# 第11章: TinyPython — マイコンで動くPythonを作る

マイコンの上で動く小さな Python 処理系を作ります。

## サンプルコード

- ディレクトリ: `docs/os-on-arduino/code/11_tiny_python`
- ビルドと書き込み:

```bash
uv run pio run -d 11_tiny_python -t upload
uv run pio device monitor -b 115200
```

コードを見る: [docs/os-on-arduino/code/11_tiny_python](https://github.com/iory/learning-os-from-arduino/tree/main/docs/os-on-arduino/code/11_tiny_python)


## ソースコード

この章のスケッチです。ファイル名をクリックすると開きます。コードは原稿リポジトリから自動で同期されているので、ここに出ているものが常に最新です。

:::{dropdown} `src/main.cpp` — 262 行
:icon: code

[GitHub で開く](https://github.com/iory/learning-os-from-arduino/blob/main/docs/os-on-arduino/code/11_tiny_python/src/main.cpp)

```{literalinclude} ../../../../code/11_tiny_python/src/main.cpp
:language: cpp
:linenos:
```

:::

:::{dropdown} `include/tp_config.h` — 43 行
:icon: code

[GitHub で開く](https://github.com/iory/learning-os-from-arduino/blob/main/docs/os-on-arduino/code/11_tiny_python/include/tp_config.h)

```{literalinclude} ../../../../code/11_tiny_python/include/tp_config.h
:language: cpp
:linenos:
```

:::

:::{dropdown} `include/tp_env.h` — 60 行
:icon: code

[GitHub で開く](https://github.com/iory/learning-os-from-arduino/blob/main/docs/os-on-arduino/code/11_tiny_python/include/tp_env.h)

```{literalinclude} ../../../../code/11_tiny_python/include/tp_env.h
:language: cpp
:linenos:
```

:::

:::{dropdown} `include/tp_eval.h` — 58 行
:icon: code

[GitHub で開く](https://github.com/iory/learning-os-from-arduino/blob/main/docs/os-on-arduino/code/11_tiny_python/include/tp_eval.h)

```{literalinclude} ../../../../code/11_tiny_python/include/tp_eval.h
:language: cpp
:linenos:
```

:::

:::{dropdown} `include/tp_module.h` — 69 行
:icon: code

[GitHub で開く](https://github.com/iory/learning-os-from-arduino/blob/main/docs/os-on-arduino/code/11_tiny_python/include/tp_module.h)

```{literalinclude} ../../../../code/11_tiny_python/include/tp_module.h
:language: cpp
:linenos:
```

:::

:::{dropdown} `include/tp_value.h` — 72 行
:icon: code

[GitHub で開く](https://github.com/iory/learning-os-from-arduino/blob/main/docs/os-on-arduino/code/11_tiny_python/include/tp_value.h)

```{literalinclude} ../../../../code/11_tiny_python/include/tp_value.h
:language: cpp
:linenos:
```

:::

:::{dropdown} `src/tp_env.cpp` — 161 行
:icon: code

[GitHub で開く](https://github.com/iory/learning-os-from-arduino/blob/main/docs/os-on-arduino/code/11_tiny_python/src/tp_env.cpp)

```{literalinclude} ../../../../code/11_tiny_python/src/tp_env.cpp
:language: cpp
:linenos:
```

:::

:::{dropdown} `src/tp_eval.cpp` — 774 行
:icon: code

[GitHub で開く](https://github.com/iory/learning-os-from-arduino/blob/main/docs/os-on-arduino/code/11_tiny_python/src/tp_eval.cpp)

```{literalinclude} ../../../../code/11_tiny_python/src/tp_eval.cpp
:language: cpp
:linenos:
```

:::

:::{dropdown} `src/tp_mod_gpio.cpp` — 77 行
:icon: code

[GitHub で開く](https://github.com/iory/learning-os-from-arduino/blob/main/docs/os-on-arduino/code/11_tiny_python/src/tp_mod_gpio.cpp)

```{literalinclude} ../../../../code/11_tiny_python/src/tp_mod_gpio.cpp
:language: cpp
:linenos:
```

:::

:::{dropdown} `src/tp_mod_led.cpp` — 59 行
:icon: code

[GitHub で開く](https://github.com/iory/learning-os-from-arduino/blob/main/docs/os-on-arduino/code/11_tiny_python/src/tp_mod_led.cpp)

```{literalinclude} ../../../../code/11_tiny_python/src/tp_mod_led.cpp
:language: cpp
:linenos:
```

:::

:::{dropdown} `src/tp_mod_matrix.cpp` — 88 行
:icon: code

[GitHub で開く](https://github.com/iory/learning-os-from-arduino/blob/main/docs/os-on-arduino/code/11_tiny_python/src/tp_mod_matrix.cpp)

```{literalinclude} ../../../../code/11_tiny_python/src/tp_mod_matrix.cpp
:language: cpp
:linenos:
```

:::

:::{dropdown} `src/tp_module.cpp` — 72 行
:icon: code

[GitHub で開く](https://github.com/iory/learning-os-from-arduino/blob/main/docs/os-on-arduino/code/11_tiny_python/src/tp_module.cpp)

```{literalinclude} ../../../../code/11_tiny_python/src/tp_module.cpp
:language: cpp
:linenos:
```

:::


## 実機での出力

Arduino UNO R4 WiFi の実機で実際に取得した出力です（macOS / Windows の
両方で同じ結果を確認しています）。手元の出力と見比べてください。

REPL に `print(1 + 2)` と再帰関数を打ち込んだところです。`TP_MAX_SCOPES`（8）を超える深さの再帰は `RecursionError` になります。

```{figure} ../_static/ch11_repl.gif
:name: fig-ch11-repl
:width: 100%

ボード上の REPL に関数を定義して呼ぶところ。`fact(7)` は 5040 を返し、
`fact(30)` は `RecursionError` で止まります
```

```text
print(1 + 2)
3
>>> def fact(n):
...     if n < 2:
...         return 1
...     return n * fact(n - 1)
... 
>>> print(fact(7))
5040
>>> print(fact(30))
RecursionError: maximum recursion depth exceeded
0
>>> print(42)
42
>>> 
```

実機ではこう光ります。

```{figure} ../_static/ch11_led_matrix.gif
:name: fig-ch11-board
:width: 70%

`led.on()` / `led.off()` で L LED が点いて消え、`matrix.fill(1)` でマトリクスの 96 個が全部点き、`matrix.clear()` で消えます。（UNO R4 WiFi を Web カメラで撮影）
```

### シミュレータで見る

実機が無くても、同じファームウェアを {doc}`シミュレータ <../getting-started/simulator>` で動かすとこう見えます。

```{figure} ../_static/sim_ch11_repl.gif
:name: fig-ch11-sim
:width: 80%

TinyPython の REPL で `led.on()` を打つと L が点き、`matrix.fill(1)` でマトリクスが全点灯、`led.off()` で L が消えます。（シミュレータで撮影）
```

## つまずきやすいポイント

（読者からの質問に応じて随時追記します。質問は
[GitHub Issues](https://github.com/iory/build-your-own-arduino-rtos/issues)
へどうぞ）