利用MicroPython设计嵌入式系统的优缺点

发表于 2019-06-13 11:17:01 收藏 已收藏
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利用MicroPython设计嵌入式系统的优缺点

发表于 2019-06-13 11:17:01
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C / C ++编程语言长期以来一直主导着嵌入式系统行业,很少有其他语言可以找到立足点。虽然Java和Ada等语言已经尝试过,但Python的流行程度不仅在不断提高,而且已经在基于Linux的应用程序中找到了很长一段时间。但是,用于微控制器的Python似乎从未像MicroPython那样适合该法案,MicroPython是一个设计用于在微控制器上运行的Python 3.0端口。随着该项目现已进入第六个年头,它已经越来越受欢迎和发展势头,使其成为您用来设计下一个产品的编程语言。

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。事实上,我遇到过学习Python的小学生!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只需要以下代码行来创建I2C对象并将数据发送到从属设备:

而已!处理I2C的所有基础工作都由MicroPython库处理,这大大简化了开发。(看看我在C中的一个I2C驱动程序显示了几千行代码,授予它是一个非常强大的实现,并提供了一些功能,一旦奠定了基础工作,就可以与总线交互)。

利用MicroPython设计嵌入式系统的优缺点

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。

最后,开发人员可能希望确保他们有多个内存设备可供选择。新的旗舰MicroPython开发板,pyboard D系列,包括两个独立的SPI内存设备,每个2 MB。一个用于存储应用程序代码,另一个用于存储数据或其他信息。生产系统应该做类似的事情,甚至保留固件备份副本,以便在出现问题时,可以恢复应用程序而不会给用户带来任何问题。

使用MicroPython进行产品设计听起来很有趣,有没有人真正用它来开发商业产品?据我所知,MicroPython已被用于多种产品中,毫无疑问,我不知道更多。例如,MicroPython已被用于小型卫星中,用于电子电源和数据采集系统(其中一些我亲自参与过)。在欧洲航天局也已经在更大的卫星系统使用MicroPython调查。MicroPython还用于流行的OpenMV模块,该模块允许开发人员创建机器视觉应用程序。该模块运行MicroPython,允许开发人员通过交互式IDE创建脚本,然后将开发人员的脚本下载到模块。开发人员甚至可以训练机器学习模型并将其转换为在OpenMV模块上运行!这表明MicroPython可用于运行不仅仅是简单的算法或切换一些I / O.

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一个有趣的机会。

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