Python có thể được sử dụng cho các hệ thống nhúng không?

Lợi ích của việc sử dụng Python

Lợi ích cốt lõi mà Python mang lại khi xây dựng hệ thống nhúng là tốc độ phát triển. Python có sẵn các thư viện cho hầu hết các tác vụ và điều này hầu như vẫn đúng với các triển khai nhúng của nó. Bạn có thể tập trung vào việc xây dựng hệ thống của mình vì nhiều vấn đề bạn gặp phải đã được giải quyết

Vì Python ở cấp độ cao hơn các ngôn ngữ nhúng phổ biến khác nên mã bạn viết sẽ ngắn gọn hơn. Điều này giúp tăng tốc độ phát triển, nghĩa là bạn sẽ viết mã nhanh hơn, nhưng nó cũng giúp mã của bạn dễ hiểu

Python được quản lý bộ nhớ. C++, một lựa chọn phổ biến cho phát triển nhúng, không phải là. Trong C++, bạn chịu trách nhiệm giải phóng bộ nhớ khi làm xong, điều này rất dễ quên, dẫn đến chương trình của bạn hết bộ nhớ. Python làm điều này cho bạn

Nhược điểm của việc sử dụng Python

Mặc dù quản lý bộ nhớ của Python là một trợ giúp lớn, nhưng nó phát sinh một chút tốc độ và chi phí bộ nhớ. Các tài liệu MicroPython có một cuộc thảo luận tốt về các vấn đề bộ nhớ

Một điều khác cần xem xét là bản thân trình thông dịch Python chiếm dung lượng. Với ngôn ngữ được biên dịch, kích thước chương trình của bạn chỉ phụ thuộc vào chương trình của bạn, nhưng chương trình Python cần trình thông dịch chạy chúng. Trình thông dịch Python cũng chiếm RAM. trên vi mô. một chút, bạn không thể viết mã Bluetooth bằng Python vì không có đủ chỗ cho Python và Bluetooth cùng một lúc

Vì Python được thông dịch nên nó không bao giờ có thể nhanh bằng ngôn ngữ được biên dịch. Một ngôn ngữ được giải thích cần giải mã từng lệnh trước khi chạy nó, nhưng một ngôn ngữ được biên dịch chỉ có thể chạy. Tuy nhiên, trên thực tế, điều này hiếm khi thành vấn đề vì các chương trình Python vẫn chạy đủ nhanh cho hầu hết các trường hợp sử dụng

Những điều cần chú ý khi mới phát triển nhúng

Máy tính hiện đại có rất nhiều bộ nhớ để làm việc với. Khi bạn lập trình chúng, bạn không phải lo lắng quá nhiều về kích thước của danh sách bạn tạo hoặc tải toàn bộ tệp cùng một lúc. Tuy nhiên, các hệ thống nhúng có bộ nhớ hạn chế. Bạn phải cẩn thận khi viết chương trình của mình để không có quá nhiều thứ trong bộ nhớ cùng một lúc

Tương tự, tốc độ bộ xử lý trên hệ thống nhúng chậm hơn nhiều so với trên máy tính để bàn. Tốc độ bộ xử lý xác định mã của bạn được thực thi nhanh như thế nào, do đó, chạy chương trình trên máy tính nhúng sẽ mất nhiều thời gian hơn chạy chương trình trên máy tính để bàn. Điều quan trọng hơn là nghĩ về hiệu quả của mã nhúng—bạn không muốn nó chạy mãi mãi

Có lẽ thay đổi lớn nhất khi lập trình hệ thống nhúng là yêu cầu về nguồn điện. Máy tính xách tay, điện thoại và máy tính để bàn cắm vào tường hoặc có pin lớn. Các hệ thống nhúng thường có pin nhỏ và phải tồn tại trong một thời gian rất dài, đôi khi thậm chí hàng năm. Mỗi dòng mã mà bạn chạy đều tiêu tốn một chút thời lượng pin và tất cả sẽ tăng lên

Dưới đây là một số điều khác mà bạn nên biết khi bắt đầu

• Nếu bạn có kết nối mạng trên thiết bị của mình thì có thể kết nối đó chậm hoặc không đáng tin cậy
• Bạn có nhiều lựa chọn thư viện nhỏ hơn để lựa chọn
• Các hệ thống nhúng thường không có dung lượng lưu trữ liên tục lớn

Phát triển nhúng là một lĩnh vực rộng lớn, có rất nhiều thứ cho người mới học. Tuy nhiên, hiện tại, chỉ cần nhớ rằng điều quan trọng hơn là viết mã tinh gọn trên các hệ thống nhúng. Điều này làm cho các hệ thống nhúng tuyệt vời cho hiệu quả học tập trong mã của bạn

BBC vi. chút

BBC vi mô. bit là một hệ thống nhúng được thiết kế cho mục đích giáo dục. Trên tàu một micro. một chút, có rất nhiều thành phần, bao gồm các nút, màn hình LED 5x5, loa và micrô, máy đo gia tốc và mô-đun Bluetooth. Thật không may, mô-đun Bluetooth không sử dụng được với Python, nhưng bạn vẫn có thể sử dụng radio trực tiếp. Nó có thể lập trình bằng Scratch, JavaScript và quan trọng nhất là Python

Đây là ảnh của một cái từ phía sau hiển thị một số thành phần thú vị có sẵn

vi mô. bit có rất nhiều tài nguyên trực tuyến tuyệt vời để giúp bạn bắt đầu và đưa ra ý tưởng dự án

quả mâm xôi

Hầu hết Raspberry Pi về mặt kỹ thuật là máy tính bảng đơn thay vì hệ thống nhúng, nhưng tất cả chúng vẫn cho phép truy cập vào phần cứng bên ngoài thông qua các chân GPIO của chúng. Một ngoại lệ đối với quy tắc là Raspberry Pi Pico, một bảng phát triển vi điều khiển. Các Raspberry Pi khác chạy Linux, nghĩa là bạn có thể sử dụng chúng như một máy tính hoàn chỉnh và tất cả các Pi đều hỗ trợ Python ngay lập tức

Có sẵn một số mẫu Raspberry Pi khác nhau, nhưng tất cả chúng đều có thể chạy Python và hoạt động với thiết bị điện tử. Bạn nên chọn mô hình nào tùy thuộc vào nhu cầu dự án của bạn. Đây là một trong những mẫu mới nhất

Bạn có thể tìm hiểu thêm về các mẫu Raspberry Pi khác nhau trên trang web chính thức. Để biết ví dụ về một dự án bạn có thể thực hiện với Raspberry Pi và Python, hãy xem Xây dựng các dự án vật lý với Python trên Raspberry Pi

ván ép

Pyboard là một bảng phát triển điện tử được thiết kế để chạy MicroPython. Nó mạnh hơn rất nhiều so với micro. một chút nhưng không có bất kỳ tính năng bổ sung nào như màn hình tích hợp và cảm biến của micro. chút. Đây là pyboard 1. 0

Bạn có thể nhận thấy rất nhiều vòng tròn vàng trên bảng. Chúng được gọi là chân và được sử dụng để kết nối pyboard với các thành phần điện tử khác. Ví dụ: nếu bạn đang chế tạo ô tô điều khiển từ xa, bạn có thể kết nối một số động cơ với chúng

Người khác

Có rất nhiều bảng và bộ công cụ tương thích với Python, quá nhiều để liệt kê ở đây. Tuy nhiên, có một vài cái thú vị rất hay để gọi ra

• LoPy từ Pycom kết nối với các mạng Internet vạn vật chuyên dụng như LoRa và Sigfox
• Tất cả các bo mạch dựa trên ESP8266 đều chạy MicroPython. ESP8266 là một bộ vi điều khiển hỗ trợ Wi-Fi giá rẻ. Những người kế nhiệm của nó, dòng chip ESP32, cũng chạy MicroPython
• Python cũng chạy trên Nintendo DS. Việc thiết lập có vẻ hơi phức tạp đối với người mới bắt đầu, nhưng dự án này quá thú vị để không đề cập đến

Có nhiều bảng tương thích với MicroPython hơn hướng dẫn này có không gian cho. Bạn nên thực hiện một số nghiên cứu để tìm ra cái phù hợp cho các dự án của mình. Một nơi tốt để bắt đầu có thể là cửa hàng MicroPython của Adaf nhung

MicroPython

MicroPython là triển khai Python nhúng tiêu chuẩn thực tế. Nó là một con trăn 3. triển khai x được thiết kế để chạy trên vi điều khiển. Nó không tương thích 100% với CPython, nhưng nó rất gần. Điều này có nghĩa là nếu bạn đã viết mã để chạy trên các phiên bản lên tới Python 3. 4, thì rất có thể bạn có thể chạy nó trong MicroPython

MạchPython

CircuitPython là một nhánh của MicroPython hỗ trợ danh sách bảng hơi khác và có một số thay đổi để làm cho nó thân thiện hơn với người mới bắt đầu. Phần lớn, trải nghiệm của bạn sẽ rất giống khi sử dụng CircuitPython giống như khi sử dụng MicroPython. Bạn có thể chọn sử dụng CircuitPython nếu bo mạch của bạn chỉ hỗ trợ nó chứ không hỗ trợ các triển khai khác

Thiết lập môi trường của bạn

Cho dù bạn có một micro vật lý hay không. bit, con đường nhanh nhất để bắt đầu viết mã là sử dụng các trình chỉnh sửa trực tuyến có sẵn. Đối với hướng dẫn này, bạn sẽ sử dụng công cụ tạo. biên tập code. Khi bạn mở trình chỉnh sửa, bạn sẽ thấy màn hình sau

Hầu hết màn hình được sử dụng với bộ đệm văn bản nơi bạn có thể nhập mã của mình. Ở dưới cùng bên phải, bạn sẽ thấy một nút phát. Điều này sẽ cho phép bạn chạy mã của mình sau khi bạn viết nó

Hiển thị hướng dẫn trên màn hình

Điều đầu tiên mà trò chơi của bạn cần làm là đưa ra một hướng đi và nói điều đó với người chơi. Với mục đích của trò chơi này, bạn có thể sử dụng ba hướng.

# Previous code...

while True:
    # Previous code...

    # Get the X-axis [left-right] tilt
    acc_x = accelerometer.get_x[]
    # Determine direction
    if acc_x