More Related Content
What's hot
What's hot (20)
Similar to MicroPythonのCモジュールを作ってみる
Similar to MicroPythonのCモジュールを作ってみる (20)
More from Kenta IDA
MicroPythonのCモジュールを作ってみる
- 1. MicroPythonの Cモジュールを作ってみる インターフェース オフ会 @ CQ出版 2019/05/17 Kenta IDA (@ciniml)
- 2. 自己紹介 •井田 健太 (@ciniml) •仕事：FPGAの論理設計 •使用言語：Verilog HDL,SystemVerilog,C++,Python • 元は組み込み？ソフト屋 • 最近はなぜかGoのコードを書いている… 2019/5/20MicroPythonのCモジュールを作ってみる
- 3. 特集の担当部分 •インターフェース2019年5月号 • 第2部 • 第1章 マイコン用Python高速化の方法 2019/5/20MicroPythonのCモジュールを作ってみる
- 4. MicroPythonとは •組み込み向けのPython実装 • Python3.4の文法+標準ライブラリの一部 • Python3.5の文法の一部 •様々なマイコン、OSで動作 • 元々はSTM32F4向け (PyBoard) • ESP32, ESP8266, PIC24, nRF51822(micro:bitとか) • Unix, Windows, Zephyr 2019/5/20MicroPythonのCモジュールを作ってみる
- 5. MicroPythonはOSなのか？ •OSが提供する機能 • ファイル、スレッド、ターミナル •OS向けにポーティングされた物はOSの機能を利用 • Unix, Windows, Zephyr •ベアメタル・RTOS上の場合は同等の機能を実装 • 各マイコン向け実装 2019/5/20MicroPythonのCモジュールを作ってみる
- 6. MicroPythonの便利ポイント •REPL環境で試しながら作れる • TeraTermとか • ちゃんと入力補完も効く •スクリプトが止まるとREPLに戻る • →デバッグに使える！ 2019/5/20MicroPythonのCモジュールを作ってみる
- 7. Pythonの実行速度 •Pythonの実行速度はそんなに速くない • バイトコード・インタプリタ (CPython) • 一部処理系はJITコンパイル (PyPy) •MicroPythonも(基本的に)バイトコード･インタプリタ • 一部例外あり 2019/5/20MicroPythonのCモジュールを作ってみる
- 9. 対策 (PCの場合) •PyPyを使う • JITコンパイルしてくれるのでそこそこ速い…はず • ただしPython2系 •C言語で書かれたモジュールを呼び出す • 呼び出しのオーバーヘッドを除けばC言語そのもの • numpyとかはこれ • 計算処理はC/FORTRANのライブラリ呼び出し 2019/5/20MicroPythonのCモジュールを作ってみる
- 10. 対策 (MicroPythonの場合) •ネイティブコード・エミッタを使う • バイトコードでは無く機械語を出力して実行してくれる • 命令保持用のメモリ数倍くらい使う •C言語で書かれたモジュールを呼び出す • PCと同じ •ESP8266/ESP32ではネイティブコード・エミッタ使えない！ •なので、C言語モジュールを作る 2019/5/20MicroPythonのCモジュールを作ってみる
- 11. C言語モジュールの欠点 •MicroPythonのビルドが必要 •モジュールの動的追加はサポートされていない • MicroPythonのissueでも何度か議論されている • OSが無いプラットフォームで動的ロードとかできない • そもそもPosition Independentな コードを出せないプラットフォームもある • 現時点では難しいという判断 2019/5/20MicroPythonのCモジュールを作ってみる
- 12. MicroPythonのビルド • コンパイラやビルドツールが動く環境が必要 • 各種Linux • Windowsの場合はWSLでUbuntu動かすのが楽 • msys2でもシンボリック・リンクの設定をすればビルド可能 • GitHubから持ってきてmakeするだけ • $ git clone https://github.com/micropython/micropython.git -b v1.10 $ git submodule update --init $ cd ports/unix $ make -j12 2019/5/20MicroPythonのCモジュールを作ってみる
- 15. Cモジュールの構造 // 加算処理の本体 STATIC mp_obj_t mod_fastmath_add(mp_obj_t a_in, mp_obj_t b_in) { mp_int_t a = mp_obj_get_int(a_in); // 引数を整数に変換(失敗するとエラー) mp_int_t b = mp_obj_get_int(b_in); // / return mp_obj_new_int(a + b); // 加算結果を表すintオブジェクトを作って返す } // 加算関数を呼び出すための関数オブジェクトを定義 // 引数が2つなので MP_DEFINE_CONST_FUN_OBJ_2 を使う // 0～3引数の関数まで定義できる // それ以上は可変引数関数として定義する必要がある STATIC MP_DEFINE_CONST_FUN_OBJ_2(mod_fastmath_add_obj, mod_fastmath_add); // モジュールに含まれる関数などの名前とオブジェクトの対応関係を保持する辞書の要素を定義する STATIC const mp_rom_map_elem_t mp_module_fastmath_globals_table[] = { { MP_ROM_QSTR(MP_QSTR___name__), MP_ROM_QSTR(MP_QSTR_fastmath) }, // __name__ { MP_ROM_QSTR(MP_QSTR_add), MP_ROM_PTR(&mod_fastmath_add_obj) }, // add(a, b) }; // ↑の要素を持つ辞書オブジェクトを定義する STATIC MP_DEFINE_CONST_DICT(mp_module_fastmath_globals, mp_module_fastmath_globals_table); // fastmath モジュールのオブジェクトを定義する const mp_obj_module_t mp_module_fastmath = { .base = { &mp_type_module }, .globals = (mp_obj_dict_t*)&mp_module_fastmath_globals, }; 2019/5/20MicroPythonのCモジュールを作ってみる 処理本体 モジュールの定義 どういった関数があるのかなど
- 19. 構成 •pyndarray • MicroPythonスクリプトでの配列・行列演算の実装 •fastmath • C言語での配列・行列演算の実装 •テストスクリプト • pyndarray, fastmathを呼び出して実行時間を測定 2019/5/20MicroPythonのCモジュールを作ってみる
- 23. まとめ •MicroPythonは試しながら開発するのに便利 • REPLがとても便利 •Cモジュール追加はそんなに難しくない • まずはPythonで書いて動作確認 • Cモジュールとして移植 •残りの部分は書きやすいPythonで書いて楽をする 2019/5/20MicroPythonのCモジュールを作ってみる