概述

站内移植LUA多数是使用C函数调用LUA，并没有移植REPL交互端口
本文将REPL也移植进去，做了简单的适配

LUA源码使用标准C库函数，如fgets，fwrite等，在嵌入式环境中要使用fgets，fwrite等C库函数，需要做的工作就是重定向。

本文重定向了STDIN和STDOUT数据流到J-Link RTT Viewer，可以通过 RTT Viewer向LUA虚拟机进行交互。
在这里插入图片描述

环境

MCU：STM32F407, 192KB RAM, 1MFLASH。建议运行平台至少有256KBRAM，256KB的FLASH，否则加载lib的时候会爆内存或者FLASH。
KEIL：527
编译器：AC6

准备工程

从https://www.lua.org/download.html网站下载LUA源码，在KEIL中新建一个LUA文件夹，将所有文件添加到里面。luac.c不要添加进去，这个文件是用来编译lua脚本的，我们不需要。

准备SEGGER RTT打印相关文件

新建一个空文件syscall.c，后面的C库系统调用函数我们会写入到此文件中。

处理好所有文件的头文件，包含路径问题。
在这里插入图片描述

对接C库系统调用函数

以下函数的编写参考了如下资源

  • <rt_sys.h>文件定义了函数头文件，里面还有函数功能和返回值的描述
  • Arm® C and C++ Libraries and Floating-Point Support User Guide：一些函数描述

主要实现了

  • 关闭半主机模式
  • _sys_open：打开文件，返回STDIN，STDOUT，STDERR的文件描述符，，普通文件流不处理
  • _sys_write：写文件，向STDOUT写入的数据流流向SEGGER RTT，普通文件流不处理
  • _sys_read：读文件，SEGGER RTT读取的数据流向STDIN，普通文件流不处理、
  • _sys_istty：判断文件描述符是否为终端
  • time：事件相关的函数，对接的是hal_gettick,返回系统上电运行了多少ms
#include <rt_sys.h>
#include <stdio.h>
#include <string.h>
#include <time.h>

#include "SEGGER_RTT.h"
#include "main.h"

//关闭半主机模式
/********************************************************************************/
#if defined(__clang__)
    __asm(".global __use_no_semihosting\n\t");
#elif defined(__CC_ARM)
    #pragma import(__use_no_semihosting)
#endif

#define STDOUT      0x00000001
#define STDIN       0x00000002
#define STDERR      0x00000003 

const char __stdin_name[]  = "STDIN";
const char __stdout_name[] = "STDOUT";
const char __stderr_name[] = "STDERR";

FILEHANDLE _sys_open(const char *pcFile, int openmode)
{
    if(0 == strncmp(pcFile, __stdin_name,  strlen(__stdin_name)))  return STDIN;
    if(0 == strncmp(pcFile, __stdout_name, strlen(__stdout_name))) return STDOUT;
    if(0 == strncmp(pcFile, __stderr_name, strlen(__stderr_name))) return STDERR;
    
    //pcFile    :文件路径
    //openmode  :文件打开模式
    //返回值    :文件描述符
    return 0;
}

int _sys_close(FILEHANDLE fh)
{
    return 0;
}

int _sys_write(FILEHANDLE fh, const unsigned char * buf, unsigned len, int mode)
{
  if (fh == STDOUT){
    SEGGER_RTT_Write(0, (const char*)buf, len);		
    return 0;
  }
  return 0;
}

int _sys_read(FILEHANDLE fh, unsigned char * buf, unsigned len, int mode)
{
//读取一行数据，回车结束。读取完毕之后在字符串末尾添加结束符
  static int count_p = 0;
  if (fh == STDIN){
    count_p = 0;
    buf[count_p] = SEGGER_RTT_WaitKey();
    while(buf[count_p] != '\n')
    {
      count_p++;
      buf[count_p] = SEGGER_RTT_WaitKey();
    }
    buf[count_p + 1] = '\0';
    return 0;
  }
  return 0;  //EOF
}

void _ttywrch(int ch)
{
  fputc(ch, stdout); // stdout
  fflush(stdout);
}

int _sys_istty(FILEHANDLE fh)
{
  return (fh==STDIN || fh==STDOUT || fh==STDERR);  
}

int _sys_seek(FILEHANDLE fh, long pos)
{
  return 0;    
}

int _sys_ensure(FILEHANDLE fh)
{
  return 0;    
}

long _sys_flen(FILEHANDLE fh)
{
  return 0;    
}

int _sys_tmpnam(char * name, int sig, unsigned maxlen)
{
  return 0;
}

void _sys_exit(int returncode)   /* never returns */
{
}

char *_sys_command_string(char * cmd, int len)
{
  return 0;    
}
int remove(const char *filename)
{
  return 0;    
}
int system(const char *string)
{
  return 0;     
}
int rename(const char *old, const char *new)
{
  return 0;
}
time_t time(time_t *timer)
{
  return HAL_GetTick();
}
clock_t clock(void)
{
  return 0;  
}

修改LUA源码

LUA源码中操作行数据使用fgets和puts，这个函数我的对接始终有问题，这里更改为fread和fwrite函数
在luaconf.h末尾添加如下代码

/* =================================================================== */

/*
** Local configuration. You can use this space to add your redefinitions
** without modifying the main part of the file.
*/
#define LUA_MAXINPUT                128
#define lua_readline(L,b,p)         ( fread(b, 1, LUA_MAXINPUT, stdin) != 0)
#define lua_initreadline(L)         ( (void)L              )
#define lua_saveline(L,line)        { (void)L; (void)line; }
#define lua_freeline(L,b)           { (void)L; (void)b;    }

#define lua_writestring(s,l)        fwrite(s, 1, l, stdout)
#define lua_writeline()             fwrite("\n", 1, 1, stdout)
#define lua_writestringerror(...)   printf(__VA_ARGS__)

lua.c中已经有一个main函数，我们需要将这个main函数改名为lua_main，在keil中的main函数调用lua_main来启动LUA

int lua_main (int argc, char **argv) {	//修改函数名
  int status, result;
  lua_State *L = luaL_newstate();  /* create state */
  if (L == NULL) {
    l_message(argv[0], "cannot create state: not enough memory");
    return EXIT_FAILURE;
  }
  lua_gc(L, LUA_GCSTOP);  /* stop GC while building state */
  lua_pushcfunction(L, &pmain);  /* to call 'pmain' in protected mode */
  lua_pushinteger(L, argc);  /* 1st argument */
  lua_pushlightuserdata(L, argv); /* 2nd argument */
  status = lua_pcall(L, 2, 1, 0);  /* do the call */
  result = lua_toboolean(L, -1);  /* get result */
  report(L, status);
  lua_close(L);
  return (result && status == LUA_OK) ? EXIT_SUCCESS : EXIT_FAILURE;
}

lua .h中增加lua_main的函数声明

int lua_main (int argc, char **argv);

启动LUA虚拟机

main函数中，增加如下代码
这里我们要给lua_main 传递两个假参数，如下

  int   fake_argc = 1;
  char *fake_argv = NULL;
  lua_main (fake_argc, &fake_argv);

启动

启动前要先配置好RTT VIEWER，复位启动即可.
测试指令如下

  < _VERSION
  < print("hello world")
  < print("abc".."666")
  < print("system run "..os.time().." msec")

在这里插入图片描述
错误指令和提示如下

  < print("system run "..XXX.time().." msec")

在这里插入图片描述

自建C库

流程

自建C语言库，实现延时和LED控制

在linit.c中，lua定义了顶层lib库, 并且在后面的函数中加载了所有lib。
库中第一个参数是库名称，第二个参数是对应的库打开函数。

static const luaL_Reg loadedlibs[] = {
  {LUA_GNAME, luaopen_base},
  {LUA_LOADLIBNAME, luaopen_package},
  {LUA_COLIBNAME, luaopen_coroutine},
  {LUA_TABLIBNAME, luaopen_table},
  {LUA_IOLIBNAME, luaopen_io},
  {LUA_OSLIBNAME, luaopen_os},
  {LUA_STRLIBNAME, luaopen_string},
  {LUA_MATHLIBNAME, luaopen_math},
  {LUA_UTF8LIBNAME, luaopen_utf8},
  {LUA_DBLIBNAME, luaopen_debug},
  {NULL, NULL}
};

我们打开一个函数看一下，可以看到它使用luaL_newlib创建了子lib pk_funcs， pk_funcs中定义了lua中的函数名称和函数声明。

LUAMOD_API int luaopen_package (lua_State *L) {
  createclibstable(L);
  luaL_newlib(L, pk_funcs);  /* create 'package' table */
  createsearcherstable(L);
  ···

static const luaL_Reg pk_funcs[] = {
 {"loadlib", ll_loadlib},
 {"searchpath", ll_searchpath},
 /* placeholders */
 {"preload", NULL},
 {"cpath", NULL},
 {"path", NULL},
 {"searchers", NULL},
 {"loaded", NULL},
 {NULL, NULL}
};

我们需要做的就是先在顶层lib中增加我们自己的lib名称”HAL“，增加自己的lib打开函数luaopen_hal，之后再创建一个子lib HAL_lib，在子lib中定义函数名称和声明即可。
在这里插入图片描述

//增加自定义顶层lib
extern int luaopen_hal(lua_State *L);
/*
** these libs are loaded by lua.c and are readily available to any Lua
** program
*/
static const luaL_Reg loadedlibs[] = {
  {LUA_GNAME, luaopen_base},
  {LUA_LOADLIBNAME, luaopen_package},
  {LUA_COLIBNAME, luaopen_coroutine},
  {LUA_TABLIBNAME, luaopen_table},
  {LUA_IOLIBNAME, luaopen_io},
  {LUA_OSLIBNAME, luaopen_os},
  {LUA_STRLIBNAME, luaopen_string},
  {LUA_MATHLIBNAME, luaopen_math},
  {LUA_UTF8LIBNAME, luaopen_utf8},
  {LUA_DBLIBNAME, luaopen_debug},
  {"HAL", luaopen_hal},
  {NULL, NULL}
};

//增加自己的lib打开函数luaopen_hal，之后再创建一个子lib HAL_lib，在子lib中定义函数名称和声明
static int LUA_HAL_GPIO_Write(lua_State *L)
{
  int r = (luaL_checkinteger(L, 1) == 0);
  HAL_GPIO_WritePin(LED1_GPIO_Port, LED1_Pin, r ? GPIO_PIN_SET:GPIO_PIN_RESET);
  return 0;
}
static int LUA_HAL_delay(lua_State *L)
{
  HAL_Delay(luaL_checkinteger(L, 1));
  return 0;
}
static const struct luaL_Reg HAL_lib[] = {
  {"delay",     LUA_HAL_delay},
  {"led",       LUA_HAL_GPIO_Write},   
  {NULL,        NULL}
};

int luaopen_hal(lua_State *L)
{
  luaL_newlib(L, HAL_lib);
  return 1;
}

测试

 HAL
 HAL.delay
 HAL.led
 while(1) do  HAL.delay(1000) HAL.led(1) HAL.delay(1000) HAL.led(0) end

在这里插入图片描述
最后一个测试中，LED应该开始闪烁

TODO&其他

工程参考：https://gitee.com/nwwhhh/stm32f407
TODO：对接文件函数，调用本地文件

在这里插入图片描述

# lua # stm32 # 交互
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