python移植到arm的單板
python移植到arm的單板
2017年09月22日 09:05:55 mania_yan 閱讀數：3068
注：下文的CSU是我們一個嵌入式單板的名稱。
1 前言
作者的話：
本人非常喜歡python，一直夢想可以移植到CSU中。但是python誕生之初並沒有想到要應用在嵌入式領域，因此，python的交叉編譯比較複雜。python的交叉編譯花費了我一些時間進行摸索，這篇文章是在查閱了N多資料，進行了N多嘗試後成功的，就在想徹底放棄的時候，NEVER GIVE UP的信念讓我進行前進，而恰恰是這前進的一步，轉暗為明，相繼研究出來CSU的NFS與CSU的Python！這是讓自己非常振奮的！
2 交叉編譯
這裡以python2.7.6進行陳述。
下載python的linux版本原始碼包，解壓到/opt中。
2.1 更新虛擬機器上的python版本
為了最大的穩定性，建議更新虛擬機器上的版本與交叉編譯的版本一致。由於下載的原始碼包版本肯定是最新的，因此，順便更新一下虛擬機器的python版本也是一件好事。
傳統三部曲。
./configure
make
make install
2.2 配置arm的configure
由於原始碼包需要生成pc版的python和arm版的python，因此，需要隔離開，這個非常關鍵。
pc版採用原有路徑，不改變。
arm則在原始碼包下
mkdir arm_build
由於configure會在當前目錄下生成Makefile等檔案，因此，不能在原始碼包下直接configure，必須在arm_build裡執行。這點非常重要。
cd arm_build
由於交叉編譯中，需要明確如下兩個變數的值，因此，這裡必須人工定義。ptmx就是虛擬串列埠的意思，由於我的單板以後要用到這個，因此，設為yes。
設為no一樣是可以的。
echo ac_cv_file__dev_ptmx=yes > config.site
echo ac_cv_file__dev_ptc=yes >> config.site
export CONFIG_SITE=config.site
建好arm版python要安裝到的資料夾。
arm_install=/opt/arm_python
mkdir $arm_install
configure如下：
../configure --host=arm-none-linux-gnueabi --build=i686-linux-gnu --target=arm-none-linux-gnueabi --disable-ipv6 --prefix=$arm_install --enable-shared --silent
其中，arm的gcc採用2011版本；
由於ipv6支援有問題，因此，必須關閉；
--silent去掉configure過程中的垃圾資訊，只輸出warning及以上的關鍵資訊，我特別喜歡這個。
--build是必須填的，怎麼知道這個build資訊呢，最簡單的方法就是
gcc –v
裡面會有gcc的configure資訊，裡面就有--build的資訊，複製過來就萬無一失。
--target其實可以不寫，系統可以猜出來的，但這裡還是寫上。
2.3 pgen準備
這個非常關鍵。
在configure之後make或make Parsr/pgen。
可以在arm_build的Parser資料夾裡發現pgen這個執行檔案，它是python的語法分析器之類東西，但問題來了。
這個東西是不能用的，因為是交叉編譯版本的pgen，在虛擬機器下用不了。
最簡單的解決方法如下：
回到原始碼包路徑
cd ../
生成pc版本的pgen
make Parser/pgen
複製到arm_build的Parser裡面
cd arm_build
cp ../Parser/pgen Parser
下面這一步非常關鍵而且非常巧妙
touch –t 12312359 Parser/pgen
意思是：將pgen檔案的日期改為今年的最後一分鐘生成的。
為什麼需要這一步？
很簡單：
因為，arm版python在make時，會生成它的pgen，就會把剛才複製過來的給替換掉了，改了未來的時間，就會忽略跳過，非常巧妙的技巧！
2.4 make && make install
現在可以make（或make python）了。
我喜歡加上--silent，這樣可以減少很多垃圾資訊。
make完成後，注意：
這裡，使用make install一般會出錯，顯示缺失_struct的型別錯誤。
使用make -i install 才能搞定。
-i 就是ignore錯誤的意思，繼續前進。這裡可能的問題是：前面需要某模組，但是install中卻在後面才安裝這個模組，導致了前面找不到模組的錯誤，其實，整個完成後，是完整的。
這一招對這種時序問題，或install中出現的時序問題比較難解決時，能幫上大忙。
現在，檢視/opt/arm_python這個安裝目錄，可以發現已經有相關python檔案了。
3 第三方庫
python容易使用的一大特點就是自由開放的庫很多，官方不可能全部納入自己的標準庫中，因此，安裝自己需要的第三方庫是必要的。
舉例：
這裡安裝第三方xlrd庫，這個庫可以非常方便的讀取excel檔案的內容，即使不在windows下，即使沒有安裝excel，也可以，而且速度非常的快。
下載原始碼包後解壓，cd到那個路徑下。
python setup.py install
就可以完成第三方庫的安裝了。這裡的install其實就是包括build和install。
對於虛擬機器，會安裝到
/usr/local/lib/python3.3/site-packages
第三方庫基本預設安裝在site-packages裡。
那如何安裝到我們的arm的python裡呢。
很簡單：
python setup.py install --prefix=/opt/arm_python
(預設情況下，這個字首為/usr/local/)
如果沒有正確安裝，當程式需要這個庫時，會報找不到模組的error。
4 應用
由於python的庫檔案很大，直接拷貝到CSU是不現實的。裁剪庫也很麻煩，而且消弱了功能。因此，這裡採用NFS。python的bin、lib等檔案，以及自己編寫的程式碼檔案都放在虛擬機器上。CSU通過NFS使用python即可。
CSU側：
mkdir /mnt/python
mount –o nolock 10.9.102.23:/opt/arm_python /mnt/python
在/etc/profile裡
在export PATH一行後面加入
:/mnt/python/bin
在export LD_LIBRARY_PATH 一行後面加入:/mnt/python/lib
這樣就可以使用python了。
python –V就可以看到python的版本資訊了。
python回車後
就可以進入python的shell了，可以在命令中輸入python語句。
由於這個CSU上的python的shell非常不好用，打錯字無法修正，⊙﹏⊙b汗，因此，我一般都在虛擬機器上寫程式碼，CSU上執行就行了。（注，python的shell退出方式是輸入exit()指令）
例如：
mkdir /opt/arm_python/code
在code寫入helloworld.py的檔案
在CSU中：
python /mnt/python/code/helloworld.py
就可以看到輸出了。
5 python3的移植
同python2。
虛擬機器是支援同時安裝兩個版本的python的，它們的路徑會通過版本號進行區分。
arm版的python也一樣，在/opt/arm_python會進行版本的區分。
預設python連結指向python2，如果需要更改，rm後ln到python3即可。
6 懶人時刻
又是將書變薄的時候了，以下是精華，即自動化交叉編譯指令碼。
#prepare
echo "prepare stage"
arm_install=/opt/arm_python
arm_build=`pwd`/arm_build
mkdir $arm_build
mkdir $arm_install
cd `pwd`
#arm comfigure
echo "arm confiure stage"
cd $arm_build
echo ac_cv_file__dev_ptmx=yes > config.site
echo ac_cv_file__dev_ptc=yes >> config.site
export CONFIG_SITE=config.site
../configure --host=arm-none-linux-gnueabi --build=i686-linux-gnu --target=arm-none-linux-gnueabi --disable-ipv6 --prefix=$arm_install --enable-shared --silent
#pc pgen
echo "pc pgen stage"
cd -
./configure --silent
for args in [email protected]
do
if [ $args = "all" ];then
make --silent && make install --silent
break
fi
done
make Parser/pgen --silent
cd -
mkdir Parser
cp ../Parser/pgen Parser/
#change the pgen time,
# or else the cross compile will replace this pc version pgen. important!!
touch -t 12312359 Parser/pgen
#make
echo "make stage"
make python --silent && make -i install
#make it smaller
#arm-none-linux-gnueabi-strip -s $arm_install/bin/python3.3
exit 0
使用方法：
chmod +x arm_python
複製到原始碼包路徑下（或ln到原始碼包路徑下）；
執行./arm_python 即可。
預設安裝在/opt/arm_python裡。
（當加入引數all時，指令碼會順便更新虛擬機器上的python）
[Guangwei] 上述指令碼是為32位Ubuntu寫的，如果是64為Ubuntu，還需要注意2點：
1。 configure 的“--build=x86_64-linux-gnu”，這個要用“gcc -v”檢視。
2。 arm gcc是32位的編譯器，不能直接在64位的機器上執行，需要下載支援庫。可以參考如下解決方案，
arm-hisiv600-linux-gcc編譯出現提示：No such file or directory
實際就是：64位ubuntu不相容32bit工具問題。
解決辦法如下：
apt-get update
sudo apt install lib32z1-dev
apt-get install lib32z1 lib32ncurses5
apt-get install lib32stdc++6
#apt-get install lib32bz2-1.0
apt-get install gcc-multilib g++-multilib
7 附錄（效能測評）
7.1 不同cpu與系統的對比
執行如下測評語句：
import time
start_time=time.clock()
for i in range(1000):
print('good')
end_time = time.clock()
print('total time is ', end_time-start_time)
結果對比：
| CPU |
OS |
Time |
| 奔騰E6700（酷睿core2） |
Windows7 |
0.03s |
| 奔騰E6700（酷睿core2） |
Virtual Ubuntu |
0.01s |
| AMD炫龍雙核 |
Ubuntu |
0.003s |
| AT9260（Arm9） |
Linux |
0.6s |
| AM335（A8) |
Linux |
0.18s |
結果在我的預測範圍裡，即CSU的處理能力只有主流臺式2核cpu的幾百分之一，屬於可以接受的範圍。
（有趣的是，ubuntu的執行速度遠高於windows！python雖然是跨平臺語言，但是在linux環境下，卻有明顯的優勢）
另一個將資料字典自動轉為XML的程式對比：
win7:0.35s
A8:8s
7.2 python與C的對比
執行1000次相加與輸出：
C語言程式碼如下：
1 #include <stdio.h>
2 #include <sys/time.h>
3 void main(void){
4 struct timeval start,end;
5 gettimeofday(&start,NULL);
6 int i,sum=0;
7 for(i=0;i<1000;++i){
8 sum+=i;
9 printf("%d\n",sum);
10 }
11 gettimeofday(&end,NULL);
12 printf("total time is %d\n",1000000*(end.tv_sec-start.tv_sec)+end.tv _usec-start.tv_usec);}
Python程式碼如下：
1 import time
2 start_time = time.clock()
3 sum=0
4 for i in range(1000):
5 sum=i+sum
6 print(sum)
7 end_time = time.clock()
8 print('time is ',end_time-start_time )
C一共使用：34毫秒；
Python一共使用：180毫秒。
Python為C速度的20%左右，屬於可以接受的範圍內