PikaScript实践记录(1)之hello world

PikaScript实践记录之"hello world !"

Author：onceday Date：2022年8月26日

也信美人终做土，不堪幽梦太匆匆！

前言： 本文章基于PikaScript脚本语言在阿波罗Stm32F429开发板的实践记录。PikaScript是跨平台的超轻量级嵌入式 Python 引擎，零依赖，零配置，中文资料非常丰富。可获取关于它们的详细资料：

• stm32f429阿波罗开发板 — 正点原子资料下载中心 1.0.0 文档 (openedv.com)
• pikascript，一个完全重写的超轻量级python引擎 (gitee.com)

1.引言

嵌入式是一个非常广泛的概念，但在这里，它指嵌入式MCU，以下是百度百科的解释：

微控制单元(Microcontroller Unit；MCU) ，又称单片微型计算机(Single Chip Microcomputer )或者单片机，是把中央处理器(Central Process Unit；CPU)的频率与规格做适当缩减，并将内存(memory)、计数器(Timer)、USB、A/D转换、UART、PLC、DMA等周边接口，甚至LCD驱动电路都整合在单一芯片上，形成芯片级的计算机，为不同的应用场合做不同组合控制。诸如手机、PC外围、遥控器，至汽车电子、工业上的步进马达、机器手臂的控制等，都可见到MCU的身影。

PikaScript并不局限于MCU这块，它可以在嵌入式Linux上也大放光彩，但这并不是本文的侧重点。这里只谈嵌入式MCU，只做裸机开发，只用寄存器编程，这是一种浪漫，源自于热爱。

本文的内容会很基础，这是一个小白的成长之路，记录都是随处可见，唾手可得的基础知识，并希望留下一点回忆。本文并不会是绝对正确的，但它一定是自由的，何为自由？那就是你可以拒绝本文的观点，这是你的自由，这也是我的自由。

本文所用的阿波罗Stm32F429是一个外设非常丰富开发板，且拥有正点原子提供的众多资料。单片机的种类很多，学习一定要挑一个简单的，基础的，资料众多的开发板。并且把所有的常见功能都亲自试一遍，这是一种明智的策略，可避免几个月下来，只会控制几个GPIO和通信外设。至于熟悉这些外设，将是一辈子的事情。

图1.1 正点原子出品的阿波罗Stm32F429开发板

2.在Windows 10下搭建开发环境

其他平台，如Linux，mac等请自行寻找资料。

2.1 下载交叉编译平台

单片机的架构和常见的ARM和X86有很大的不同，因此我们需要在Win 10下编译C源文件，然后在MCU上运行，这种在一个平台上生成另外一个平台的可执行目标文件，或者二进制文件，就是交叉编译。

详细解释可查看文档：交叉编译_百度百科 (baidu.com)。

我们能用的编译软件很多，有收费的，也有开源的。免费的编译软件大多基于eclipse的深度定制，你可以发现他们就像亲兄弟一样相似。

这里使用收费的ARM Keil v5，不过是破解白嫖，因为本文是仅供学习交流之用，不要使用破解版去开发产品卖钱！

其他软件自行了解，国内关于keil的开发资料很多，站在巨人的肩膀上才能看得更远，如果N年以后，你觉得Keil垃圾，甚至说用集成IDE开发是菜鸟行为。这很正常，得恭喜你，这N年你没有虚度，变得很强。在《第一性原理》里面，混沌大学创始人李善友说过，如果一个人一直在成长，一直打破自己的认知界限，那么他就会觉得之前的自己很幼稚。单片机的学习过程是一样的，所以说希望我们一直是菜鸟，一直在学基础知识。

下载Keil非常简单，除了下载速度有点慢之外。

图2.1 Keil官网下载软件

如图所示，MDK-ARM就是Stm32F429所需要的编译IDE，适用于常见的Cortex-M系列MCU。

Cortex-M是非常典型的单片机内核架构，但不在鄙视链的高端，学这个可能会让你“低人一等”，要有心理准备。

旁边还有一个51单片机，STC宏晶科技这个产品做得挺不错的，可以看看：

• STC: 32位 8051 单片机创新者, ISP/IAP 技术创新者，中华有为：除了胜利，我们已无路可走 (stcmcudata.com)

Keil官网：Keil Product Downloads

点击进去，然后填写信息，随便填就行，然后就会出现下载界面了。

图2.2 ARM Keil下载(点击MDK537.EXE即可下载)

作为一个计算机业余爱好者，是无法忍受官网下载的速度，这个时候可以使用一款“软件”—迅雷来提提速。

图2.3 从浏览器复制链接到迅雷下载

类似的其他同类软件都可以试一试，只要能提速就好。

下载好了之后，双击运行安装。

图2.4 自定义安装位置

这里core就是软件安装位置，Pack是交叉编译所需的库文件，后面会用到。 请选择一个合适的位置安装。

其他界面直接选择，个人和公司信息随便填写，然后等待安装完成。

然后会弹出一个Pack安装界面，这是单片机开发编译所需的库文件集合，可以看到装置(单片机)类型很多，这需要根据所开发的单片机类型来下载。

本文开发Stm32F429，所以选择STM32F429IGT6，下载它的包文件。

图2.5 包下载器里下载单片机编译所需的库文件

这里的包也可能下不动，视不同网络情况，如果下不动，就需要手动使用迅雷下载。

keil安装包默认是放在微软云平台Azure上面，国内访问速度有限，可以使用迅雷离线链接下载这些安装包。

官网离线包地址：https://www.keil.com/dd2/pack/#!#eula-container

网页上面找到所需包的下载链接(根据Pack Installer里面的包名找，如STM32F4xx_DFP)，复制到迅雷中下载即可！

• 在Pack installer的导航栏，file->import，即可手动导入离线下载的包文件。
• 如果一直卡更新下载，手动在Pack installer的导航栏，Packs->Check For Updates On launch，取消选择，然后重新打开Pack installer，再手动安装。

这个时候，已经解决了大部分问题了，但是软件未破解，代码数量受限制。

破解软件可自行在网上寻找合适的，这里提供一把钥匙：

• 神奇的钥匙，提取码：1sc7

需要以管理员身份启动ARM keil，然后在导航栏的file->License Management打开许可证页面，把

Computer ID(CID)复制到合适的软件 ，Target选ARM，然后将你的序列号，复制到许可证页面的New license ID code，然后add LIC。

成功的话，将看到Support Period变成Dec 2032。

到这里，已经完成ARM keil的安装了。

2.2 配套辅助开发软件

第一个是VScode，免费的打字软件，很好用。

• Visual Studio Code - Code Editing. Redefined

第二个是STM32CubeMX，可以快速可视化查看Stm32单片机外设，以及配置情况，一键生成keil工程。

• STM32CubeMX - STM32Cube初始化代码生成器 - STMicroelectronics

Keil+VScode+STM32CubeMX是本文主要使用的开发工具。

3.下载PikaScript工程

PikaScript官方文档教程提供了多种快速上手路径，Stm32F429所属应为BSP工程开始，但是很可惜的是，Stm32F429开发板不在官方的支持板上。

• 九种快速开始路径 — PikaScript 0.1 文档 (pikadoc.readthedocs.io)

这里面有keil和linux下的仿真工程，无需实际MCU来运行。还有大量的BSP工程，目前Stm32F1系列支持比较完善，可以尝试从这些模块开始。最为特殊的就是官方定制的Pika派，专门为了PikaScript设计和制造，拥有完善的代码支持库。

所以目前学习PikaScript的一个比较好的方式是购买官方开发板，非常优惠！

• Pika派 官方淘宝店铺
• Pika 派开发板快速上手

可选配置：

• Lite 青春版：STM32G030 + CH340 串口芯片 64k flash 8k ram
• Pro 专业版：STM32G030 + DAPLink 调试器 64K flash 8k ram
• Plus 顶配版：STM32G070 + DAPLink 调试器 128k flash 32k ram

图3.1 Pika派的样貌

这个开发板由 PikaScript 项目官方支持，持续滚动更新，PikaScript 的最新内核，最新功能，都可以在这个开发板上抢先体验到。

这个开发板也由项目官方适配了丰富外设模块、包括 GPIO、TIME、ADC、IIC、LCD、KEY、PWM 等模块的驱动都已经开发好，可以直接用 python 进行编程。

非常可惜，要是买一个Pika派就好了。

现在暂时无需下载PikaScript，直接进入下一步骤吧。

4.下载BSP代码

哪里有BSP代码呢？当然是互联网上，之前在Keil下载的Pack已经包含了标准头文件、可重定位目标文件、说明文档等。但是这是最基础的BSP代码，离我们想显示hello world，那还远远不够。

所以需要更“高级”的BSP代码，非常幸运的是，国内有两个比较好的免费资料提供网站：

• 野火产品资料下载中心 — 野火产品资料下载中心 文档 (embedfire.com)
• 正点原子资料下载中心 — 正点原子资料下载中心 1.0.0 文档

阿波罗Stm32F429本来就是正点原子的产品，因此直接下载他们全套资料，非常多，包含上百个项目例程。

选择一个合适的，就实验62 综合测试实验吧。

图4.1 选择一个合适的工程项目

在keil里面打开该工程，最好复制到一个新的文件夹里面，并且更改一个合适的文件名。

在keil导航栏，Project->Open Peoject，然后浏览到该项目文件夹内即可，一般在项目文件夹内的USER内，有绿色的keil图标显示。

导入之后，会发现，好多文件，好多代码。这些工程是已配置好的keil工程，有头文件包含路径、C源文件、静态库文件、全局宏定义、编译选项、下载选项、调试选项等，都预先配好。

图4.2 导入一个示例工程

直接编译一下，就是导航栏file、Edit、View下的几个向下箭头图标。

需要使用rebuild这个，它两个箭头在匣子里面，与众不同。

图4.3 编译按钮

然后下载到Stm32F429开发板上，下载可以直接点图4.3中的Load图标，但这个需要连接调试器才行，如Stlink，Jlink，CMSIS-DAP。

如果没有调试器，要使用串口下载，这个要考虑具体的情况，购买成品开发板商家肯定会讲解如何下载可执行目标文件。

事实上，绝大多数单片机都会内置bootloader程序，通过该程序可以使用串口，usb，can等通信接口来烧录flash。

问题是，这个烧录过程，有的可能做到一键下载，有得怕是要一系列的步骤操作后才能下载。所以这是极度依赖单片机生产厂家和售卖厂家的操作。

关键就一点，狂问卖给你的人如何烧录就行了。

5.显示hello world

激动人心的时候来了，Stm32F429在烧录新的代码启动后，进入一个可以操作的界面。

图5.1 Stm32F429的主界面

双击记事本，输入"Hello World!"。

图5.2 成功显示hello world

非常简单就显示了hello world，似乎很容易。

但是可以看看这个项目有多少C代码文件，难道随便实现点功能就要重新编译一次代码，然后下载？

这不太好，如果它能支持PikaScript，无需重新编译，别说显示"hello world"，写个游戏运行都可以。

不过中间有个拦路虎，就是BSP代码，哪些是BSP代码？为什么要写BSP代码？

这是一个过程抽象，过程抽象可以有很多层次，显然，高层次应该是Pikascript，低层次是汇编和C。但中间分水岭得看具体情况。BSP代码就是底层的过程抽象，为上面PikaScript提供统一的接口，从而屏蔽底层硬件的差异。

所以接下来的，将干掉这个拦路虎(BSP库)，用上PikaScript，享受高效率编程。

问题是，这个BSP库，可能随着项目功能的增加，会越来越多，干掉一批，又来一批。

但好消息是，有很多人写过这个BSP代码，因此去网上找就行了。

那么，接下来的任务就是先让单片机启动并且通过串口输出一个hello world，这是真正意义上的第一步，而且将使用Pikascript来调用BSP输出。

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