{"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\/pl\/c-extension-for-micropython-on-raspberry-pi-pico\/","title":{"rendered":"Rozszerzenie C dla MicroPythona na Raspberry Pi Pico"},"content":{"rendered":"

To jest przewodnik, jak napisa\u0107 i uruchomi\u0107 podstawowe rozszerzenie C dla MicroPython na Raspberry Pi Pico. Om\u00f3wi\u0119 powody dla rozszerzenia MicroPython, jak napisa\u0107 modu\u0142 rozszerzenia, jak go skompilowa\u0107 i jak zainstalowa\u0107 go na Pico. Je\u015bli chcesz przeczyta\u0107 wi\u0119cej na ten temat, odsy\u0142am do https:\/\/docs.micropython.org\/en\/latest\/develop\/extendingmicropython.html<\/a><\/p>\n\n\n\n

Wst\u0119p<\/h2>\n

Dlaczego warto rozszerzy\u0107 MicroPython?<\/h3>\n

Mo\u017ce by\u0107 wiele powod\u00f3w, dla kt\u00f3rych chcia\u0142by\u015b rozszerzy\u0107 MicroPythona. Poniewa\u017c jest to okrojona wersja Pythona, MicroPython nie radzi sobie zbyt dobrze, je\u015bli chodzi o zadania wymagaj\u0105ce du\u017cych mocy obliczeniowych (podobnie jak Python). Z drugiej strony, j\u0119zyk C jest naprawd\u0119 dobrze przystosowany do takich zada\u0144. Rozszerzenie C dla Micropythona umo\u017cliwia wykonywanie tych oblicze\u0144 w j\u0119zyku C i wykorzystywanie ich wynik\u00f3w w MicroPythonie. Mo\u017ce to przyspieszy\u0107 niekt\u00f3re procesy o rz\u0105d wielko\u015bci.<\/p>\n

Drugim powodem mo\u017ce by\u0107 ch\u0119\u0107 pod\u0142\u0105czenia sprz\u0119tu, kt\u00f3ry u\u017cywa C API z poziomu MicroPythona. <\/p>\n

Typy rozszerze\u0144 MicroPython C<\/h3>\n

Istniej\u0105 r\u00f3\u017cne sposoby rozszerzania MicroPythona: zewn\u0119trzne modu\u0142y C oraz natywny kod maszynowy w plikach .mpy.<\/p>\n

Aby uruchomi\u0107 zewn\u0119trzny modu\u0142 w j\u0119zyku C, nale\u017cy go przekompilowa\u0107 do firmware'u MicroPythona. Jest to do\u015b\u0107 skomplikowany proces, dlatego w tym poradniku skupimy si\u0119 na drugiej alternatywie. Je\u015bli jednak jeste\u015b zainteresowany tym podej\u015bciem, mo\u017cesz przeczyta\u0107 wi\u0119cej na ten temat na tych stronach:                https:\/\/docs.micropython.org\/en\/latest\/develop\/cmodules.html<\/a>                      https:\/\/www.raspberrypi.org\/forums\/viewtopic.php?t=300352<\/a><\/p>\n

.mpy jest plikiem, kt\u00f3ry przechowuje skompilowany natywny kod maszynowy i mo\u017ce by\u0107 \u0142\u0105czony dynamicznie. To czyni go znacznie bardziej elastycznym, poniewa\u017c nie trzeba rekompilowa\u0107 ca\u0142ego firmware MicroPythona.<\/p>\n\n\n\n

Napisa\u0107 modu\u0142 rozszerzenia<\/h2>\n\n\n\n

Napisanie modu\u0142u rozszerze\u0144 jest najprostsz\u0105 cz\u0119\u015bci\u0105 rozszerzania MicroPythona. Poka\u017c\u0119 Ci, jak to zrobi\u0107, na prostym przyk\u0142adzie. Na pocz\u0105tek utworzymy nowy katalog o nazwie factfib<\/em>. Otw\u00f3rz nowe okno terminala, cd do nowego katalogu i utw\u00f3rz nowy plik o nazwie faktfib.c<\/em>. Je\u015bli utworzy\u0142e\u015b katalog na Raspberry Pi pod Dekstopem, polecenie wygl\u0105da tak.<\/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
Otw\u00f3rz faktfib.c<\/em><\/span> w swoim ulubionym edytorze tekstu i wprowad\u017a nast\u0119puj\u0105cy kod:<\/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
Pozw\u00f3l mi wyja\u015bni\u0107 powy\u017cszy kod: W MicroPythonie i Pythonie ka\u017cda zmienna jest obiektem. Dlatego w C reprezentujemy je jako mp_obj_t<\/em>. Ale program w j\u0119zyku C mo\u017ce pracowa\u0107 tylko ze zmiennymi typu C, dlatego musimy przekszta\u0142ci\u0107 obiekt w typ C. Nazywa si\u0119 to Marshalling, a MicroPython dostarcza funkcji do wyodr\u0119bnienia dowolnego typu C z obiektu.<\/p>\n\n\n\n
Zbuduj rozszerzenie<\/h2>\n\n\n\n
Budujemy rozszerzenie do pliku .mpy za pomoc\u0105 pliku Makefile. Ale najpierw musimy skonfigurowa\u0107 kilka rzeczy. Upewnij si\u0119, \u017ce tw\u00f3j terminal jest wci\u0105\u017c otwarty w trybie factfib<\/em> katalog. Nast\u0119pnie sklonuj repozytorium MicroPython GitHub.<\/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
Te instalacje zajm\u0105 troch\u0119 czasu, je\u015bli chcesz go zaoszcz\u0119dzi\u0107 i wiesz co robisz, wystarczy sklonowa\u0107 katalogi \/py i \/tools z repozytorium micropythona i umie\u015bci\u0107 je w katalogu micropython<\/em> folder wewn\u0105trz factfib<\/em> folder (pomi\u0144 drugie polecenie).<\/p>\n\n\n\n
Podczas gdy instalacja jest uruchomiona, mo\u017cemy wykorzysta\u0107 ten czas na napisanie pliku Makefile. Po prostu wykonaj<\/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
i otw\u00f3rz nowo utworzony plik w edytorze tekstu.<\/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
By\u0107 mo\u017ce zauwa\u017cy\u0142e\u015b, \u017ce ustawili\u015bmy ARCH <\/em>zmienna do armv7m<\/em> chocia\u017c pico jest armv6m<\/em>. Musimy to zrobi\u0107, poniewa\u017c armv6m<\/em> architektura jest (w momencie pisania tego artyku\u0142u) nie wspierana przez dynruntime.mk<\/em> narz\u0119dzie.<\/p>\n\n\n\n
Ale na szcz\u0119\u015bcie wci\u0105\u017c mo\u017cemy skompilowa\u0107 dzia\u0142aj\u0105ce rozszerzenie dla Pico. Musimy tylko zmodyfikowa\u0107 dynruntime.mk <\/em>plik, kt\u00f3ry powinien znajdowa\u0107 si\u0119 pod micropython\/py\/dynruntime.mk. <\/em>Otw\u00f3rz go i pod Architecture configuration w armv7m znajd\u017a zmienn\u0105 CFLAGS (powinna by\u0107 w linii 64). Zmie\u0144 -mcpu=cortex-m3<\/em> do -mcpu=cortex-m0<\/em> i zapisa\u0107 plik.<\/p>\n\n\n
\n
\"chnge<\/figure>\n<\/div>\n\n\n
Nast\u0119pnie, gdy wszystko jest ju\u017c zainstalowane, wykonaj<\/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
i factfib.mpy<\/em> zostanie utworzony plik.<\/p>\n\n\n\n
Zainstaluj i przetestuj rozszerzenie<\/h2>\n\n\n\n
Ostatnim krokiem jest instalacja i testowanie. W tym celu wykorzystujemy system plik\u00f3w, kt\u00f3ry Micropython tworzy na Raspberry Pi Pico. Najpierw musimy sflashowa\u0107 Pico z firmware MicroPython. Najprostszym sposobem na to jest u\u017cycie Thonny IDE (preinstalowanego na Raspbian\/Raspberry Pi OS).<\/p>\n\n\n\n
Je\u015bli nie u\u017cywasz Raspberry Pi do programowania Pico lub je\u015bli nigdy nie u\u017cywa\u0142e\u015b MicroPython na Pico przed, prosz\u0119 odnie\u015b\u0107 si\u0119 do rozpocz\u0119cia z MicroPython przewodnik przez Raspberry Pi https:\/\/www.raspberrypi.org\/documentation\/rp2040\/getting-started\/#getting-started-with-micropython<\/a><\/p>\n\n\n\n
Je\u015bli u\u017cywasz systemu Windows nale\u017cy sprawdzi\u0107 ten blog Post o Raspberry Pi Pico i MicroPython w systemie Windows https:\/\/picockpit.com\/raspberry-pi\/raspberry-pi-pico-and-micropython-on-windows\/<\/a><\/p>\n\n\n\n
Zamknij Thonny'ego po przep\u0142ukaniu Pico firmware'em MicroPython i zainstaluj rshell. U\u017cywamy rshell, aby uzyska\u0107 dost\u0119p do systemu plik\u00f3w z linii polece\u0144.<\/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
Spowoduje to wydrukowanie wersji rhsell, je\u015bli wszystko jest poprawnie skonfigurowane. Nast\u0119pnie od\u0142\u0105czamy pico i pod\u0142\u0105czamy je ponownie (bez trzymania przycisku BOOTSEL) aby upewni\u0107 si\u0119, \u017ce nic nie pr\u00f3buje uzyska\u0107 dost\u0119pu do systemu plik\u00f3w. Teraz musimy wykona\u0107<\/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
Aby przetestowa\u0107 instalacj\u0119, mo\u017cesz u\u017cy\u0107 rshell lub Thonny IDE do zapisania twojej .py<\/em> na Pico, ale zademonstruj\u0119 jak u\u017cywa\u0107 interpretera MicroPython na minicomie.<\/p>\n\n\n\n
Wi\u0119c najpierw naci\u015bnij Ctrl+c<\/em> aby opu\u015bci\u0107 rshell, a nast\u0119pnie zainstalowa\u0107 minicom przez<\/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
teraz mo\u017cemy uzyska\u0107 dost\u0119p do Picos REPL (p\u0119tla 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
Trzy zamykaj\u0105ce nawiasy k\u0105towe >>> wskazuj\u0105, \u017ce interpreter MicroPython jest uruchomiony. Teraz mo\u017cemy zaimportowa\u0107 nasze rozszerzenie i pracowa\u0107 z nim jak zwykle.<\/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
Gratulacje! Stworzy\u0142e\u015b swoje pierwsze rozszerzenie MicroPython C dla Pico! Nast\u0119pnym krokiem jest nauczenie si\u0119 pisania i kompilowania bardziej z\u0142o\u017conych modu\u0142\u00f3w. Dobrym sposobem na rozpocz\u0119cie jest przetestowanie, jak dzia\u0142a Marshalling list i dicts (patrz strona Marshalling powy\u017cej). <\/p>\n\n\n\n
Je\u015bli masz jakie\u015b pytania dotycz\u0105ce tego wpisu, napisz komentarz.<\/p>\n
Ta strona autorstwa Olivera Robsona jest naprawd\u0119 pomocna w Marshallingu https:\/\/mpy-c-gen.oliverrobson.tech\/<\/a>. Ponadto mo\u017cesz znale\u017a\u0107 przyk\u0142ady Marshalling w dokumentacji MicroPythona https:\/\/docs.micropython.org\/en\/latest\/develop\/natmod.html<\/a>. Radz\u0119 przeczyta\u0107 ten artyku\u0142, je\u015bli potrzebujesz dalszych wyja\u015bnie\u0144.<\/p>\n\n\n\n