MicroPython的Manifest文件介绍
摘要
MicroPython除了能够从文件系统加载Python代码外,还可以把Python代码“冻结”到固件加载,这样做有几个好处:
- 代码已被预编译为字节码,无需在加载时编译Python源代码。
- 字节码可以直接从ROM(即闪存)中执行,而无需复制到内存。同样,任何常量对象(字符串、元组等)也从ROM中加载,这可以大大增加应用程序的可用内存。
- 在没有文件系统的设备上,这也是加载Python代码的唯一方法。
在开发过程中,一般不建议冻结,因为每次更新都需要重新刷新整个固件,这会大大降低开发周期,不过,有选择性地冻结一些很少变化的依赖项(如第三方库)还是很有用的。
“manifest”本身也是Python文件,列出了要冻结到固件的其他Python文件,会在构建的时候解释执行。通常情况下,可以将manifest文件作为电路板定义的一部分来编写,当然也可以编写一个独立的manifest文件,将其与现有的电路板定义一起使用。
manifest文件可以定义对microropython-lib
库和文件系统中的Python文件的依赖关系,也可以定义对其它manifest文件的依赖关系。
编写 manifest 文件
manifest文件是一个包含一系列函数调用的Python文件。请参阅下面定义的可用函数。
manifest文件中使用的任何路径都可以包含以下变量。这些变量都解析为绝对路径。
$(MPY_DIR)
- MicroPython 仓库的路径。$(MPY_LIB_DIR)
- microropython-lib子模块的路径。最好使用require()
。$(PORT_DIR)
- 当前端口的路径(例如ports/stm32
)$(BOARD_DIR)
- 当前板子的路径(例如ports/stm32/boards/PYBV11
)
自定义manifest文件不应放在MicroPython主资源库中,而是应该把它们与项目的其余部分一起进行版本控制。
通常情况下,用于编译固件的manifest需要包含端口manifest,其中可能包括电路板运行所需的冻结模块。如果只想在现有电路板上添加其他模块,则应包含电路板manifest(这反过来又会包含端口manifest)。
使用自定义manifest构建
可以在 make 命令行中指定manifest:
$ make BOARD=MYBOARD FROZEN_MANIFEST=/path/to/my/project/manifest.py
这适用于所有的端口, 包括基于CMake的端口(如 esp32、 rp2),Makefile包装器会将其传递给CMake联编。
为板子定义添加manifest
对于自定义的电路板定义,可以让它自动包含自定义的manifest。在基于 make 的 port(大多数 port)中,在 mpconfigboard.mk 中设置 FROZEN_MANIFEST 变量。
FROZEN_MANIFEST ?= $(BOARD_DIR)/manifest.py
在基于 CMake 的 port(如 esp32、rp2)上,请使用 mpconfigboard.cmake
set(MICROPY_FROZEN_MANIFEST ${MICROPY_BOARD_DIR}/manifest.py)
高级函数
注意:可以在各种函数中设置opt
关键字参数,它控制着交叉编译器使用的优化级别。请参见micropython.opt_level()。
package(package_path, files=None, base_path=‘.’, opt=None)
相当于将 "package_path "目录复制到设备上(冻结代码除外)。
最简单的例子是冻结当前目录中的软件包 “foo”:
package("foo")
将递归包含 foo 中的所有 .py 文件,并冻结为 foo/**/*.py
:
如果软件包与manifest文件不在同一目录下,则使用 base_path
:
package("foo", base_path="path/to/libraries")
上面的路径也可以使用变量,如:base_path
中的$(PORT_DIR)
。
要限制使用软件包中的某些文件,可以使用files
(注意:路径应相对于软件包):package("foo", files=["bar/baz.py"])
。
module(module_path, base_path=‘.’, opt=None)
把单个 Python 文件作为模块。
如果文件在当前目录下,则可以:
module("foo.py")
或者,使用 base_path 指定文件位置:
module("foo.py", base_path="src/drivers")
可以使用上述变量,如base_path
中的$(PORT_DIR)
。
require(name, unix_ffi=False)
从 micropython-lib 请求软件包名称(及其依赖包)。
要使用 unix-ffi 目录中的模块,可选择指定 unix_ffi=True
。
include(manifest_path)
包含其他manifest。
通常,用于编译固件的manifest需要包括端口manifest,其中可能包括电路板运行所需的冻结模块。
manifest参数可以是字符串(文件名)或字符串迭代。
相对路径是根据当前manifest文件解析的。
如果路径指向一个目录,则隐式包含该目录中的 manifest.py 文件。
可以在 manifest_path
中使用变量,如 $(PORT_DIR)
。
metadata(description=None, version=None, license=None, author=None)
定义此manifest文件的元数据。这对 microropython-lib 软件包的manifest非常有用。
低级函数
为完整起见,我们对这些函数进行了记录,但除了 freeze_as_str
外,所有功能都可以通过高级函数访问。
freeze(path, script=None, opt=0)
指定的冻结路径,并自动判断其类型。.py
脚本将先编译为 .mpy
文件,然后冻结,而 .mpy
文件将直接冻结。
path
必须是一个目录,也就是开始搜索文件的基本目录。导入生成的冻结模块时,模块名称将从 path
后开始,也就是说,模块名称中不包括 path
。
如果 path
是相对路径,则解析为当前的 manifest.py。
如果 script
为 “None”,路径中的所有文件都将被冻结。
如果 script
是可迭代的,则freeze()
会在可迭代的所有条目上调用(使用相同的path
和oppt
)。
如果 script
是字符串,那么它将指定要冻结的文件或目录,并且可以包括文件或最后一个目录之前的额外目录,文件或目录将在 path
中搜索。如果 script
是一个目录,那么该目录中的所有文件都将被冻结。
opt
是编译 .py
到 .mpy
时传递给 mpy-cross
的优化级别。这些级别在 microropython.opt_level() 中描述。
freeze_as_str(path)
以字符串形式冻结给定path
和其中的所有 .py
脚本,并在导入时进行编译。
freeze_as_mpy(path, script=None, opt=0)
首先将 .py
脚本编译成 .mpy
文件,然后冻结输入的 .mpy
文件。有关参数的详细信息,请参阅 freeze()
。
freeze_mpy(path, script=None, opt=0)
冻结.mpy
文件。参数可以参考freeze()
。
举例
要冻结当前目录下的单个文件,并可以import mydriver
:
module("mydriver.py")
冻结当前目录下 "mydriver "子目录中的文件目录,并可以import mydriver
:
package("mydriver")
冻结 microropython-lib 中的 "hmac "库:
require("hmac")
一个完整的PYBD_SF2
电路板自定义 manifest.py
文件示例:
# 包含电路板缺省的manifest.
include("$(BOARD_DIR)/manifest.py")
# 添加一个自定义驱动
module("mydriver.py")
# 从micropython-lib添加aiorepl
require("aiorepl")
然后就可以用:
$ cd ports/stm32
$ make BOARD=PYBD_SF2 FROZEN_MANIFEST=~/src/myproject/manifest.py
请注意,大多数板卡都没有自己的 manifest.py
,而是直接使用 port 的 manifest.py
,在这种情况下manifest应该用include("$(PORT_DIR)/boards/manifest.py")
替代。
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