如何在stm32上运行python

在STM32上运行Python的方法包括使用MicroPython解释器、移植Python虚拟机、使用C扩展等。这些方法各有优缺点，MicroPython解释器是一种轻量级Python解释器，适合资源受限的嵌入式系统。MicroPython解释器是最推荐的方法，因为它专门为嵌入式系统设计，支持大部分Python特性，并且社区支持广泛，文档齐全。

一、MicroPython解释器

MicroPython是一个精简版的Python解释器，专门为资源受限的嵌入式系统设计。它具有较小的内存占用，并且能够运行大部分Python代码。要在STM32上运行MicroPython，首先需要下载并编译MicroPython固件。

1、下载MicroPython

从MicroPython的官方GitHub仓库（https://github.com/micropython/micropython）克隆项目到本地。

git clone https://github.com/micropython/micropython.git cd micropython

2、设置开发环境

安装相关的工具链和依赖，例如ARM GCC编译器。

sudo apt-get install gcc-arm-none-eabi sudo apt-get install make

3、编译MicroPython固件

进入MicroPython的ports目录，根据你的STM32型号选择相应的子目录。以STM32F4为例：

cd ports/stm32
make BOARD=STM32F4DISC

编译完成后，会生成一个固件文件（例如：firmware.dfu或firmware.hex）。

4、烧录固件

使用合适的工具将固件烧录到STM32开发板上。例如，使用DFU模式和dfu-util工具：

sudo dfu-util -a 0 -d 0483:df11 -D firmware.dfu

5、运行MicroPython

烧录完成后，重启开发板，使用串口终端工具（例如：minicom、PuTTY）连接到开发板的串口，并看到MicroPython的REPL（交互式解释器）。

minicom -D /dev/ttyUSB0 -b 115200

在REPL中可以直接输入Python代码，进行交互式编程。

二、移植Python虚拟机

虽然MicroPython适用于资源受限的嵌入式系统，但如果你的STM32开发板有足够的资源，可以尝试移植标准的Python虚拟机。这个过程相对复杂，需要对Python源代码进行裁剪和优化。

1、获取Python源码

从Python的官方网站（https://www.python.org/）下载Python的源代码。

wget https://www.python.org/ftp/python/3.9.7/Python-3.9.7.tgz tar -xzf Python-3.9.7.tgz cd Python-3.9.7

2、裁剪Python源码

根据STM32的资源限制，裁剪不必要的模块和库。例如，可以删除大型的标准库和测试代码。

rm -rf Lib/test rm -rf Lib/idlelib

3、交叉编译Python

使用ARM GCC编译器交叉编译Python源码。需要编写适当的Makefile和配置文件，以适应嵌入式环境。

./configure --host=arm-none-eabi --disable-ipv6 --disable-shared --prefix=/usr/local/python-stm32 make make install

4、烧录和运行

将编译生成的Python虚拟机和相关库文件烧录到STM32开发板上，类似于烧录MicroPython固件。然后通过串口终端或其他接口运行Python虚拟机。

三、使用C扩展

在某些情况下，可能需要将现有的C代码与Python集成，以便在STM32上运行混合的C/Python应用程序。可以使用MicroPython的C扩展接口来实现这一目标。

1、编写C扩展模块

编写一个简单的C模块，例如：mymodule.c。

#include "py/obj.h"
#include "py/runtime.h"
STATIC mp_obj_t mymodule_hello(void) {
    return mp_obj_new_str("Hello, MicroPython!", 19);
}
STATIC MP_DEFINE_CONST_FUN_OBJ_0(mymodule_hello_obj, mymodule_hello);
STATIC const mp_map_elem_t mymodule_globals_table[] = {
    { MP_OBJ_NEW_QSTR(MP_QSTR_hello), (mp_obj_t)&mymodule_hello_obj },
};
STATIC MP_DEFINE_CONST_DICT(mymodule_globals, mymodule_globals_table);
const mp_obj_module_t mymodule_user_cmodule = {
    .base = { &mp_type_module },
    .globals = (mp_obj_dict_t*)&mymodule_globals,
};
MP_REGISTER_MODULE(MP_QSTR_mymodule, mymodule_user_cmodule);

2、编译C扩展模块

将C扩展模块添加到MicroPython的构建系统中，并重新编译MicroPython固件。

cd ports/stm32
make BOARD=STM32F4DISC USER_C_MODULES=../../../mymodule.c

3、使用C扩展模块

在MicroPython的REPL中导入并使用C扩展模块。

import mymodule
print(mymodule.hello())

四、总结

在STM32上运行Python的方法主要包括使用MicroPython解释器、移植Python虚拟机和使用C扩展。MicroPython解释器是最推荐的方法，因为它轻量级、易于使用，并且专门为嵌入式系统设计。通过下载、编译、烧录MicroPython固件，可以快速在STM32开发板上运行Python代码。对于资源较为充足的开发板，可以尝试移植标准的Python虚拟机。对于需要与现有C代码集成的应用，可以使用MicroPython的C扩展接口。无论选择哪种方法，都需要根据具体的应用场景和资源限制进行适当的调整和优化。