MicroPython と BASIC

Family mruby は Ruby を中心に作られていますが、動く言語は Ruby だけではありません。 4 つあります。Ruby、MicroPython、BASIC、Lua です。

切り替えて使う「モード」ではありません。.py も .bas も、Ruby のアプリと並んで ランチャーに出て、同じように起動し、互いに同時に動きます。

VM が 3 つ同時に動いているところ。Ruby、Lua、MicroPython が、それぞれ別の窓と別のヒープで動きます

拡張子	実行系	備考
.rb	PicoRuby	中心となる言語。API リファレンス の全部が使えます
.py	MicroPython	Ruby と同じアプリの枠組み。窓・描画・スプライト・音。同時に 1 本だけ
.bas	FMRuby BASIC	Family BASIC 互換。専用のテキスト画面とスプライトを持ちます
.lua	Lua 5.4

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MicroPython

.py のファイルも、他と同じアプリです。Ruby と同じ枠組みを使います。FmrbApp を継承し、 決められたメソッドを書き、起動します。

class PythonDemoApp(FmrbApp):
    def on_create(self):
        Log.info("started on " + self.platform)
        self.draw_window_frame()

    def on_update(self):
        return 500          # 次に呼ばれるまでのミリ秒

    def on_event(self, ev):
        super().on_event(ev)
        if ev.get("type") == "mouse_up" and ev.get("button") == 1:
            self.next_page()

app = PythonDemoApp()
app.start()

窓・イベント・描画は組み込みの _fmrb から使えます。継承する FmrbApp がそれを 包んでいます。FmrbApp / FmrbGfx / FmrbAudio / SpriteImage / SpriteInstance / Log はアプリの名前空間に用意済みで、import は要りません。

見本は /app/python/python.app.py (PicoRuby デモの双子。ページを順に見せます) と /app/game/breakout/breakout.app.py です。後者はゲーム 1 本まるごとで、動くものは スプライト、動かないものはタイル、日本語の文字、主音源の曲と副音源の効果音が入って います。ロボットエクスプローラーには Python 版の操縦もあります。

Ruby との違い

	Ruby	Python
時刻	Machine.board_millis	ticks_ms()
文字列の長さ	String#length は文字数	len() はバイト数
別ファイル	require "/app/..."	import mymodule (アプリの隣か /usr/lib/python)
別ファイルからの枠組み	見えます	見えません。引数で渡します
タイマの callback	ブロック	関数 (self.set_timer(500, self.blink))

アプリを複数のファイルに分けられますが、枠組みのクラスはアプリの名前空間にあり、 module の名前空間には入りません。

# アプリ側
import mypanel
mypanel.draw(self, state)

# mypanel.py 側
def draw(app, state):
    app.gfx.draw_text(...)   # FmrbGfx を直接名指しせず、app 経由で使う

1 ファイルの大きさは 64KB までです。

音

内蔵音源は FmrbAudio から使います。形は Ruby と同じです。曲は主系、短い効果音は副系に 置くと、効果音で曲が止まりません。

audio = FmrbAudio(self)
audio.load_fmsq_file(1, "/cache/app/mygame/bgm.fmsq")   # 先に sync_file で送る
audio.play_slot(1, FmrbAudio.MAIN)
audio.note_on(FmrbAudio.CH_PULSE2, 988, 12, 2, 0)       # 効果音は副系

効果音を止める時刻はフレーム数ではなく ticks_ms() の実時間で管理してください。重い フレームがあると音が伸びます。

制限

MicroPython 自体の作りによる制限がいくつかあります。始める前に知っておいてください。

Python アプリは同時に 1 本だけです。MicroPython は VM の状態を全部グローバル変数に持って いるので、mruby や Lua と違って 2 つ作れません。2 本目は起動の時点で断られ、「Another Python app is already running.」と出ます。Ruby / Lua / BASIC のアプリとの同時実行には 制限はありません。

import できるのは組み込みのモジュールと、アプリの隣か /usr/lib/python にある .py です。 使えるものは array / builtins / collections / gc / io / math / micropython / struct / sys / random。使えないものは time / json / os / re / binascii / hashlib / heapq / deflate です。これらは MicroPython の extmod/ にあり、この構成には 含まれていません。待つときは、眠るのではなく on_update の戻り値で間隔を指定してください。 (random は時計から種を取っているので毎回違う目が出ます。同じ展開を繰り返すなら random.seed(n) を呼んでください。)

ファイルは読めますが書けません。open() はありますが、呼ぶと OSError になります。 黙って存在しないより、呼んで失敗するほうが分かるためです。読むには _fmrb.read_file(path) (丸ごと bytes で返します。64KB まで)、大きさだけなら _fmrb.file_size(path) を使います。io.StringIO などメモリ上のものは使えます。

文字列はバイト列です。この構成には Unicode 文字列が入っていないので、len("日本語") は 9 で、添字もバイト単位です。表示幅が要るときは UTF-8 を走査する FmrbGfx.text_width を 使ってください。

REPL もスレッドもありません。タスクを作るのは OS の仕事で、ゲスト VM には渡していません。 アプリの中の並行処理はジェネレータで書けます。

GC のヒープは 1 アプリ 256KB 固定です。使い切ると MemoryError になり、捕まえなければ traceback をログに出してアプリが終わります。Ruby のメモリ不足と同じ扱いです。

強制停止では on_destroy が走りません。Python の長いループの途中で止めると、バイトコードの 実行を巻き戻す形になるので、destroy も on_destroy も通りません。資源は C 側が回収するので 漏れませんが、後始末を on_destroy に頼らず、on_update の区切りで行ってください。Lua も 同じ性質です。

用意していないもの: タイルマップのクラス (draw_tile はあるので自分で並べます)、画像の マスク、GfxBlock などの描画最適化、円弧、get_pixel、追加のキャンバス、p5 互換層、 マイク入力と外部への MIDI 送出。

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FMRuby BASIC

ファミコン向けに出ていた Family BASIC との互換を目指して作った BASIC の処理系です。 画面もスプライトも音の命令も、そこに合わせてあります。

Ruby に BASIC 風の書き方を被せたものではありません。C++ で書いた独立した処理系で、 Family BASIC の意味論、28 x 24 文字の画面、PLAY / BEEP による音を持ちます。

BASIC のプログラムを動かす

エディタで書いて F5

一番早い方法です。Editor を開き、プログラムを書いて F5 を押します。

• 名前がまだ無ければ保存先を聞かれます。/home か /app の下に保存してください (それ以外の場所のものは実行できません)
• 動いているプログラムからエディタへ戻るのは Ctrl + Q です。全画面のものからも これで抜けられます。戻ればそのまま F5 で動かし直せます

ランチャーに並べる

.bas と同じ名前の .toml を隣に置きます。

/app/basic/mygame.app.bas
/app/basic/mygame.app.toml

app_handle_name = "mygame"
app_screen_name = "My Game"
app_screen_name_ja = "マイゲーム"
# .bas は既定で全画面。窓にしたいときだけ書きます:
#default_window_mode = "window"

ランチャーの一覧はデスクトップの起動時に作られるので、後から置いたものを出すには ランチャーの中で右クリックして読み直させます。

.toml が無いファイルも F5 やシェルからは実行できます。その場合はファイル名が アプリ名になります。

画面

Family BASIC の画面は 28 文字 x 24 行 (224 x 192 ドット) で固定です。全画面で起動した ときは画面の中央に置かれ、周りは黒で塗られます。元と同じ形です。

/app/basic の maze。全部が文字で描かれています

入っているもの

言語の中核、テキスト画面、自動で動くスプライト、コントローラ入力、PLAY と BEEP、 文字テーブルとパレットの選択、エラー処理、SAVE まで実装されています。/app/basic には 見本のプログラムが 3 つ (シューティング、迷路、音楽) と、BASIC のプログラムを普通の アプリとして起動する BASIC デモが入っています。

互換性について

Family BASIC (V3) との違いは全件を洗い出して、解決済み・実装差として確定・データ待ち・ 対象外に分類してあります。知っておくとよい「意図的な違い」を挙げます。

• IF 式 THEN 文 は、条件が成立しないとき後続の : 文も飛ばします (Microsoft 系の挙動)
• PLAY は非同期です。音を鳴らしながらプログラムが進みます
• LOAD / LOAD? はプログラムの中では何もしません (元は直接モードの命令のため)。 SAVE は実装しています
• Ctrl + Q で実行中のプログラムを止められます。元には全画面から抜ける手段が ありませんでした

この MML は MIDI の MML とは別物です

BASIC の PLAY は Family BASIC の MML の書き方です。MIDI の層には Ruby アプリ用の別の MML があります。実装も書き方も別なので、片方の文字列をもう片方に 写しても鳴りません。

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どれを使うか

• Ruby: API を一通り使いたいとき (ネットワーク、MIDI、スプライト、周辺機器)。 システムはこの言語を中心に設計されています
• MicroPython: Python が手に馴染んでいるとき。ただし標準ライブラリは普段より かなり狭く、同時に動かせるのは 1 本だけです
• BASIC: Family BASIC の感触が欲しいとき。当時の雑誌の投稿作品を打ち込むとき
• Lua: 小さくて速いスクリプトを書きたいとき

関連

• 標準アプリ — 各言語の見本
• アプリ設定ファイル (.toml)
• API リファレンス — 他の言語が写している Ruby の API