MicroPython做嵌入式開發(fā)的優(yōu)缺點(diǎn)

嵌入式專欄

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10月的 TIOBE 編程語言排行榜已經(jīng)出來了，Python以碾壓式的優(yōu)勢排名第一了。https://www.tiobe.com/tiobe-index/

反觀C語言，已經(jīng)降至第四名了（可以說是有史以來排名最低位了），那么近幾年興起的在嵌入式中用 MicroPython 編程是不是火了？它有什么優(yōu)缺點(diǎn)？
關(guān)于MicroPython
MicroPython 是Python 3編程語言的精簡高效實(shí)現(xiàn)，其中包括 Python 標(biāo)準(zhǔn)庫的一小部分，并針對在微控制器和受限環(huán)境中運(yùn)行進(jìn)行了優(yōu)化。
MicroPython 同樣具有很多高級功能，例如交互式提示、任意精度整數(shù)、閉包、列表理解、生成器、異常處理等。然而，它足夠緊湊，可以在僅 256k Flash和 16k RAM 的MCU上運(yùn)行。

MicroPython 旨在盡可能與普通 Python 兼容，讓你可以輕松地將代碼從桌面轉(zhuǎn)到微控制器或嵌入式系統(tǒng)。
1.完全免費(fèi)的開源軟件MicroPython 是用 C99 編寫的，整個(gè) MicroPython 核心在非常寬松的MIT 許可下可供一般使用 。大多數(shù)庫和擴(kuò)展模塊（其中一些來自第三方）也可在 MIT 或類似許可下使用。
您可以自由地將 MicroPython 用于個(gè)人用途、教育和商業(yè)產(chǎn)品。
MicroPython 是在 GitHub 上公開開發(fā)的，源代碼可在GitHub 頁面和下載頁面上找到。歡迎大家為該項(xiàng)目做出貢獻(xiàn)。
2.特點(diǎn)MicroPython 采用了許多先進(jìn)的編碼技術(shù)和許多技巧來保持緊湊的尺寸，同時(shí)仍然擁有全套功能。

由于許多編譯時(shí)配置選項(xiàng)，高度可配置

支持多種架構(gòu)（x86、x86-64、ARM、ARM Thumb、Xtensa）

包含 590 多個(gè)測試和 18,500 多個(gè)單獨(dú)測試用例的廣泛測試套件

核心代碼覆蓋率為 98.4%，核心加擴(kuò)展模塊為 96.3%

從啟動到加載第一個(gè)腳本的快速啟動時(shí)間（在以 168MHz 運(yùn)行的 PYBv1.1 上，150 微秒到達(dá) boot.py）

一個(gè)簡單、快速和健壯的標(biāo)記清除垃圾收集器，用于堆內(nèi)存

如果堆耗盡，則會引發(fā) MemoryError 異常

如果達(dá)到堆棧限制，則會引發(fā) RuntimeError 異常

支持以最小延遲在硬中斷上運(yùn)行 Python 代碼

錯(cuò)誤有回溯并報(bào)告源代碼的行號

解析器/編譯器中的常量折疊

指針標(biāo)記以適應(yīng)機(jī)器字中的小整數(shù)、字符串和對象

從小整數(shù)到大整數(shù)的透明轉(zhuǎn)換

支持 64 位 NaN 裝箱對象模型

支持 30 位填充浮點(diǎn)數(shù)，不需要堆內(nèi)存

交叉編譯器和凍結(jié)字節(jié)碼，具有不占用任何 RAM 的預(yù)編譯腳本（除了它們創(chuàng)建的任何動態(tài)對象）

通過“_thread”模塊進(jìn)行多線程，帶有可選的全局解釋器鎖（仍在進(jìn)行中，僅在選定的端口上可用）

直接針對機(jī)器代碼而不是字節(jié)碼虛擬機(jī)的本機(jī)發(fā)射器

內(nèi)聯(lián)匯編器（目前僅限 Thumb 和 Xtensa 指令集）
更多介紹可以參看：http://www.micropython.org/
MicroPython做嵌入式開發(fā)的優(yōu)缺點(diǎn)
C/ C ++編程語言長期以來一直主導(dǎo)著嵌入式系統(tǒng)行業(yè)，Python也不甘示弱進(jìn)軍微控制器，只是它是換了一種形式，即我們看到MicroPython。
其實(shí)，在嵌入式很多領(lǐng)域都有用到MicroPython，比如前面給大家分享的：樹莓派 Pico 2 點(diǎn)燈程序。讓我們來看看使用 MicroPython 的一些優(yōu)缺點(diǎn)：Python 編程語言具有淺薄的學(xué)習(xí)曲線，這使得開發(fā)人員可以非常輕松地開始使用它。Python 為開發(fā)人員提供了一種高級編程語言，可用于構(gòu)建簡單的腳本，或者可用于開發(fā)復(fù)雜的面向?qū)ο蟮捏w系結(jié)構(gòu)，這些體系結(jié)構(gòu)使用現(xiàn)代軟件項(xiàng)目的所有最佳實(shí)踐。與 C 相比，Python 還提供了內(nèi)置機(jī)制，用于創(chuàng)建線程，處理錯(cuò)誤并輕松集成到測試工具中。
變革之風(fēng)正在我們身上，MicroPython 可能是您用來構(gòu)建下一個(gè)產(chǎn)品的編程語言。在本課程中，我們將研究如何使用 MicroPython 開發(fā)產(chǎn)品。與會者將遠(yuǎn)離本課程，詳細(xì)了解他們需要做什么才能在下一個(gè)產(chǎn)品中使用 MicroPython。

這些語言特征的有趣之處在于它們使開發(fā)團(tuán)隊(duì)的每個(gè)成員都可以成為程序員，MicroPython 提供了一系列庫，可以控制低級微控制器功能，從而消除復(fù)雜性。例如，硬件工程師可以設(shè)計(jì)電路板，幾乎不知道微控制器(或 C)的工作原理，開發(fā)可以通過控制 GPIO 測試電路板的高級腳本，甚至可以與 I2C 器件通信。在 C 中開發(fā) I2C 驅(qū)動程序可能相當(dāng)復(fù)雜，但使用 MicroPython 只需要簡單的代碼行來創(chuàng)建 I2C 對象并將數(shù)據(jù)發(fā)送到從屬設(shè)備。
處理 I2C 的所有基礎(chǔ)工作都由 MicroPython 庫處理，這大大簡化了開發(fā)。

在考慮使用 MicroPython 進(jìn)行產(chǎn)品開發(fā)時(shí)，開發(fā)人員需要考慮幾個(gè)關(guān)鍵因素。首先，開發(fā)人員需要考慮如何保護(hù)他們的應(yīng)用程序代碼。MicroPython 允許開發(fā)人員加載基于代碼文本的 Python 腳本或?qū)⑦@些腳本編譯為字節(jié)碼并將它們放入 a.mpy 模塊中。這些解決方案的問題在于，任何能夠訪問 MicroPython 文件系統(tǒng)的人都可以輕松獲得應(yīng)用程序代碼，這很容易實(shí)現(xiàn)。字節(jié)碼確實(shí)使它更難一點(diǎn)，但將字節(jié)代碼轉(zhuǎn)換回可讀代碼并不困難。開發(fā)人員需要考慮他們需要系統(tǒng)的安全性，并可能采取額外措施來保護(hù)知識產(chǎn)權(quán)。 接下來，開發(fā)人員需要考慮如果出現(xiàn)問題他們將如何恢復(fù)他們的系統(tǒng)。根據(jù)所選的微控制器，它們的應(yīng)用程序代碼可以在 MCU 內(nèi)部，也可以在外部存儲設(shè)備(如 SD 卡)上。我發(fā)現(xiàn)文件系統(tǒng)在電源循環(huán)或欠壓條件下不是很強(qiáng)大。如果文件系統(tǒng)損壞，MicroPython 將通過將默認(rèn)映像復(fù)制回文件系統(tǒng)來恢復(fù)它。開發(fā)人員需要確保將其默認(rèn)代碼集成到其內(nèi)核版本中，以便在出現(xiàn)問題時(shí)，至少將其恢復(fù)為出廠默認(rèn)設(shè)置，然后可以從設(shè)備上可能存在的其他內(nèi)存位置恢復(fù)任何更新。 使用 MicroPython 構(gòu)建嵌入式產(chǎn)品無法滿足每個(gè)開發(fā)團(tuán)隊(duì)的需求，如 C / C ++，但它為開發(fā)人員提供了一個(gè)有趣的快速原型設(shè)計(jì)或開發(fā)商業(yè)產(chǎn)品的解決方案。當(dāng)然還存在一些挑戰(zhàn)，例如保護(hù)基于 MicroPython 的系統(tǒng)并確保確定性行為。這些挑戰(zhàn)可以通過適當(dāng)?shù)膽?yīng)用設(shè)計(jì)預(yù)先克服。MicroPython 的易用性和 Python 的普及使得使用 MicroPython 構(gòu)建嵌入式系統(tǒng)成為未來的趨勢。
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