{"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\/pt\/c-extensao-por-micropiton-on-raspberry-pi-pico\/","title":{"rendered":"Extens\u00e3o C para MicroPython em Raspberry Pi Pico"},"content":{"rendered":"

Este \u00e9 um guia sobre como escrever e executar uma extens\u00e3o C b\u00e1sica para MicroPython no Raspberry Pi Pico. Vou cobrir as raz\u00f5es para a extens\u00e3o do MicroPython, como escrever o m\u00f3dulo de extens\u00e3o, como compil\u00e1-lo e como instal\u00e1-lo no Pico. Se voc\u00ea quiser ler mais sobre este t\u00f3pico, por favor, consulte https:\/\/docs.micropython.org\/en\/latest\/develop\/extendingmicropython.html<\/a><\/p>\n\n\n\n

Introdu\u00e7\u00e3o<\/h2>\n

Porqu\u00ea estender o MicroPython?<\/h3>\n

Pode haver raz\u00f5es de multpiple por que voc\u00ea pode querer estender o MicroPython. Uma vez que \u00e9 uma vers\u00e3o aparada do Python, o MicroPython n\u00e3o est\u00e1 funcionando muito bem quando se trata de tarefas computacionalmente pesadas (semelhante ao Python). O C, por outro lado, \u00e9 realmente bem adequado para tais tarefas. Uma extens\u00e3o C para Micropython permite que voc\u00ea execute esses c\u00e1lculos atrav\u00e9s da linguagem C e use os resultados em MicroPython. Isto pode acelerar alguns processos por uma ordem de grandeza.<\/p>\n

Uma segunda raz\u00e3o pode ser, que voc\u00ea queira fazer interface com algum hardware que usa uma API C de dentro do MicroPython. <\/p>\n

Tipos de extens\u00f5es MicroPython C<\/h3>\n

Existem diferentes maneiras de estender o MicroPython : m\u00f3dulos C externos e c\u00f3digo de m\u00e1quina nativo em arquivos .mpy.<\/p>\n

Para executar um m\u00f3dulo C externo voc\u00ea precisa recompil\u00e1-lo no firmware do MicroPython. Este \u00e9 um processo bastante complicado, e \u00e9 por isso que este guia ir\u00e1 focar a segunda alternativa. Se voc\u00ea estiver interessado nesta abordagem, voc\u00ea pode ler mais sobre ela nestas p\u00e1ginas web:                https:\/\/docs.micropython.org\/en\/latest\/develop\/cmodules.html<\/a>                      https:\/\/www.raspberrypi.org\/forums\/viewtopic.php?t=300352<\/a><\/p>\n

O .mpy \u00e9 um arquivo que armazena c\u00f3digo de m\u00e1quina nativo compilado e pode ser ligado dinamicamente. Isso o torna muito mais flex\u00edvel, j\u00e1 que voc\u00ea n\u00e3o precisa recompilar todo o firmware do MicroPython.<\/p>\n\n\n\n

Escreva o m\u00f3dulo de extens\u00e3o<\/h2>\n\n\n\n

Escrever o m\u00f3dulo de extens\u00e3o \u00e9 a parte mais f\u00e1cil de estender o MicroPython. Vou mostrar-lhe como faz\u00ea-lo, olhando para um exemplo simples. Para come\u00e7ar, vamos criar um novo diret\u00f3rio chamado factfib<\/em>. Abrir uma nova janela de terminal, entrar no novo diret\u00f3rio e criar um novo ficheiro chamado factfib.c<\/em>. Se voc\u00ea criou o diret\u00f3rio em um Raspberry Pi sob Dekstop, o comando \u00e9 parecido com este.<\/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
Aberto factfib.c<\/em><\/span> no seu editor de texto favorito e introduza o seguinte c\u00f3digo:<\/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
Deixe-me explicar o c\u00f3digo acima: Em MicroPython e Python, cada vari\u00e1vel \u00e9 um objecto. Portanto, em C n\u00f3s as representamos como mp_obj_t<\/em>. Mas um programa em C s\u00f3 pode trabalhar com vari\u00e1veis do tipo C, e \u00e9 por isso que precisamos transformar o objeto em um tipo C. Isto \u00e9 chamado Marshalling e MicroPython fornece fun\u00e7\u00f5es para extrair qualquer tipo de C de um objeto.<\/p>\n\n\n\n
Construir a extens\u00e3o<\/h2>\n\n\n\n
N\u00f3s constru\u00edmos a extens\u00e3o em um arquivo .mpy usando um Makefile. Mas precisamos de configurar algumas coisas primeiro. Certifique-se de que o seu terminal ainda est\u00e1 aberto no arquivo factfib<\/em> direct\u00f3rio. Depois clone o reposit\u00f3rio 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
Estas instala\u00e7\u00f5es v\u00e3o demorar algum tempo, se voc\u00ea quiser economizar tempo e sabe o que est\u00e1 fazendo, voc\u00ea s\u00f3 precisa clonar o diret\u00f3rio \/py e \/tools do reposit\u00f3rio micropython e coloc\u00e1-los dentro de um micropython<\/em> pasta dentro do factfib<\/em> (saltar o segundo comando).<\/p>\n\n\n\n
Enquanto a instala\u00e7\u00e3o est\u00e1 a decorrer podemos usar o tempo para escrever o Makefile. Basta executar o<\/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 abrir o arquivo rec\u00e9m-criado em um editor de texto.<\/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
Voc\u00ea deve ter notado que n\u00f3s definimos o ARCH <\/em>vari\u00e1vel para armv7m<\/em> embora o pico seja armv6m<\/em>. Temos de fazer isto porque o armv6m<\/em> arquitetura n\u00e3o \u00e9 (no momento em que estou escrevendo este artigo) suportada pelo dynruntime.mk<\/em> ferramenta.<\/p>\n\n\n\n
Mas, felizmente, ainda podemos compilar uma extens\u00e3o funcional para o Pico. S\u00f3 precisamos de modificar a dynruntime.mk <\/em>que deve ser localizado em micropython\/py\/dynruntime.mk. <\/em>Abra-a e sob a configura\u00e7\u00e3o de Arquitectura no armv7m encontre a vari\u00e1vel CFLAGS (deve ser a linha 64). Alterar -mcpu=cortex-m3<\/em> para -mcpu=cortex-m0<\/em> e salvar o arquivo.<\/p>\n\n\n
\n
\"chnge<\/figure>\n<\/div>\n\n\n
Depois que tudo estiver instalado, execute<\/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 o factfib.mpy<\/em> ser\u00e1 criado um arquivo.<\/p>\n\n\n\n
Instalar e testar a extens\u00e3o<\/h2>\n\n\n\n
O \u00faltimo passo \u00e9 a instala\u00e7\u00e3o e o teste. Para isso utilizamos o sistema de ficheiros que o Micropython cria no Raspberry Pi Pico. A forma mais f\u00e1cil de o fazer \u00e9 usar o Thonny IDE (pr\u00e9-instalado no Raspbian\/Raspberry Pi OS).<\/p>\n\n\n\n
Se voc\u00ea n\u00e3o est\u00e1 usando um Raspberry Pi para programar seu Pico ou se voc\u00ea nunca usou MicroPython no Pico antes disso, por favor consulte o guia de inicia\u00e7\u00e3o ao MicroPython do Raspberry Pi https:\/\/www.raspberrypi.org\/documentation\/rp2040\/getting-started\/#getting-started-with-micropython<\/a><\/p>\n\n\n\n
Se voc\u00ea est\u00e1 usando Windows voc\u00ea deve conferir este blog Post sobre o Raspberry Pi Pico e MicroPython no Windows https:\/\/picockpit.com\/raspberry-pi\/raspberry-pi-pico-and-micropython-on-windows\/<\/a><\/p>\n\n\n\n
Feche Thonny depois de ter flashado o seu Pico com o firmware MicroPython e instale o rshell. N\u00f3s usamos o rshell para acessar o sistema de arquivos a partir da linha de 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
Isto imprime a vers\u00e3o rhsell se tudo estiver configurado corretamente. Depois desconecte o pico e conecte-o novamente (sem segurar o bot\u00e3o BOOTSEL) para ter certeza de que nada est\u00e1 tentando acessar o sistema de arquivos. Agora precisamos executar o<\/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
Para testar a instala\u00e7\u00e3o voc\u00ea poderia usar o rshell ou o Thonny IDE para salvar seu .py<\/em> no Pico, mas vou demonstrar como usar o int\u00e9rprete MicroPython sobre o minicom.<\/p>\n\n\n\n
Ent\u00e3o, a primeira imprensa Ctrl+c<\/em> para deixar o rshell e depois instalar o 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
agora podemos aceder \u00e0 REPL (Read-eval-print loop) dos Picos<\/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
Os tr\u00eas par\u00eanteses angulares de fecho >>> indicam que o interpretador MicroPython est\u00e1 a ser executado. Agora podemos importar a nossa extens\u00e3o e trabalhar com ela como habitualmente.<\/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
Parab\u00e9ns! Criou a sua primeira extens\u00e3o MicroPython C para o Pico! O pr\u00f3ximo passo \u00e9 aprender como escrever e compilar m\u00f3dulos mais complexos. Uma boa maneira de come\u00e7ar \u00e9 testando como funciona o Marshalling de listas e ditados (veja a p\u00e1gina Marshalling acima). <\/p>\n\n\n\n
Se tiver alguma d\u00favida sobre este post, n\u00e3o hesite em escrever um coment\u00e1rio.<\/p>\n
Esta p\u00e1gina de Oliver Robson \u00e9 realmente \u00fatil para a Marshalling https:\/\/mpy-c-gen.oliverrobson.tech\/<\/a>. Al\u00e9m disso, voc\u00ea pode encontrar exemplos de Marshalling na documenta\u00e7\u00e3o do MicroPython. https:\/\/docs.micropython.org\/en\/latest\/develop\/natmod.html<\/a>. Aconselho-o a ler este artigo se precisar de mais explica\u00e7\u00f5es.<\/p>\n\n\n\n