg><\/span><\/path><\/path><\/svg><\/span>
make<\/span><\/span><\/code><\/pre><\/div>\n\n\n\n
et le factfib.mpy<\/em> sera cr\u00e9\u00e9.<\/p>\n\n\n\n
Installer et tester l'extension<\/h2>\n\n\n\n
La derni\u00e8re \u00e9tape est l'installation et le test. Pour cela, nous utilisons le syst\u00e8me de fichiers que Micropython cr\u00e9e sur le Raspberry Pi Pico. Tout d'abord, nous devons flasher le Pico avec le firmware MicroPython. La fa\u00e7on la plus simple de le faire est d'utiliser l'IDE Thonny (pr\u00e9install\u00e9 sur Raspbian\/Raspberry Pi OS).<\/p>\n\n\n\n
Si vous n'utilisez pas un Raspberry Pi pour programmer votre Pico ou si vous n'avez jamais utilis\u00e9 MicroPython sur le Pico auparavant, veuillez vous reporter au guide de d\u00e9marrage avec MicroPython de Raspberry Pi. https:\/\/www.raspberrypi.org\/documentation\/rp2040\/getting-started\/#getting-started-with-micropython<\/a><\/p>\n\n\n\n
Si vous utilisez Windows, vous devriez consulter cet article de blog sur le Raspberry Pi Pico et MicroPython sous Windows. https:\/\/picockpit.com\/raspberry-pi\/raspberry-pi-pico-and-micropython-on-windows\/<\/a><\/p>\n\n\n\n
Fermez Thonny apr\u00e8s avoir flash\u00e9 votre Pico avec le firmware MicroPython et installez rshell. Nous utilisons rshell pour acc\u00e9der au syst\u00e8me de fichiers \u00e0 partir de la ligne de commande.<\/p>\n\n\n\n
<\/circle><\/circle><\/circle><\/g><\/svg><\/span><\/path><\/path><\/svg><\/span>
sudo<\/span> <\/span>pip3<\/span> <\/span>install<\/span> <\/span>rshell<\/span><\/span>\nrshell<\/span> <\/span>--<\/span>version<\/span><\/span><\/code><\/pre><\/div>\n\n\n\n
Cela imprime la version rhsell si tout est configur\u00e9 correctement. Ensuite, d\u00e9branchez le pico et rebranchez-le (sans maintenir le bouton BOOTSEL) pour vous assurer que rien n'essaie d'acc\u00e9der au syst\u00e8me de fichiers. Maintenant, nous devons ex\u00e9cuter<\/p>\n\n\n\n
<\/circle><\/circle><\/circle><\/g><\/svg><\/span><\/path><\/path><\/svg><\/span>
rshell<\/span> <\/span>-<\/span>p<\/span> <\/span>\/<\/span>dev<\/span>\/<\/span>ttyACM0<\/span> <\/span>--<\/span>buffer<\/span>-<\/span>size<\/span> <\/span>512<\/span><\/span>\n<\/span>\ncp<\/span> <\/span>factfib<\/span>.<\/span>mpy<\/span> <\/span>\/<\/span>pyboard<\/span>\/<\/span>factfib<\/span>.<\/span>mpy<\/span><\/span><\/code><\/pre><\/div>\n\n\n\n
Pour tester l'installation, vous pouvez utiliser soit rshell, soit l'IDE Thonny pour enregistrer votre .py<\/em> sur le Pico mais je vais d\u00e9montrer comment utiliser l'interpr\u00e9teur MicroPython sur le minicom.<\/p>\n\n\n\n
Alors, appuyez d'abord sur Ctrl+c<\/em> pour quitter rshell et ensuite installer minicom via<\/p>\n\n\n\n
<\/circle><\/circle><\/circle><\/g><\/svg><\/span><\/path><\/path><\/svg><\/span>
sudo<\/span> <\/span>apt<\/span> <\/span>install<\/span> <\/span>minicom<\/span><\/span><\/code><\/pre><\/div>\n\n\n\n
maintenant nous pouvons acc\u00e9der au REPL de Picos (boucle Read-eval-print)<\/p>\n\n\n\n
<\/circle><\/circle><\/circle><\/g><\/svg><\/span><\/path><\/path><\/svg><\/span>
minicom<\/span> <\/span>-<\/span>o<\/span> <\/span>-<\/span>D<\/span> <\/span>\/<\/span>dev<\/span>\/<\/span>ttyACM0<\/span><\/span><\/code><\/pre><\/div>\n\n\n\n
Les trois crochets de fermeture >>> indiquent que l'interpr\u00e9teur MicroPython est en cours d'ex\u00e9cution. Nous pouvons maintenant importer notre extension et travailler avec elle comme d'habitude.<\/p>\n\n\n\n
<\/circle><\/circle><\/circle><\/g><\/svg><\/span><\/path><\/path><\/svg><\/span>
>>><\/span> <\/span>import<\/span> <\/span>factfib<\/span> <\/span>as<\/span> <\/span>ff<\/span><\/span>\n<\/span>\n>>> <\/span>ff<\/span>.<\/span>factorial<\/span>(5)<\/span><\/span>\n<\/span>\n>>> 120<\/span><\/span>\n<\/span>\n>>> <\/span>ff<\/span>.<\/span>fibonacci<\/span>(7)<\/span><\/span>\n<\/span>\n>>> 13<\/span><\/span><\/code><\/pre><\/div>\n\n\n\n
F\u00e9licitations ! Vous avez cr\u00e9\u00e9 votre premi\u00e8re extension MicroPython C pour le Pico ! L'\u00e9tape suivante consiste \u00e0 apprendre \u00e0 \u00e9crire et \u00e0 compiler des modules plus complexes. Une bonne fa\u00e7on de commencer est de tester le fonctionnement du Marshalling de listes et de dicts (voir la page web Marshalling ci-dessus). <\/p>\n\n\n\n
Si vous avez des questions concernant cet article, n'h\u00e9sitez pas \u00e0 \u00e9crire un commentaire.<\/p>\n
Cette page web d'Oliver Robson est tr\u00e8s utile pour le mar\u00e9chalage. https:\/\/mpy-c-gen.oliverrobson.tech\/<\/a>. En outre, vous pouvez trouver des exemples de Marshalling dans la documentation de MicroPython. https:\/\/docs.micropython.org\/en\/latest\/develop\/natmod.html<\/a>. Je vous conseille de lire cet article si vous avez besoin de plus d'explications.<\/p>\n\n\n\n