MicroPython做嵌入式开发的优缺点

Python的火热程度相信大家都看到了,自然,MCU和嵌入式也紧跟“潮流”,随之而来的就是MicroPython。

关于MicroPython

MicroPython 是Python 3编程语言的精简高效实现,其中包括 Python 标准库的一小部分,并针对在微控制器和受限环境中运行进行了优化。
MicroPython 同样具有很多高级功能,例如交互式提示、任意精度整数、闭包、列表理解、生成器、异常处理等。然而,它足够紧凑,可以在仅 256k Flash和 16k RAM 的MCU上运行。
MicroPython 旨在尽可能与普通 Python 兼容,让你可以轻松地将代码从桌面转到微控制器或嵌入式系统。
1.完全免费的开源软件
MicroPython 是用 C99 编写的,整个 MicroPython 核心在非常宽松的MIT 许可下可供一般使用 。大多数库和扩展模块(其中一些来自第三方)也可在 MIT 或类似许可下使用。
您可以自由地将 MicroPython 用于个人用途、教育和商业产品。
MicroPython 是在 GitHub 上公开开发的,源代码可在GitHub 页面和下载页面上找到。欢迎大家为该项目做出贡献。
2.特点
MicroPython 采用了许多先进的编码技术和许多技巧来保持紧凑的尺寸,同时仍然拥有全套功能。
  • 由于许多编译时配置选项,高度可配置

  • 支持多种架构(x86、x86-64、ARM、ARM Thumb、Xtensa)

  • 包含 590 多个测试和 18,500 多个单独测试用例的广泛测试套件

  • 核心代码覆盖率为 98.4%,核心加扩展模块为 96.3%

  • 从启动到加载第一个脚本的快速启动时间(在以 168MHz 运行的 PYBv1.1 上,150 微秒到达 boot.py)

  • 一个简单、快速和健壮的标记清除垃圾收集器,用于堆内存

  • 如果堆耗尽,则会引发 MemoryError 异常

  • 如果达到堆栈限制,则会引发 RuntimeError 异常

  • 支持以最小延迟在硬中断上运行 Python 代码

  • 错误有回溯并报告源代码的行号

  • 解析器/编译器中的常量折叠

  • 指针标记以适应机器字中的小整数、字符串和对象

  • 从小整数到大整数的透明转换

  • 支持 64 位 NaN 装箱对象模型

  • 支持 30 位填充浮点数,不需要堆内存

  • 交叉编译器和冻结字节码,具有不占用任何 RAM 的预编译脚本(除了它们创建的任何动态对象)

  • 通过“_thread”模块进行多线程,带有可选的全局解释器锁(仍在进行中,仅在选定的端口上可用)

  • 直接针对机器代码而不是字节码虚拟机的本机发射器

  • 内联汇编器(目前仅限 Thumb 和 Xtensa 指令集)

更多介绍可以参看:
http://www.micropython.org/

MicroPython做嵌入式开发的优缺点

C/ C ++编程语言长期以来一直主导着嵌入式系统行业,Python也不甘示弱进军微控制器,只是它是换了一种形式,即我们看到MicroPython。
让我们来看看使用 MicroPython 的一些优缺点:
Python 编程语言具有浅薄的学习曲线,这使得开发人员可以非常轻松地开始使用它。Python 为开发人员提供了一种高级编程语言,可用于构建简单的脚本,或者可用于开发复杂的面向对象的体系结构,这些体系结构使用现代软件项目的所有最佳实践。与 C 相比,Python 还提供了内置机制,用于创建线程,处理错误并轻松集成到测试工具中。
变革之风正在我们身上,MicroPython 可能是您用来构建下一个产品的编程语言。在本课程中,我们将研究如何使用 MicroPython 开发产品。与会者将远离本课程,详细了解他们需要做什么才能在下一个产品中使用 MicroPython。
这些语言特征的有趣之处在于它们使开发团队的每个成员都可以成为程序员,MicroPython 提供了一系列库,可以控制低级微控制器功能,从而消除复杂性。例如,硬件工程师可以设计电路板,几乎不知道微控制器(或 C)的工作原理,开发可以通过控制 GPIO 测试电路板的高级脚本,甚至可以与 I2C 器件通信。在 C 中开发 I2C 驱动程序可能相当复杂,但使用 MicroPython 只需要简单的代码行来创建 I2C 对象并将数据发送到从属设备。
处理 I2C 的所有基础工作都由 MicroPython 库处理,这大大简化了开发。
在考虑使用 MicroPython 进行产品开发时,开发人员需要考虑几个关键因素。首先,开发人员需要考虑如何保护他们的应用程序代码。MicroPython 允许开发人员加载基于代码文本的 Python 脚本或将这些脚本编译为字节码并将它们放入 a.mpy 模块中。这些解决方案的问题在于,任何能够访问 MicroPython 文件系统的人都可以轻松获得应用程序代码,这很容易实现。字节码确实使它更难一点,但将字节代码转换回可读代码并不困难。开发人员需要考虑他们需要系统的安全性,并可能采取额外措施来保护知识产权。
接下来,开发人员需要考虑如果出现问题他们将如何恢复他们的系统。根据所选的微控制器,它们的应用程序代码可以在 MCU 内部,也可以在外部存储设备(如 SD 卡)上。我发现文件系统在电源循环或欠压条件下不是很强大。如果文件系统损坏,MicroPython 将通过将默认映像复制回文件系统来恢复它。开发人员需要确保将其默认代码集成到其内核版本中,以便在出现问题时,至少将其恢复为出厂默认设置,然后可以从设备上可能存在的其他内存位置恢复任何更新。
使用 MicroPython 构建嵌入式产品无法满足每个开发团队的需求,如 C / C ++,但它为开发人员提供了一个有趣的快速原型设计或开发商业产品的解决方案。当然还存在一些挑战,例如保护基于 MicroPython 的系统并确保确定性行为。这些挑战可以通过适当的应用设计预先克服。MicroPython 的易用性和 Python 的普及使得使用 MicroPython 构建嵌入式系统成为未来的趋势。
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