MicroPython 固件开发指南

如果手上没有官方支持固件的开发板,就需要自己来动手制作 MicroPython 固件了。由于 RT-Thread 官方提供了 MicroPython 软件包,并且 MicroPython 底层和硬件绑定时对接了 RT-Thread 驱动框架,所以我们可以很方便地在运行了 RT-Thread 的板卡上将 MicroPython 跑起来。

注意:RT-Thread MicroPython 需要运行在 RT-Thread 3.0 版本以上。

选择合适的 BSP 平台

RT-Thread MicroPython mini 版本占用资源最大不超过:

  • ROM : 190KB
  • RAM : 20KB

只要系统资源满足上述要求,常见的许多开发板都可以运行 MicroPython,例如 STM32 系列 BSP。

接下来我们以 rt-thread\bsp\stm32\stm32f407-atk-explorer 上的 MDK 工程为例,讲解如何在 BSP 的基础上制作 MicroPython 固件。

获取 MicroPython 软件包

先使用 pkgs --upgrade 命令更新软件包列表,然后通过 env 工具选中 MicroPython 软件包,最后使用 pkgs -update 命令将软件包拉取到本地。

select_mpy_package

增大 main 线程栈

为了能后续在 main 线程中启动 MicroPython 运行时环境,需要增大 main 线程的栈大小,这里我们将栈大小增加到 8k。

add_main_stack

配置 MicroPython 运行环境堆大小

接下来根据板卡内存实际剩余情况来给 MicroPython 运行环境分配内存,这里填写的数值越大,就能运行更大代码量的 Python 程序。但是如果这里填写的数值超过了实际可分配内存,就可能会出现无法分配内存而报错。因此在配置此项目之前,需要对系统 RAM 资源的分配情况有一定了解。

查看系统剩余内存

重新生成工程,编译下载后通过 mshfree 命令来查看内存使用情况。

check_memory

配置系统

通过上一步查询的内存分配情况,对系统 RAM 资源有了一定的了解。在本次示例中,我们分配 20k 内存用于 MicroPython 运行时环境。后续如果想要运行更多 MicroPython 代码,可以将更多空余内存分配给 MicroPython 运行时环境,配置如下图所示:

config_runtime

在根目录挂载文件系统

最后要确保系统中 / 目录挂载了文件系统。有了文件系统,后续才能使用 MicroPython 开发环境 将 Python 代码文件同步到板卡中来运行,本次示例中将使用 elm-fat 文件系统,需要对系统进行如下配置:

mount_fs

配置完成后,记得要使用 scons --target=mkd5 重新生成工程,使配置在工程中生效。

在 main 线程中启动 MicroPython

最后要在 main 线程中启动 MicroPython,需要完成的功能如下:

  1. 挂载文件系统到 / 目录
  2. 启动 MicroPython

上述功能可以通过修改 main 函数来实现,修改 main 代码如下所示:

#include <rtthread.h>
#include <rtdevice.h>
#include <board.h>
#include <dfs_fs.h>
#include <rtdevice.h>

#define FS_PARTITION_NAME     "W25Q128"

/* defined the LED0 pin: PF9 */
#define LED0_PIN    GET_PIN(F, 9)

int main(void)
{
    /* 挂载 elm 文件系统到 / 目录 */
    if (dfs_mount(FS_PARTITION_NAME, "/", "elm", 0, 0) == 0) 
    {
        rt_kprintf("Filesystem initialized!");
    }
    else
    {
        rt_kprintf("Filesystem initialization failed!");
    }

    rt_thread_mdelay(100);

    /* 运行 MicroPython 启动函数 */
    extern void mpy_main(const char *filename);
    mpy_main(NULL);

    rt_kprintf("You can enter repl mode by typing python commands.");

    /* 如果想要在 REPL 环境按下 CTRL+D 重启系统可以加上下面这一句 */
    /* rt_hw_cpu_reset(); */    
}

重新编译工程下载到板卡中,就会在 main 线程中自动进入 MicroPython 的交互环境 REPL。此时如果先前没有在存储器上创建相应的文件系统,可能会导致文件系统挂载失败。此时可以使用如下两种方法在存储设备上创建文件系统:

  • 按下 CTRL + D 进入 msh 使用 mkfs -t elm W25Q128 命令创建文件系统
  • 在 REPL 交互环境中输入 import osos.mkfs("elm", "W25Q128") 命令来创建文件系统

注意: W25Q128 是本次示例中将要创建文件系统的块设备名称,并不是固定填写该名称。因此在使用上述命令创建文件系统前,需要确定当前系统中块设备的实际名称。

成功创建文件系统后,就可以使用 MicroPython 开发环境 来进行应用开发了。

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