{"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\/it\/c-extension-for-micropython-on-raspberry-pi-pico\/","title":{"rendered":"Estensione C per MicroPython su Raspberry Pi Pico"},"content":{"rendered":"

Questa \u00e8 una guida su come scrivere ed eseguire un'estensione C di base per MicroPython sul Raspberry Pi Pico. Tratter\u00f2 le ragioni per estendere MicroPython, come scrivere il modulo di estensione, come compilarlo e come installarlo sul Pico. Se volete leggere di pi\u00f9 su questo argomento, fate riferimento a https:\/\/docs.micropython.org\/en\/latest\/develop\/extendingmicropython.html<\/a><\/p>\n\n\n\n

Introduzione<\/h2>\n

Perch\u00e9 estendere MicroPython?<\/h3>\n

Ci possono essere molte ragioni per cui potreste voler estendere MicroPython. Poich\u00e9 \u00e8 una versione ridotta di Python, MicroPython non funziona molto bene quando si tratta di compiti computazionalmente pesanti (simili a Python). Il C, d'altra parte, \u00e8 davvero adatto per questi compiti. Un'estensione C per Micropython permette di eseguire questi calcoli attraverso il linguaggio C e utilizzare i risultati in MicroPython. Questo pu\u00f2 velocizzare alcuni processi di un ordine di grandezza.<\/p>\n

Una seconda ragione potrebbe essere che volete interfacciare dell'hardware che usa un'API C dall'interno di MicroPython. <\/p>\n

Tipi di estensioni C di MicroPython<\/h3>\n

Ci sono due modi diversi per estendere MicroPython: moduli C esterni e codice macchina nativo in file .mpy.<\/p>\n

Per eseguire un modulo C esterno \u00e8 necessario ricompilarlo nel firmware MicroPython. Questo \u00e8 un processo piuttosto complicato, ecco perch\u00e9 questa guida si concentrer\u00e0 sulla seconda alternativa. Se siete comunque interessati a questo approccio, potete leggerne di pi\u00f9 su queste pagine web:                https:\/\/docs.micropython.org\/en\/latest\/develop\/cmodules.html<\/a>                      https:\/\/www.raspberrypi.org\/forums\/viewtopic.php?t=300352<\/a><\/p>\n

Il .mpy \u00e8 un file che memorizza il codice macchina nativo compilato e pu\u00f2 essere collegato dinamicamente. Questo lo rende molto pi\u00f9 flessibile poich\u00e9 non \u00e8 necessario ricompilare l'intero firmware MicroPython.<\/p>\n\n\n\n

Scrivere il modulo di estensione<\/h2>\n\n\n\n

Scrivere il modulo di estensione \u00e8 la parte pi\u00f9 semplice dell'estensione di MicroPython. Vi mostrer\u00f2 come farlo guardando un semplice esempio. Per iniziare, creeremo una nuova directory chiamata factfib<\/em>. Aprite una nuova finestra di terminale, fate un cd nella nuova directory e create un nuovo file chiamato fattofib.c<\/em>. Se avete creato la directory su un Raspberry Pi sotto Dekstop, il comando si presenta cos\u00ec.<\/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
Aprire fattofib.c<\/em><\/span> nell'editor di testo preferito e inserire il seguente codice:<\/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
Lasciatemi spiegare il codice qui sopra: In MicroPython e Python, ogni variabile \u00e8 un oggetto. Quindi in C le rappresentiamo come mp_obj_t<\/em>. Ma un programma C pu\u00f2 lavorare solo con variabili di tipo C, ecco perch\u00e9 abbiamo bisogno di trasformare l'oggetto in un tipo C. Questo si chiama Marshalling e MicroPython fornisce funzioni per estrarre qualsiasi tipo C da un oggetto.<\/p>\n\n\n\n
Costruire l'estensione<\/h2>\n\n\n\n
Costruiamo l'estensione in un file .mpy usando un Makefile. Ma abbiamo bisogno di impostare alcune cose prima. Assicuratevi che il vostro terminale sia ancora aperto nella cartella factfib<\/em> directory. Poi clonate il repository GitHub di 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
Queste installazioni richiederanno un po' di tempo, se volete risparmiare tempo e sapete cosa state facendo, avete solo bisogno di clonare le directory \/py e \/tools dal repository micropython e metterle dentro un micropython<\/em> all'interno della cartella factfib<\/em> (saltare il secondo comando).<\/p>\n\n\n\n
Mentre l'installazione \u00e8 in esecuzione possiamo usare il tempo per scrivere il Makefile. Eseguite semplicemente<\/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
e aprire il file appena creato in un editor di testo.<\/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
Avrete notato che abbiamo impostato il parametro ARCH <\/em>variabile a armv7m<\/em> anche se il pico \u00e8 armv6m<\/em>. Dobbiamo fare questo perch\u00e9 il armv6m<\/em> non \u00e8 (al momento in cui sto scrivendo questo articolo) supportata dall'architettura dynruntime.mk<\/em> strumento.<\/p>\n\n\n\n
Ma fortunatamente possiamo ancora compilare un'estensione funzionante per la Pico. Abbiamo solo bisogno di modificare il file dynruntime.mk <\/em>che dovrebbe trovarsi sotto micropython\/py\/dynruntime.mk. <\/em>Apritelo e sotto Architecture configuration in armv7m trovate la variabile CFLAGS (dovrebbe essere la linea 64). Cambiate -mcpu=cortex-m3<\/em> a -mcpu=cortex-m0<\/em> e salvare il file.<\/p>\n\n\n
\n
\"cambia<\/figure>\n<\/div>\n\n\n
Poi, dopo che tutto \u00e8 stato installato, eseguite<\/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
e il fattofib.mpy<\/em> sar\u00e0 creato.<\/p>\n\n\n\n
Installare e testare l'estensione<\/h2>\n\n\n\n
L'ultimo passo \u00e8 l'installazione e il test. Per questo utilizziamo il filesystem che Micropython crea sul Raspberry Pi Pico. Per prima cosa dobbiamo flashare il Pico con il firmware MicroPython. Il modo pi\u00f9 semplice per farlo \u00e8 usare l'IDE Thonny (preinstallato su Raspbian\/Raspberry Pi OS).<\/p>\n\n\n\n
Se non state usando un Raspberry Pi per programmare il vostro Pico o se non avete mai usato MicroPython sul Pico prima d'ora, fate riferimento alla guida per iniziare con MicroPython di Raspberry Pi https:\/\/www.raspberrypi.org\/documentation\/rp2040\/getting-started\/#getting-started-with-micropython<\/a><\/p>\n\n\n\n
Se stai usando Windows dovresti dare un'occhiata a questo post sul Raspberry Pi Pico e MicroPython su Windows https:\/\/picockpit.com\/raspberry-pi\/raspberry-pi-pico-and-micropython-on-windows\/<\/a><\/p>\n\n\n\n
Chiudete Thonny dopo aver flashato la Pico con il firmware MicroPython e installate rshell. Usiamo rshell per accedere al filesystem dalla linea di comando.<\/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
Questo stampa la versione rhsell se tutto \u00e8 impostato correttamente. Poi scollegate la pico e collegatela di nuovo (senza tenere premuto il pulsante BOOTSEL) per assicurarvi che nulla stia cercando di accedere al file system. Ora abbiamo bisogno di eseguire<\/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
Per testare l'installazione potreste usare rshell o l'IDE di Thonny per salvare il vostro .py<\/em> sulla Pico, ma dimostrer\u00f2 come usare l'interprete MicroPython sul minicom.<\/p>\n\n\n\n
Quindi prima premi Ctrl+c<\/em> per lasciare rshell e poi installare minicom tramite<\/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
ora possiamo accedere al REPL di Picos (ciclo 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
Le tre parentesi angolari di chiusura >>> indicano che l'interprete MicroPython \u00e8 in esecuzione. Ora possiamo importare la nostra estensione e lavorare con essa come al solito.<\/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
Congratulazioni! Avete creato la vostra prima estensione MicroPython C per Pico! Il passo successivo \u00e8 imparare a scrivere e compilare moduli pi\u00f9 complessi. Un buon modo per iniziare \u00e8 quello di testare il funzionamento del Marshalling di liste e detti (vedere la pagina web Marshalling di cui sopra). <\/p>\n\n\n\n
Se avete domande su questo post, non esitate a scrivere un commento.<\/p>\n
Questa pagina web di Oliver Robson \u00e8 davvero utile per Marshalling https:\/\/mpy-c-gen.oliverrobson.tech\/<\/a>. Inoltre potete trovare esempi di Marshalling nella documentazione di MicroPython https:\/\/docs.micropython.org\/en\/latest\/develop\/natmod.html<\/a>. Vi consiglio di leggere questo articolo se avete bisogno di ulteriori spiegazioni.<\/p>\n\n\n\n