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在MicroPython中调用C接口封装自定义模块

要将C语言代码封装为MicroPython模块，需要按照以下步骤操作：

1. 编写C语言功能代码

// example_module.c

#include "py/runtime.h"



// 加法函数（带整数检查）

STATIC mp_obj_t example_add(mp_obj_t a_obj, mp_obj_t b_obj) {

    // 检查参数类型

    if (!mp_obj_is_int(a_obj) || !mp_obj_is_int(b_obj)) {

        mp_raise_TypeError("arguments must be integers");

    }



    long a = mp_obj_get_int(a_obj);

    long b = mp_obj_get_int(b_obj);

    return mp_obj_new_int(a + b);

}

STATIC MP_DEFINE_CONST_FUN_OBJ_2(example_add_obj, example_add);



// 返回字符串的函数

STATIC mp_obj_t example_get_string(void) {

    return mp_obj_new_str("Hello from C module!", 20);

}

STATIC MP_DEFINE_CONST_FUN_OBJ_0(example_get_string_obj, example_get_string);



// 模块全局函数表

STATIC const mp_rom_map_elem_t example_module_globals_table[] = {

    { MP_ROM_QSTR(MP_QSTR___name__), MP_ROM_QSTR(MP_QSTR_example) },

    { MP_ROM_QSTR(MP_QSTR_add), MP_ROM_PTR(&example_add_obj) },

    { MP_ROM_QSTR(MP_QSTR_get_string), MP_ROM_PTR(&example_get_string_obj) },

};

STATIC MP_DEFINE_CONST_DICT(example_module_globals, example_module_globals_table);



// 模块定义结构体

const mp_obj_module_t example_user_module = {

    .base = { &mp_type_module },

    .globals = (mp_obj_dict_t *)&example_module_globals,

};



// 注册模块

MP_REGISTER_MODULE(MP_QSTR_example, example_user_module, MODULE_EXAMPLE_ENABLED);

2. 配置MicroPython编译环境

2.1 添加新模块到工程

将.c文件放入MicroPython源代码的合适位置，例如ports/stm32/user_modules/目录。

2.2 修改编译配置

在ports/stm32/mpconfigport.h中添加：

// 启用自定义模块

#define MODULE_EXAMPLE_ENABLED (1)



// 声明外部模块

extern const struct _mp_obj_module_t example_user_module;

2.3 修改Makefile

在相应端口的Makefile中添加你的模块源文件：

SRC_USERMOD += user_modules/example_module.c

3. 编译并烧写固件

# 在端口目录中执行（例如 ports/stm32）

make clean

make

使用你的设备特定方法烧写新固件。

4. 在MicroPython中使用模块

import example



# 使用加法函数

result = example.add(10, 20)

print(f"10 + 20 = {result}")  # 输出: 10 + 20 = 30



# 获取字符串

text = example.get_string()

print(text)  # 输出: Hello from C module!



# 错误处理示例

try:

    example.add("str", 20)

except TypeError as e:

    print(f"Caught error: {e}")  # 输出: Caught error: arguments must be integers

深入封装：添加C结构到MicroPython对象

// 添加自定义对象类型示例



typedef struct _example_custom_obj_t {

    mp_obj_base_t base;  // 基础对象

    int value;           // 自定义数据

} example_custom_obj_t;



// 创建新对象

STATIC mp_obj_t example_make_custom(mp_obj_t val_obj) {

    example_custom_obj_t *o = m_new_obj(example_custom_obj_t);

    o->base.type = &example_custom_type;

    o->value = mp_obj_get_int(val_obj);

    return MP_OBJ_FROM_PTR(o);

}



// 成员函数：增加值

STATIC mp_obj_t custom_increase(mp_obj_t self_in) {

    example_custom_obj_t *self = MP_OBJ_TO_PTR(self_in);

    self->value++;

    return mp_const_none;

}

STATIC MP_DEFINE_CONST_FUN_OBJ_1(custom_increase_obj, custom_increase);



// 成员函数：获取值

STATIC mp_obj_t custom_get_value(mp_obj_t self_in) {

    example_custom_obj_t *self = MP_OBJ_TO_PTR(self_in);

    return mp_obj_new_int(self->value);

}

STATIC MP_DEFINE_CONST_FUN_OBJ_1(custom_get_value_obj, custom_get_value);



// 自定义对象方法表

STATIC const mp_rom_map_elem_t custom_locals_dict_table[] = {

    { MP_ROM_QSTR(MP_QSTR_increase), MP_ROM_PTR(&custom_increase_obj) },

    { MP_ROM_QSTR(MP_QSTR_get_value), MP_ROM_PTR(&custom_get_value_obj) },

};

STATIC MP_DEFINE_CONST_DICT(custom_locals_dict, custom_locals_dict_table);



// 自定义对象类型定义

const mp_obj_type_t example_custom_type = {

    { &mp_type_type },

    .name = MP_QSTR_Custom,

    .locals_dict = (mp_obj_dict_t *)&custom_locals_dict,

};



// 在模块中添加构造函数

STATIC const mp_rom_map_elem_t example_module_globals_table[] = {

    // ... 其他项目 ...

    { MP_ROM_QSTR(MP_QSTR_Custom), MP_ROM_PTR(&example_make_custom) },

    // ... 其他项目 ...

};

错误处理最佳实践

• 使用mp_raise_TypeError验证参数类型


• 使用mp_raise_ValueError处理无效值


• 使用nlr_raise(mp_obj_new_exception_msg(&mp_type_OSError, ...)处理系统错误

参考资料

1. MicroPython官方文档: Adding a new module


2. MicroPython源码示例: ports/stm32/user_modules


3. Python/C API转换: MicroPython object API

注意：具体编译步骤可能因目标硬件平台(ESP32, STM32, Raspberry Pi Pico等)而异，请参考对应平台的端口说明。