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lyon 2021-08-02 14:03:07 +08:00
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@ -0,0 +1,238 @@
# 使用mimiscript为你的mcu轻松添加面向对象脚本支持
## abstrict
mimiscript是一个使用c语言写成的脚本支持库可以非侵入地为mcu提供对象化的脚本支持。
mimiscript能够在完全不修改原本工程代码的情况下非侵入性将c语言的函数以及变量绑定到脚本对象上可以直接使用脚本调用。
mimiscript默认支持python语法绑定也可以支持typescript语法绑定。
## 1.introduction
在嵌入式开发的IOT、智能终端等应用场景中脚本开发是一个方便快捷的解决方案。
说到嵌入式使用脚本语言开发可能首先想到的就是micropythonmicropython可以让工程师使用脚本语言python进行mcu开发极大地降低了开发门槛。
但是使用micropython开发能够直接使用的开发板并不多为没有现成micropython固件的mcu移植micropython显然也是一件工程浩大且门槛很高的工作。
python的运行效率较低在资源紧缺的mcu中显得尤为明显而且使用python开发难以充分利用mcu的中断、dmp等硬件特性。在高实时性的信号处理、数据采集、实时控制等应用中python难以成为真正落地于生产环境。
就目前而言在mcu开发中占80%左右的开发仍然是使用c语言c++也仅占不到20%。
但是无疑脚本语言的便利性是非常明显的。
在IOT领域中服务器端的开发者往往熟悉python和JavaScript等支持面向对象的脚本语言如果能够直接用脚本语言调用mcu的功能那么也将达到降低开发难度的效果。
也就是说使用c语言进行mcu嵌入式开发又向上位机或者服务器提供面向对象的脚本语言调用接口不就可以兼顾mcu运行效率和开发效率了吗
本文介绍的mimisciprt库正是可以起到这样的作用。
mimiscrpit库可以为c语言开发的mcu工程提供面向对象的脚本语言调用接口。mimiscript有以下几个特点
1. 支持裸机运行可运行于内存40Kb以上的mcu中如stm32f103esp32。
2. 支持跨平台可运行于linux环境。
3. 仅使用C标准库尽可能的结构清晰尽我所能几乎不使用宏。
## 2. 用mimiscript点一个灯
鲁迅曾说过“点灯是嵌入式领域的hellow world”。
那我们就以点灯为例看一看mimiscript如何为mcu提供对象化的脚本支持。
我们以STM32的HAL库为例假设在管脚PA8上连接了一个LED灯我们称之为LED1PA8拉高时灯亮拉低时灯灭。
那么使用下面的c语言代码就可以点亮灯LED1
``` c
HAL_GPIO_WritePin(GPIOA,GPIO_PIN_8,SET);
```
但是我们希望使用如下的面向对象的脚本语言优雅地点灯:
``` python
LED1.on()
```
下面我们看看如何使用mimiscript实现这个需求。
1. 编写一个on()函数。这个函数将会被作为一个方法注册到脚本对象里面注册之后就不会再由开发者在c语言开发中调用了只会在脚本运行时被脚本解释器调用。
on()函数的入口参数有self和args其中self是对象的指针args是参数列表args内部基于链表可以传入任意个数、任意类型的参数。
在mimiscript中所有被绑定为方法的函数都使用这两个入口参数。
``` c
void on(MimiObj *self, Args *args)
{
HAL_GPIO_WritePin(GPIOA,GPIO_PIN_8,SET);
}
```
2. 然后编写LED1对象的构造器。
构造器的入口参数是args用于传入初始化对象所需的参数返回的是一个脚本对象所有的脚本对象都使用MimiObj结构体。
class_defineMethod用于将编写的c语言函数绑定为脚本对象的方法。
class_defineMethod的第一个入口参数是对象指针第二个参数是绑定的接口定义第三个入口参数是被绑定函数的函数指针。
``` c
MimiObj * New_LED1(Args *args)
{
// 继承自MimiObj基本类
MimiObj *self = New_MimiObj(args);
// 为LED1对象绑定on()方法
class_defineMethod(self, "on()", on);
return self;
}
```
3. 创建对象并监听串口的输入数据。当获得整行数据后直接当作脚本执行。
``` c
int uartReciveOk; //串口单行接收完成的标志位
char uartReciveBuff[256];// 串口接收到的单行数据
int main()
{
// 硬件的初始化代码略
// 创建根对象
MimiObj *root = newRootObj("root",New_MimiObj_sys);
// 新建LED1对象LED1对象会挂载在root对象下
obj_newObj(root, "LED1", New_LED1);
while(1)
{
// 串口已经接收到单行数据
if(uartReciveOk)
{
// 执行串口输入的单行数据
obj_run(root, uartReciveBuff);
// 清除串口接收标志位
uartReciveOk = 0;
}
}
}
```
4. 这时只要向mcu的串口发送``` led.on()```,灯就亮了~
## 3. 用mimiscript实现一个加法函数。
上面的例子中的方法没有输入输出下面的例子中我们会定义一个test类并为test类添加一个add函数实现加法功能。
``` c
#include "sysObj.h"
/*
被绑定的方法
self 是对象指针,指向执行方法的对象
args 是参数列表,用于传入传出参数
(所有被绑定的方法均使用此形参)
*/
void add(MimiObj *self, Args *args)
{
/*
参数传递
从参数列表中取出输入参数val1和val2
*/
int val1 = args_getInt(args, "val1");
int val2 = args_getInt(args, "val2");
/* 实现方法的功能 */
int res = val1 + val2;
/* 将返回值传回参数列表 */
method_returnInt(args, res);
}
/*
定义测试类的构造器,一个构造器对应一个类
通过构造器即可新建对象
args是构造器的初始化参数列表
MimiObj*是新建对象的指针
(所有构造器均使用此形参)
*/
MimiObj *New_MimiObj_test(Args *args)
{
/*
继承sys类
只需要直接调用父类的构造器即可
*/
MimiObj *self = New_MimiObj_sys(args);
/*
为test类绑定一个方法支持重载
1.入口参数self对象指针指向当前对象
2.传入的第二参数是被绑定方法的接口定义
此处使用typescript语法简单的修改即可支持python格式
3.传入的第三个参数是被绑定方法的函数指针
*/
class_defineMethod(self, "add(val1:int, val2:int):int", add);
/* 返回对象 */
return self;
}
void main()
{
/*
新建根对象对象名为“sys”
传入对象名和构造器的函数指针
*/
MimiObj *sys = newRootObj("sys", New_MimiObj_sys);
/*
新建test对象
test对象作为子对象挂载在sys对象下对象树
*/
obj_newObj(sys, "test", New_MimiObj_test);
/*
运行单行脚本。
因为test对象挂在在sys对象下
因此可以通过test.add调用test对象的方法
运行后会动态新建res属性该属性属于sys对象
*/
obj_run(sys, "res = test.add(val1 = 1, val2 = 2)");
/*
(也支持 "res = test.add(1, 2)"的调用方式)
*/
/* 从sys对象中取出属性值res */
int res = obj_getInt(sys, "res");
/*
析构对象
所有挂载在sys对象下的子对象都会被自动析构
本例中挂载了test对象因此在析构sys对象前
test对象会被自动析构
*/
obj_deinit(sys);
/* 打印返回值 res = 3*/
printf("%d\r\n", res);
}
```
# 结构摘要:
## 1.数据结构 mimidata
datamemory内存管理
datalink非侵入式双向链表
dataArg数据容器支持int、float、string、object类型和自定义类型
dataArgs基于双向链表的数据列表常用作动态参数列表并用来存储对象的属性和方法
dataSting字符串处理
## 2.对象支持 (mimiObject)
dataObject对象构造、对象析构、对象树、创建属性、绑定属性、绑定方法、python接口绑定、python接口解析
## 3.命令行交互层 (mimishell)
mimiSH用于调用python接口
## 4.基于发布-订阅模型的事件机制mimiEvnet
支持同步事件回调
## 5.单元测试 (mimitest)
几乎完全覆盖的单元测试