Lua在单片机上的移植与使用

SXD_SJJ

已于 2023-08-30 11:29:12 修改

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分类专栏： Lua 文章标签：单片机 lua c语言

于 2023-08-30 10:16:33 首次发布

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32单片机移植LUA

前言：仅介绍Lua的使用，而不介绍内部运行原理，旨在快速上手移植并使用Lua。

移植

以Lua5.3.5为例，移植到Keil-MDK工程:
使用芯片：GD32F4(STM32同理)
操作系统：FreeRtos
Lua源码下载地址：https://download.youkuaiyun.com/download/SXD_SJJ/88273800
解压后文件夹下有文件：
在这里插入图片描述
我们打开src文件夹，这是我们需要的文件

将lua-5.3.5整个文件夹复制到我们的工程里，然后打开我们的keil工程，将lua-5.3.5/src文件夹下的c文件全部添加到我们的工程里：

使用

配置

我们明确几个关键的Lua的配置：
在luaconf.h:
在这里插入图片描述
此处配置Lua的最大堆栈大小，用来限制Lua可使用的堆栈大小
lua.h:

当然这些数值的单位并不是字节Byte,而是Lua堆栈的槽位数量，怎么理解槽位呢。我们可以认为是一个队列或者C++里的list，每一个槽位可以存放一个值，这个值可以是一个整形数字，可以是一个字符串甚至是一个列表。具体的内部的原理我们可以再深究，这里不再细说，通常情况下我们无需去配置这些参数，保持默认即可。

而我们需要的配置就是我们分配的堆空间，即在*.s的启动文件内分配的堆的大小，但是堆要分配多大的内存呢？

这个我们可以通过查看map文件来获取堆的起始地址，然后顺着堆的增长方向debug调试来确认堆到底使用了多少，当然，这些都是你已经运行了你的Lua的脚本文件的前提下，否则是看不到堆被使用的，而且因为脚本文件内的脚本是会被改动的，即堆的使用情况也是会变化的，所以我们需要预留足够的堆来保证Lua脚本的正确运行。

如果有小伙伴不明白MDK怎么查看堆的使用情况，可以参考博文：待补充

代码编写

那么前文提到Lua脚本，那这个脚本是什么呢？
我们可以在Windows下编写一个写了shutdown的test.bat脚本，那么运行这个test.bat，电脑就会关机，那么Windows是怎么认为这个shutdown就是关机呢，那肯定是Windows提供给了我们一个指令表或者函数表，告诉我们，这个shutdown对于Windows来说就是关机。

这个概念很重要，因为我们要在代码里去注册一个这种表，来提供给用户，让用户在编写脚本时去使用我们提供的表来写脚本，当然，对于Lua来说，我们提供的全是函数表。

那么现在开始，我们来编写底层的Lua注册代码

static int do_file_script(void)
{
    L = luaL_newstate();
    luaL_openlibs(L);
    lua_register(L, "led_green", lua_green);
    lua_register(L, "led_green_toggle", lua_led_green_toggle);
    lua_sethook(L, &function_hook, LUA_MASKCALL, 0);
    uint8_t* lp  = lua_get_file();
    int      res = luaL_dostring(L, ( const char* )lp);
    if (res) {
        int type = lua_type(L, -1);
        if (LUA_TSTRING == type) {
            const char* str = lua_tostring(L, -1);
            printf("%s", str);
        }
    }
    lua_close(L);
    return 0;
}

同样的我们用一个点灯实例来演示，luaL_newstate函数来为我们新建虚拟机(我们的脚本需要在这个虚拟机内运行)，当然，他和文件系统的打开和关闭同理，新建一个虚拟机，在不用时或使用完毕后需要关闭这个虚拟机防止一致占用内存，我们可以使用lua_close函数关闭。
luaL_openlibs：我们需要为这个虚拟机去提供一些Lua的库。
lua_register：这个函数就很有意思了，这个就是我们注册的表，从上述代码来看，我们在这个表内注册了两个函数，一个是lua_green，一个是lua_led_green_toggle，这两个函数是我们底层实现的函数，而led_green和led_green_toggle就是我们提供给Lua脚本的函数表的项，脚本内调用led_green，底层就会执行lua_green函数。
lua_sethook：这个我们可以不必太多关心，这个大多是是调试调用，有兴趣的可以查查他的使用和原理
lua_get_file：这个是我自己定义的，他返回的是Lua脚本的存储地址，Lua脚本是在PC上编写的，但是下载到单片机内我们需要在单片机内找个地方(一段flash)把他存起来，那也就有了脚本地址。
luaL_dostring：这里就开始运行Lua脚本了

那么我们再来看看脚本怎么写，有意思的事Lua本身提供了一些关键词给我们使用，比如:
function：声明并定义函数
local：声明并定义变量
当然还有if else while 等等的关键词，有兴趣也可以问问度娘。

我们写一个简单的脚本，让灯闪起来：

local time=500
function led_green_flash()  led_green_toggle(time) end
function main()
    led_green_flash()
    while true do
    end
end
main()

我们在脚本内定义了一个变量time和函数led_green_flash，并在led_green_flash函数内调用了led_green_toggle,
那么我们把脚本下载进去脚本运行起来后，就会调用我们底层的lua_led_green_toggle函数。

那么会有刚接触的同学会问我该怎么下载Lua脚本文件到单片机内呢？
有很多通用的文件下载协议，例如YMODEM协议，也可以自己制定一些文件下载的协议，根本上来说文件本身也可以读取分解成一个大数组，而我们就是将这个大数组发送到单片机，这样理解后自己制定下载协议就很简单了。
当然我们也是自己定义的协议，编写了一个QT的上位机来下载Lua脚本，如果不想这样做的话网上有很多YMODEM的文件下载软件也可以的