MicroPython做嵌入式開(kāi)發(fā)的優(yōu)缺點(diǎn)

時(shí)間：2021-08-19 16:33:33

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關(guān)注 星標(biāo)公眾號(hào)，不錯(cuò)過(guò)精彩內(nèi)容

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Python的火熱程度相信大家都看到了，自然，MCU和嵌入式也緊跟“潮流”，隨之而來(lái)的就是MicroPython。

關(guān)于MicroPython

MicroPython 是Python 3編程語(yǔ)言的精簡(jiǎn)高效實(shí)現(xiàn)，其中包括 Python 標(biāo)準(zhǔn)庫(kù)的一小部分，并針對(duì)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(jí)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(kāi)源軟件MicroPython 是用 C99 編寫(xiě)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(kù)和擴(kuò)展模塊（其中一些來(lái)自第三方）也可在 MIT 或類(lèi)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(kāi)開(kāi)發(fā)的，源代碼可在GitHub 頁(yè)面和下載頁(yè)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(lái)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(cè)試和 18,500 多個(gè)單獨(dú)測(cè)試用例的廣泛測(cè)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(dòng)到加載第一個(gè)腳本的快速啟動(dòng)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(jiǎn)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(huì)引發(fā) MemoryError 異常
如果達(dá)到堆棧限制，則會(huì)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(hào)
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(duì)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(duì)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(dòng)態(tài)對(duì)象）
通過(guò)“_thread”模塊進(jìn)行多線(xiàn)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(duì)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(kāi)發(fā)的優(yōu)缺點(diǎn)

C/ C 編程語(yǔ)言長(zhǎng)期以來(lái)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。?讓我們來(lái)看看使用 MicroPython 的一些優(yōu)缺點(diǎn)：Python 編程語(yǔ)言具有淺薄的學(xué)習(xí)曲線(xiàn)，這使得開(kāi)發(fā)人員可以非常輕松地開(kāi)始使用它。Python 為開(kāi)發(fā)人員提供了一種高級(jí)編程語(yǔ)言，可用于構(gòu)建簡(jiǎn)單的腳本，或者可用于開(kāi)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(xiàn)程，處理錯(cuò)誤并輕松集成到測(cè)試工具中。
變革之風(fēng)正在我們身上，MicroPython 可能是您用來(lái)構(gòu)建下一個(gè)產(chǎn)品的編程語(yǔ)言。在本課程中，我們將研究如何使用 MicroPython 開(kāi)發(fā)產(chǎn)品。與會(huì)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(yǔ)言特征的有趣之處在于它們使開(kāi)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(kù)，可以控制低級(jí)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(kāi)發(fā)可以通過(guò)控制 GPIO 測(cè)試電路板的高級(jí)腳本，甚至可以與 I2C 器件通信。在 C 中開(kāi)發(fā) I2C 驅(qū)動(dòng)程序可能相當(dāng)復(fù)雜，但使用 MicroPython 只需要簡(jiǎn)單的代碼行來(lái)創(chuàng)建 I2C 對(duì)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(kù)處理，這大大簡(jiǎn)化了開(kāi)發(fā)。??在考慮使用 MicroPython 進(jìn)行產(chǎn)品開(kāi)發(fā)時(shí)，開(kāi)發(fā)人員需要考慮幾個(gè)關(guān)鍵因素。首先，開(kāi)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(kāi)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(wèn)題在于，任何能夠訪(fǎng)問(wèn) 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(kāi)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(lái)保護(hù)知識(shí)產(chǎn)權(quán)。?接下來(lái)，開(kāi)發(fā)人員需要考慮如果出現(xiàn)問(wèn)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(chǔ)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(guò)將默認(rèn)映像復(fù)制回文件系統(tǒng)來(lái)恢復(fù)它。開(kāi)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(wèn)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(wú)法滿(mǎn)足每個(gè)開(kāi)發(fā)團(tuán)隊(duì)的需求，如 C / C ，但它為開(kāi)發(fā)人員提供了一個(gè)有趣的快速原型設(shè)計(jì)或開(kāi)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(guò)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(lái)的趨勢(shì)。
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