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@tapitapi

RaspberryPi PicoのためのMicroPython自作モジュールの作り方

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Last updated at Posted at 2026-05-04

はじめに

MicroPython 用の自作 C モジュールを作成するため、公式ドキュメントの手順に従ってビルドを試してみた。

目次

MicroPythonのBuild手順

WindowsのUbunt(WSL)上でBuildする手順をまとめる。詳細は下記参照。

1.MicroPythonのコードを取得する

# 任意のフォルダ内にClone
$ git clone --recursive https://github.com/micropython/micropython.git
# 必要な依存パッケージ取得
$ sudo apt update
$ sudo apt install build-essential git python3 pkg-config libffi-dev

2.MicroPythonのクロスコンパイラmpy-crossのビルド

$ cd mpy-cross
$ make

3.Linux用のMicroPythonビルド

Linux上で動作するMicroPythonビルド。

$ cd ports/unix
$ make submodules
$ make

結果を動作確認する。replできればOK。「Ctrl+D」で抜ける。

$ cd build-standard 
$ ./micropython
$ MicroPython v1.29.0-preview.115.g9f396bba8d on 2026-05-04; linux [GCC 13.3.0] version
$ Type "help()" for more information.
>>> print("hello")
hello
>>>

4.Pico用のMicroPythonビルド

Pico用のビルドをしてuF2ファイルを生成する。

# 必要な依存パッケージ取得
$ sudo apt install cmake
$ sudo apt install gcc-arm-none-eabi build-essential
# Buildする
$ cd ports/rp2
$ make
# uf2ファイル置き場
$ cd build-RPI_PICO 
$ ls
$ CMakeCache.txt  cmake_install.cmake  firmware.elf.map  frozen_mpy  pico_flash_region.ld  pioasm-install
$ CMakeFiles      firmware.bin         firmware.hex      generated   picotool
$ Makefile        firmware.dis         firmware.uf2      genhdr      pins_RPI_PICO.c
$ _deps           firmware.elf         frozen_content.c  pico-sdk    pioasm
# firmware.uf2 が生成結果

Picoの種類によってmakeのコマンドが異なる。

種類 make
pico make BOARD=PICO
pico w make BOARD=PICO_W
pico2 make BOARD=PICO2
pico2 w make BOARD=PICO2_W

戻る

自作のCモジュールを追加してBuildする

/examples/usercmodule/cexampleのサンプルコードを一部変更して試してみる。user_sample(a,b)という関数名で引数a,bの掛け算をreturnする。

examplemodule.c
// sample add
static mp_obj_t user_sample(mp_obj_t a_obj, mp_obj_t b_obj) {
    // Extract the ints from the micropython input objects.
    int a = mp_obj_get_int(a_obj);
    int b = mp_obj_get_int(b_obj);

    return mp_obj_new_int(a * b);
}
static MP_DEFINE_CONST_FUN_OBJ_2(user_sample_obj, user_sample);
// sample add
//・・・

static const mp_rom_map_elem_t example_module_globals_table[] = {
    { MP_ROM_QSTR(MP_QSTR___name__), MP_ROM_QSTR(MP_QSTR_cexample) },
    { MP_ROM_QSTR(MP_QSTR_user_sample), MP_ROM_PTR(&user_sample_obj) }, // sample add
    { MP_ROM_QSTR(MP_QSTR_add_ints), MP_ROM_PTR(&example_add_ints_obj) },
    { MP_ROM_QSTR(MP_QSTR_Timer),    MP_ROM_PTR(&example_type_Timer) },
    { MP_ROM_QSTR(MP_QSTR_AdvancedTimer),    MP_ROM_PTR(&example_type_AdvancedTimer) },
};

makeする

$ cd ports/rp2/
# 追加モジュールをオプションにつける
$ make USER_C_MODULES=../../examples/usercmodule/micropython.cmake
# uf2ファイル置き場
$ cd build-RPI_PICO 
$ ls
$ CMakeCache.txt  cmake_install.cmake  firmware.elf.map  frozen_mpy  pico_flash_region.ld  pioasm-install
$ CMakeFiles      firmware.bin         firmware.hex      generated   picotool
$ Makefile        firmware.dis         firmware.uf2      genhdr      pins_RPI_PICO.c
$ _deps           firmware.elf         frozen_content.c  pico-sdk    pioasm
# firmware.uf2 が生成結果

Pico の BOOTSEL ボタンを押しながら PC と USB 接続して、UF2ファイルをドラックアンドドロップしてreplを起動。自作モジュール をコールするとuser_sample(5*10)=50で返答される。成功！！

MicroPython v1.29.0-preview.115.g9f396bba8d.dirty on 2026-05-04; Raspberry Pi Pico with RP2040
Type "help()" for more information.
>>> import cexample
>>> print(cexample.user_sample(5,10))
50
>>>

戻る

自作のCモジュールを.mpy化

自作のCモジュールを追加してBuildするでは、自作の C モジュールを MicroPythonのファームウェアごとビルドする必要がある。しかし、自作 C モジュールだけを個別にビルドし、独立した .mpy ファイル としてライブラリ化する方法もある。公式サイトに記載されている例を試してみる。

factorial.cに自作のコードを書く場合は、ファイル配置を下記のようなフォルダ構成にする。

├── /micropython
│    ├── ports/
│    ├── py/
│    │     └── dynruntime.mk   ← ビルドに必須
│    ├── mpy-cross/
│    ├── tools/
│    └── ...（その他 MicroPython のソース）
└── /factorial
     ├── Makefile
     └── factorial.c

Cとmakefileは下記の通り。階乗を計算する例。

factorial.c
// MicroPython API にアクセスするためのヘッダファイルをインクルード
#include "py/dynruntime.h"

// 階乗を計算するヘルパー関数
static mp_int_t factorial_helper(mp_int_t x) {
    if (x == 0) {
        return 1;
    }
    return x * factorial_helper(x - 1);
}

// Python から factorial(x) として呼び出される関数
static mp_obj_t factorial(mp_obj_t x_obj) {
    // MicroPython 入力オブジェクトから整数を抽出
    mp_int_t x = mp_obj_get_int(x_obj);
    // 階乗を計算
    mp_int_t result = factorial_helper(x);
    // 計算結果を MicroPython 整数オブジェクトに変換して戻す
    return mp_obj_new_int(result);
}
// 上の関数の Python 参照を定義
static MP_DEFINE_CONST_FUN_OBJ_1(factorial_obj, factorial);

// これはエントリポイントであり、モジュールをインポートしたときに呼び出される
mp_obj_t mpy_init(mp_obj_fun_bc_t *self, size_t n_args, size_t n_kw, mp_obj_t *args) {
    // これが最初になければならず、グローバル辞書などをセットアップする
    MP_DYNRUNTIME_INIT_ENTRY

    // モジュールの名前空間で関数を利用できるようにする
    mp_store_global(MP_QSTR_factorial, MP_OBJ_FROM_PTR(&factorial_obj));

    // これが最後になければならず、グローバル辞書をリストアする
    MP_DYNRUNTIME_INIT_EXIT
}
Makefile
# 最上位の MicroPython ディレクトリの場所
MPY_DIR = ../micropython

# モジュールの名前
MOD = factorial

# ソースファイル(.c や .py)
SRC = factorial.c

# ビルド対象のアーキテクチャ(x86, x64, armv6m, armv7m, xtensa, xtensawin, rv32imc, rv64imc)
ARCH = armv6m

# このインクルードにより、モジュールをコンパイル・リンクするルールを取得
include $(MPY_DIR)/py/dynruntime.mk

make時は対象のARCHを指定必要。Picoの場合は、armv6mを指定。

$  make ARCH=armv6m
# 結果
$ GEN build/factorial.config.h
$ CC factorial.c
$ LINK build/factorial.o
$ arch:         EM_ARM
$ text size:    128
$ bss size:     0
$ GOT entries:  2
$ GEN factorial.mpy

生成される facorial.mpyをThonny等でPicoに書き込む。replを起動。自作モジュール をコールするとfactorial.factorial(10)=3628800で返答される。成功！！
10!=1×2×3×4x5x6x7x8x9x10 = 3628800

MicroPython v1.29.0-preview.115.g9f396bba8d.dirty on 2026-05-04; Raspberry Pi Pico with RP2040
Type "help()" for more information.
>>> import factorial
>>> print(factorial.factorial(10))
3628800
>>>

戻る

LEDをOnOffする自作のCモジュールを.mpy化

Picoのレジスタを直接触って動作する例としてLEDをOnOffするモジュールを作成する。フォルダ構成は下記の通り。

├── /micropython
│    ├── ports/
│    ├── py/
│    │     └── dynruntime.mk   ← ビルドに必須
│    ├── mpy-cross/
│    ├── tools/
│    └── ...（その他 MicroPython のソース）
└── /myled
     ├── Makefile
     └── myled.c

Cとmakefileは下記の通り。

myled.c
#include "py/dynruntime.h"

// RP2040 レジスタベース
#define SIO_BASE        0xD0000000
#define IO_BANK0_BASE   0x40014000
#define PADS_BANK0_BASE 0x4001C000

// SIO レジスタ
#define GPIO_OUT_SET    (SIO_BASE + 0x14)
#define GPIO_OUT_CLR    (SIO_BASE + 0x18)
#define GPIO_OE_SET     (SIO_BASE + 0x24)

// IO_BANK0 / PADS_BANK0
#define IO_BANK0_GPIO_CTRL(n) (IO_BANK0_BASE + 0x04 + (n) * 8)
#define PADS_BANK0_GPIO(n)    (PADS_BANK0_BASE + 0x04 + (n) * 4)

// FUNCSEL GPIOは5
#define FUNCSEL_GPIO 5

// -------------------------
// LED(GPIO25) 初期化
// -------------------------
static void init_led_gpio(void) {
    uint32_t pin = 25;

    // IO_BANK0: GPIO 機能に設定
    *(volatile uint32_t *)IO_BANK0_GPIO_CTRL(pin) = FUNCSEL_GPIO;

    // PADS_BANK0: IE=1, OD=0, PU=0, PD=0
    *(volatile uint32_t *)PADS_BANK0_GPIO(pin) = (1 << 6);

    // SIO: 出力許可
    *(volatile uint32_t *)GPIO_OE_SET = (1u << pin);
}

// -------------------------
// led(val) : 1=ON, 0=OFF
// -------------------------
static mp_obj_t led(mp_obj_t val_obj) {
    uint32_t val = mp_obj_get_int(val_obj);
    uint32_t mask = 1u << 25;

    init_led_gpio();

    if (val) {
        *(volatile uint32_t *)GPIO_OUT_SET = mask;
    } else {
        *(volatile uint32_t *)GPIO_OUT_CLR = mask;
    }

    return mp_const_none;
}
static MP_DEFINE_CONST_FUN_OBJ_1(led_obj, led);

// -------------------------
// dynruntime 初期化
// -------------------------
mp_obj_t mpy_init(mp_obj_fun_bc_t *self, size_t n_args, size_t n_kw, mp_obj_t *args) {
    MP_DYNRUNTIME_INIT_ENTRY

    mp_store_global(MP_QSTR_led, MP_OBJ_FROM_PTR(&led_obj));

    MP_DYNRUNTIME_INIT_EXIT
}
Makefile
# 最上位の MicroPython ディレクトリの場所
MPY_DIR = ../micropython

# モジュールの名前
MOD = myled

# ソースファイル(.c や .py)
SRC = myled.c

# ビルド対象のアーキテクチャ(x86, x64, armv6m, armv7m, xtensa, xtensawin, rv32imc, rv64imc)
ARCH = armv6m

# このインクルードにより、モジュールをコンパイル・リンクするルールを取得
include $(MPY_DIR)/py/dynruntime.mk

makeをするとmyled.mpyが生成されるので、Picoに書き込む。replを起動。自作モジュール をコールするとPicoのledがON/OFFする成功！！

MicroPython v1.29.0-preview.115.g9f396bba8d.dirty on 2026-05-04; Raspberry Pi Pico with RP2040
Type "help()" for more information.
>>> import myled
>>> myled.led(1)
>>> myled.led(0)
>>>

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