概要
MicroPython は、micro:bit のようなデバイス向けに作られた、広く使われている Python プログラミング言語のバージョンです。これは自由ソフトウェアであり、MicroPython の開発、保守、文書化は、国際的なボランティアチームによって行われています。
micro:bit で MicroPython を使う方法はたくさんあります。次のものを利用できます。
- ブラウザベースの Python Editor。
- オフラインの Mu editor
- 普段使っているエディターで Python ファイルを作成し、コマンドラインツール群を使ってデバイスとやり取りする方法（上級ユーザー向けのみ）。
- Web サイトに掲載されている サードパーティのエディター のいずれか。
MicroPython ツール
- uFlash BBC micro:bit に Python スクリプトと MicroPython ランタイムを書き込むためのユーティリティです。このユーティリティ名は「micro-flash」と発音します。 ;-)
これには 2 つの機能があります。
- hex ファイルをプログラムから作成し、それを BBC micro:bit に書き込むための関数ライブラリ。
- Python スクリプトを BBC micro:bit に書き込む uflash というコマンドラインユーティリティ。
- microFS BBC micro:bit 上の MicroPython が提供する制限付きファイルシステムを操作するための、シンプルなコマンドラインツールおよびモジュールです。
最後に、micro:bit での MicroPython の優れたチュートリアル もあります。
MicroPython とは何ですか？
MicroPython は他のプログラミング言語と同じくらい学びやすい一方で、いくつかの重要な点でそれらとは異なります。
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MicroPython は Python 3 の完全な再実装です。これには、他のどの言語にも見られない高度な機能が含まれています。基本的なデータ型（文字列、整数、浮動小数点数、ブール値）、データ構造（リスト、辞書、集合）、クラス、例外処理、ジェネレーター、リスト内包表記などです。
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MicroPython は完全に micro:bit 自体の上で動作します。コンパイラーは不要です。
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MicroPython は（Python と同様に）動的言語であるため、デバイスを対話的に扱うことができます。Python コードを入力すると、REPL 機能を使ったライブコーディングセッションで、デバイスが即座に応答します。
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MicroPython には多くの独自機能があります。強力な音楽プログラミング言語、音声合成機能、組み込みの画像と音楽、ローカルファイルシステム、さらに接続されたデバイスとつながるための幅広い方法（I2C、NeoPixel、SPI、UART）があります。
V1 Bluetooth スタックは、メモリ制約のため MicroPython 内では有効になっていません。ただし MicroPython は、独自のシンプルでありながら強力な radio モジュールで Bluetooth 無線ハードウェアを利用します。radio モジュールのプロトコルは Bluetooth よりもはるかに初心者にやさしく、それでいて効率的かつ効果的な micro:bit デバイスの無線ネットワークをユーザーが作成できるようにします。概念的には、トランシーバーと同じように動作します。あるチャンネルで送信している人の内容は、同じチャンネルで受信している人なら誰でも聞くことができます（しかも選べるチャンネルはたくさんあります）。それだけです！
最後に、そしておそらく最も重要な点として、MicroPython を学ぶことは、Python の使い方を学ぶことでもあります。Python は世界で最も人気のあるプロ向けプログラミング言語の 1 つです。YouTube、Google、Facebook、Instagram、DropBox、そしてその他多数のオンラインサービスを使うとき、あなたは気づかないうちに 毎日 Python を利用しています。 こうしたスキルには価値があります。Python プログラマーには需要があります。
MicroPython ソフトウェア
MicroPython 自体は C++ で書かれています。MicroPython の「ランタイム」は、一連のオフラインツールを使ってビルドされます。このビルドプロセスの出力は、完全な MicroPython 言語を含む .hex ファイルです。上で説明したエディターは、このファイルとあなたのコードを組み合わせて、デバイスにコピーするファイルを生成します。
エディターベースのコードを空にしておくだけで、ランタイムの .hex ファイルだけを任意の micro:bit に書き込めます。
この方法で MicroPython が micro:bit に読み込まれると、当然ながら、それに関連付けられたユーザープログラムはありません。しかし、ターミナルプログラムを使って USB シリアルポート経由で micro:bit に接続できます（または Mu editor 内で REPL ボタンを押して同じことを行えます）。すると MicroPython とライブで対話できます。たとえば display.show("Hello") と入力すると、RETURN を押した瞬間に "hello" というメッセージが画面上をスクロールします。
さらに興味深いことに、デバイスにコピーした .hex ファイルにあなたのコードが含まれている場合でも、REPL で接続してプログラムと対話することは可能です。これはデバッグ目的で非常に便利です。
MicroPython へのユーザーアプリケーションの追加
Web ホスト版エディターとオフラインエディター（Mu）は、どちらもこの MicroPython .hex ファイルのコピーをプレーンテキストファイルとして内部に持っています。
Python アプリケーションを書くと、Web ホスト版エディターとオフラインエディター Mu は、micro:bit にコピーするための変更済み .hex ファイルを作成します。 この変更済みファイルには 3 つのものが含まれています
- ベースとなる MicroPython .hex コードファイルの同一コピー。
- ある領域を MicroPython スクリプトとして示す小さなヘッダー（その後にスクリプト長がバイト単位で続きます）。
- コメントやあらゆる空白を含めた、あなたの Python プログラムの完全なコピー。
その結果、Mu と uflash コマンドは、.hex ファイルからあなたの Python コードを取り出すことができます（ソースコードの保存を忘れていた場合でも）。
.micro:bit に .hex ファイルを書き込む（つまりコピーする）と、micro:bit は再起動します。 MicroPython は特別なメモリアドレスであなたのスクリプトを探します。スクリプトが見つかると、それを実行しようとします。あなたのプログラムは、何かすることがある間は実行され続けるため、プログラムがループしている間は動き続けるか、エラーが発生するまで動作します（その時点でプログラムは停止し、デバイス上に役立つエラーメッセージをスクロール表示します）。
MicroPython はコンパイル型ですか、それともインタープリタ型ですか？ 両方です！
コンパイルとは、コードをコンピューターが理解できる命令へ変換することです。 その結果、これらの命令は非常に高速に評価されます。インタープリテーションとは、コードがコンピューター上で直接実行されるのではなく、別の（解釈する）プログラムによって実行されることです。インタープリテーションの利点は柔軟性にあります。プログラムの実行中にインタープリターと対話し、内容を変更できます。 実際、REPL を使ってライブコーディングしているときにあなたが行っているのはまさにこれです。ただし、解釈のプロセスがあるため、インタープリタ型コードはコンパイル済みコードより遅くなります。
MicroPython は、あなたのプログラムを実行するために、コンパイルとインタープリテーションの技法を組み合わせて使います。仕組みは次のとおりです。
MicroPython がスクリプトを見ると、スクリプトの各行を解析します。最終的に得られるのは、あなたのプログラムがどのように動作するかを表すようにグループ化された、メモリ内のトークンの集合です。これは 抽象構文木（AST） と呼ばれます。
AST は、Python バイトコード と呼ばれる簡潔な命令集合にコンパイルされます。バイトコード命令は CPU のアセンブリ言語命令に似ていますが、実際のコンピューターハードウェアではなく、仮想マシン を対象としています。
Python バイトコードは Python 仮想マシンに渡されて実行され、こうしてあなたのプログラムが動作します。
以上のことはすべて、一瞬のうちに起こります。 MicroPython に組み込まれている Python 仮想マシン自体も、C++ コードからコンパイルされています。これは Python バイトコードを読み取り、1 つずつ解釈し、それぞれが固有の目的を果たすように、より低レベルの C++ 関数を呼び出します。バイトコードインタープリターを使用することで、MicroPython は独自の仮想命令セットを持つ仮想マシンを実装しています。 これが仮想であるのは、これらの命令がハードウェアに「組み込まれている」のではなく、ソフトウェアで実装されているためです。これにより、MicroPython は異なるプロセッサを持つさまざまなコンピューターシステムへ容易に「移植」できます。
コードエディターとツール
Python in Education のウェブサイトには、多数の micro:bit 関連リソース とオンラインエディターに加え、教育における Python に関する一般的なリソースも掲載されています。
ウェブサイトから Mu をダウンロード でき、その開発に参加 することもできます。さらに、ブラウザベースのエディターは オープンソースで、コミュニティによってメンテナンスされています。
2 つの Python モジュールが、micro:bit への書き込み と ファイルシステムとのやり取り のためのコードおよびコマンドラインコマンドを提供します。
コミュニティの貢献
国際的な Python コミュニティの多くの人々が、MicroPython / BBC micro:bit World Tour を通じて自由に利用できるリソースを提供しています。
教育リソース
microbit.org では、さまざまな Python 関連カリキュラムを提供しています。
NCCE key-stage 3 Physical computing には、micro:bit を使って Python を教えるための KS3 レベルのカリキュラムが含まれています。
Grok Learning は、オンラインの MicroPython コードエディター、Blockly ビジュアルプログラミング、完全な micro:bit シミュレーター、カリキュラムに沿った教材、自動採点される問題を提供しています。
ドキュメント
開発者向けのチュートリアルと API ドキュメントは、こちら で参照できます。
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ソースコード
その他のリンク
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すべての開発活動は、Python Software Foundation の 行動規範 の対象です。
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Python Software Foundation は、より広い Python コミュニティを代表し、支援し、調整しています。
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Python スクリプトに アセンブリ言語を埋め込む方法 を学びましょう（この機能は micro:bit 上の MicroPython で有効になっています）。
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Pycomic の micro:bit image maker を使うと、ドキュメントで使用する画像を作成できます。
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多数の MicroPython / BBC micro:bit の動画は、この YouTube プレイリスト で見つけることができます。
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このプロジェクトへの関与に関する Python Software Foundation の説明は、このブログ記事 で読むことができます。
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このプロジェクトの貢献者の 1 人が、2016 年の欧州 Python プログラミングカンファレンス（EuroPython）で 基調講演を行いました。
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micro:bit と MicroPython に関する CAS Chat は、より大きなプロジェクトについての興味深い視点を提供します。
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CAS.TV MicroPython デモ メディアオフセット 23:53