Schmartwatch [15]: Python Support

Vor einige Jahren wurde Python auf Mikrocontrollern portiert. Damit ist die Programmierung von embedded Applikationen wesentlich einfacher und schneller möglich. Applikationslogik kann auf dem PC getestet werden, bevor sie auf das Target gespielt wird. Testen ist auf dem PC auch wesentlich einfacher und schneller als auf der echten Hardware. Somit spricht eigentlich nichts dagegen, Python auch für die Schmartwatch zu bauen.

Eine funktionierende Schmartwatch mit flexibler Leiterplatte ist leider immer noch nicht komplett bestückt. Das liegt einerseits daran, dass auf den flexiblen Leiterplatten der DCDC Konverter, (6 Bällchen, 2×3 mm) sehr schlecht bestückbar ist, andererseits aber auch daran, dass ich auf noch keiner manuell gelöteten Platte das Funkmodul ansprechen konnte. Diese Tatsache verzögert alles auf eine ungewisse Zeit, bis ich den Prozess der Lötung unter Kontrolle habe. Genügend Bauteile habe ich, es fehlt lediglich die Zeit für langwierige Versuche. In der Zwischenzeit habe ich mich mit einem anderen Aspekt des Projekts beschäftigt. Wir versuche also diesmal den Python Interpreter in der Micropython nRF52 Variante auf der Schmartwatch zu installieren.

Code downloaden

Dazu Klonen wir das Projekt aus dem Github Repository, laden die Module und starten den Prozess.

$ git clone https://github.com/micropython/micropython.git micropython
$ cd micropython
$ git submodule update --init
$ make -C mpy-cross

Jetzt baut das Projekt einmal komplett durch, das dauert einige Zeit. Wenn das Grundsystem steht, wechseln wir in den Pfad mit der nRF Portierung.

$ cd ports/nrf/
$ make

Wenn es hier zu einem Fehler kommt, ist wahrscheinlich der arm-gcc nicht installiert. Wie das geht kann man zum Beispiel hier nachlesen.

Standartmäßig wird die Portierung für das PCA10040 Board gebaut, darauf befindet sich ein nRF52832, also genau der Chip, der auch auf der Schmartwatch das Sagen hat. Somit ist eigentlich schon alles erledigt und mit einem simplen flash Befehl kann der Chip programmiert werden.

$ make flash

Code anpassen

Die Platformspezifischen Konfigurationen befinden sich in dem Ordner boards/pca10040, also kopieren wir diesen

$ cd boards
$ cp pca10040 schmartwatch -r

Hier kann die Modulauswahl und Pinbelegung angepasst werden. Dazu bearbeiten wir die mpconfigboard.h entsprechend der Schmartwatch Konfiguration

#define MICROPY_HW_BOARD_NAME       "Schmartwatch"
#define MICROPY_HW_MCU_NAME         "NRF52832"
#define MICROPY_PY_SYS_PLATFORM     "nrf52-DK"

#define MICROPY_PY_MACHINE_UART     (0)
#define MICROPY_PY_MACHINE_HW_PWM   (1)
#define MICROPY_PY_MACHINE_HW_SPI   (1)
#define MICROPY_PY_MACHINE_TIMER    (1)
#define MICROPY_PY_MACHINE_RTCOUNTER (1)
#define MICROPY_PY_MACHINE_I2C      (1)
#define MICROPY_PY_MACHINE_ADC      (1)
#define MICROPY_PY_MACHINE_TEMP     (1)
#define MICROPY_PY_RANDOM_HW_RNG    (1)

#define MICROPY_HW_HAS_LED          (1)
#define MICROPY_HW_LED_COUNT        (1)
#define MICROPY_HW_LED_PULLUP       (0)

#define MICROPY_HW_LED1             (8) // Frontlight LED

// SPI0 config
#define MICROPY_HW_SPI0_NAME        "SPI0"
#define MICROPY_HW_SPI0_SCK         (27)
#define MICROPY_HW_SPI0_MOSI        (25)

#define MICROPY_HW_PWM0_NAME        "PWM0"
#define MICROPY_HW_PWM1_NAME        "PWM1"

#define HELP_TEXT_BOARD_LED         "1"

Somit haben wir die Bedingungen geschaffen, die Basisfunktionen der Schmartwach nutzen zu können. Jetzt müssen wir den Kompiliervorgang noch für unsere Hardware durchführen, das geht auch wieder mit make.

$ make BOARD=schmartwatch

Das nächste mal betrachten wir, wie der Code dann auf der Schmartwatch sinnvoll einsetzbar ist, denn es gibt zum Beispiel keine UART, die über die Schmartwatch nach außen geschaltet ist. Wir müssen also das Projekt so bearbeiten, dass es die REPL anstatt über die UART Peripherie über Semihosting ausgibt.

Nicht noch ein GIT-Client

Vor ein paar Jahren hatte ich ein Bash-Skript geschrieben um git-Repositories automatisiert zu aktualisieren, also ein git pull auf dem aktuell ausgecheckten Branch des Repositories.
Das Skript funktioniert mit einer Textdatei in der die Pfade zu den Repositories angegeben sind und aktualisiert diese, sofern keine Konflikte vorhanden sind.
Die Ausgabe der Informationen welche Repositories überprüft werden und welche aktualisiert wurden, werden nicht nur über das Terminal angezeigt, sondern auch in einer Log-Datei gespeichert. Dieses Log kann entweder immer wieder neu erzeugt werden bei jedem Aufruf des Skripts oder als fortlaufende Datei.

Um mich in Python einzuarbeiten hatte ich im Anschluss einen Wrapper für das Bash-Skript implementiert, mit welchem man die Repository-Liste zur Aktualisierung bearbeiten kann (Reposietories hinzuügen oder entfernen) und in einem Shell-Modus läuft. Zusätzlich kann das Python-Program das Bash-Skript aufrufen, die Log-Infos der Repositories anzeigen und ein neues Terminal-Fenster mit dem Pfad eines gewünschten Repository öffnen (zumindest für die gängigsten Unix-Terminal-Programme). Letzte Funktion hat den Zweck einfach zwischen den Repositories wechseln zu können und git per CLI zu bedienen.
Da das Python-Programm im Shell-Modus läuft, habe ich zusätzlich eine Auto-Komplettierung für Repositories und Befehle implementiert.
Das Bash-Skript sowie das dazugehörige Python-Programm sind auf Github veröffentlicht und über die Jahre gab es doch den Einen oder Anderen clone des Projekts. Darüber freue ich mich auch, aber ich habe bisher leider keine Rückmeldung zur Nutzbarkeit erhalten.

Nun ist es so, dass ich persönlich kein großer Fan von Python bin und habe daher beschlossen ein C-Programm zu implementieren, dass die Funktionalitäten des ursprünglichen Bash-Skripts und des Python-Programms beinhaltet.
Das neue Programm kann als Terminal-Befehl, im Shell-Modus und mit einem Terminal-UI (ncurses) ausgeführt werden. Zusätzlich sollen weitere grundlegende Funktionalitäten implementiert werden um einen git-Client zu erhalten.
Der größte Unterschied stellt wohl die Art und Weise wie mit git von den Programmen aus interagiert wird dar. Während beim Bash-Skript und dem Python-Programm die git-Befehle als Systembefehle in einem Subprozess ausgeführt werden, soll das bei der C Implementierung mittels API funktionieren. Dazu verwende ich libgit2.
Über den aktuellen Status und die Implementierungsdetails gehe ich in Folgebeiträgen ein. Veröffentlich wird das Projekt auf Github, wenn ich die ursprüngliche Funktionalität fertig implementiert habe, also die Auto-Aktualisierung von Repositories in einer Liste.
Aktuell trägt das Projekt noch den unkreativen Namen gitmanager, aber ich denke über eine Umbenennung in yagcl (Yet Another Git CLient) oder nagcl (Not Another Git CLient) nach. Für kreative Vorschläge bin ich offen (bitte nicht Git McGitFace).

Links: