Tại sao python không được sử dụng trong các hệ thống nhúng?

Quyết định về ngôn ngữ lập trình cho một hệ thống nhúng có thể là quyết định xây dựng quan trọng nhất mà bạn đưa ra. Tôi đã xây dựng hàng nghìn hệ thống nhúng, sử dụng nhiều ngôn ngữ. Đây là lời khuyên của tôi về việc sử dụng và chọn ngôn ngữ cũng như các mẹo từ các chuyên gia phát triển khác

trong bài viết này

Ngôn ngữ lập trình nhúng là gì?

Ngôn ngữ lập trình nhúng là ngôn ngữ lập trình mà các nhà phát triển sử dụng trong các hệ thống nhúng. Nói chung, các ngôn ngữ cung cấp quyền truy cập cấp thấp vào phần cứng thiết bị. Các nhà phát triển sử dụng một số ngôn ngữ lập trình phổ biến cho các hệ thống nhúng.  

Một số người cũng gọi những ngôn ngữ mã hóa nhúng này là. Nhưng lập trình liên quan đến nhiều thứ hơn là viết mã.   

Những ngôn ngữ lập trình nào được sử dụng trong các hệ thống nhúng?

Các nhà phát triển sử dụng nhiều ngôn ngữ lập trình trong các hệ thống nhúng. Các ngôn ngữ được sử dụng nhiều nhất bao gồm C, C++, Python, MicroPython và Java.  

Các ngôn ngữ lập trình phổ biến cho hệ thống nhúng

Các ngôn ngữ lập trình mà các nhà phát triển thường sử dụng trong các hệ thống nhúng có một số ưu điểm chính. Hầu hết các ngôn ngữ cũng có nhược điểm. Ưu điểm và hạn chế của các ngôn ngữ lập trình nhúng phổ biến

C

• Những thứ cơ bản. Được phát triển vào đầu những năm 1970, C là ngôn ngữ được biên dịch đóng vai trò là khối xây dựng của nhiều ngôn ngữ khác
  
• ưu. C là một ngôn ngữ lập trình hiệu quả và được sử dụng rộng rãi. Ước tính trong ngành cho biết 80% hệ thống nhúng sử dụng ngôn ngữ lập trình C.  
• Nhược điểm. Yêu cầu các nhà phát triển hiểu và sử dụng các kỹ thuật mã hóa kỹ thuật có thể phức tạp

C++

• Cơ bản. Ngôn ngữ được biên dịch này có hầu hết hoặc tất cả các thành phần của C, nhưng cũng có các khả năng khác. Ngôn ngữ được thiết kế một phần cho lập trình hệ thống và hệ thống nhúng.
• ưu. C ++ có thể hiệu quả như sử dụng C, nhưng nó có một thư viện tiêu chuẩn có thể giúp lập trình viên tiết kiệm thời gian viết mã
• Nhược điểm. Một ngôn ngữ phức tạp có thể khó học
• Bình luận của chuyên gia. "Nếu bạn nhìn vào C++, nó có rất nhiều khả năng. Nhưng có những khả năng trong ngôn ngữ mà nếu bạn không sử dụng một tập hợp con của nó, bạn thực sự có thể phá hủy hiệu suất trong một hệ thống nhúng. Vì vậy, cần phải nhận ra điều đó,” Jacob Beningo, Nhà tư vấn phần mềm nhúng và Chủ tịch của Beningo Embedded Group giải thích. “Bạn có tất cả các tính năng này, nhưng đó chỉ là một tập hợp con thực sự mà bạn có thể sử dụng với tư cách là nhà phát triển nhúng. Các tính năng khác có thể làm chậm mã của bạn, khiến mã trở nên cồng kềnh và không hoạt động tốt. ”

Python

• Khái niệm cơ bản. Được phát triển vào đầu những năm 1980 [và được đặt theo tên của diễn viên hài người Anh Monty Python], Python là một ngôn ngữ lập trình phổ biến. Nó vượt trội về học máy, trí tuệ nhân tạo [AI] và phân tích dữ liệu, nhưng bạn có thể sử dụng nó trong nhiều ứng dụng khác.
• ưu. Ngôn ngữ này là nguồn mở, miễn phí sử dụng và dễ học, đọc và viết.  
• Nhược điểm. Ngôn ngữ này không mang tính quyết định—không dành cho hệ điều hành thời gian thực [RTOS]

MicroPython

• Khái niệm cơ bản. Ngôn ngữ này là phiên bản Python được tối ưu hóa cho vi điều khiển.
  
• ưu. MicroPython cũng là mã nguồn mở, miễn phí sử dụng và dễ học
• Nhược điểm. Mã không nhanh bằng và có thể sử dụng nhiều bộ nhớ hơn so với C hoặc C++
• Bình luận của chuyên gia. Beningo cho biết những ưu điểm của MicoPython bao gồm "tất cả các thư viện, khung, mã hiện có và thực tế là mọi người đều biết nó. Thật dễ dàng để học. Tôi thậm chí đã nghe nói về học sinh tiểu học viết mã Python. "

Java

• Khái niệm cơ bản. Java là một ngôn ngữ có mục đích chung, hiệu quả được sử dụng rộng rãi cho các ứng dụng dựa trên internet. Trong các hệ thống nhúng, Java là tốt nhất cho những hệ thống chạy trên hệ điều hành Android.
• ưu. Sau khi được viết trong một hệ thống nhúng, mã có thể di chuyển sang thiết bị khác và khá đáng tin cậy
• Nhược điểm. Ngôn ngữ có thể phức tạp, dẫn đến các vấn đề về hiệu suất, bao gồm cả những ngôn ngữ có giao diện người dùng đồ họa [GUIs]. Bạn không thể sử dụng Java trong các hệ thống thời gian thực

JavaScript

• Khái niệm cơ bản. JavaScript là ngôn ngữ lập trình dựa trên văn bản được sử dụng trong một số hệ thống nhúng.
• ưu. Một lựa chọn tốt nếu hệ thống của bạn dựa trên HTML5 và yêu cầu mạng và đồ họa quan trọng
• Nhược điểm. Hiệu quả thời gian chạy kém và có thể khó duy trì

Rỉ sét

• Khái niệm cơ bản. Vào năm 2010, một nhân viên của Mozilla đã phát triển ngôn ngữ lập trình cấp cao này được thiết kế cho hiệu suất và sự an toàn.
• ưu. Rust giúp khuyến khích mã an toàn với ít lỗi hơn
• Nhược điểm. Rust cần có thời gian để biên dịch. Ngôn ngữ chưa được chuẩn hóa hoặc chưa được sử dụng nhiều
• Bình luận của chuyên gia. "Rỉ sét còn rất mới. Sẽ mất nhiều thời gian hơn cho đến khi nó thực sự thâm nhập thị trường nhúng ở cấp độ hệ thống. Nhưng tiềm năng của nó rất rõ ràng và nó phải có trong mọi danh sách theo dõi chiến lược,” Maurice Kalinowski, Giám đốc sản phẩm của Qt giải thích

Các ngôn ngữ khác cho hệ thống nhúng

Các nhà phát triển cũng sử dụng các ngôn ngữ khác cho các hệ thống nhúng có nhu cầu cụ thể. Các ngôn ngữ này không phổ biến trên tất cả các hệ thống nhúng nhưng phổ biến trong các trường hợp cụ thể và hoàn hảo cho một số hệ thống

Ada

• Khái niệm cơ bản. Vào những năm 1970, Ada được tạo ra như một U. S. Dự án của Bộ Quốc phòng do lo ngại về hàng trăm ngôn ngữ lập trình trong các hệ thống nhúng của nó.
• ưu. Ngôn ngữ cực kỳ hiệu quả và đáng tin cậy
• Nhược điểm. Ada có thể khó học và không được sử dụng rộng rãi.  

Lắp ráp

• Khái niệm cơ bản. Hợp ngữ là ngôn ngữ lập trình bậc thấp giao tiếp trực tiếp với phần cứng máy tính.
• ưu. Ngôn ngữ là bộ nhớ hiệu quả và nhanh chóng
• Nhược điểm. Lắp ráp có thể khó đọc và bảo trì

Đi. Đôi khi được gọi là Golang, Go là ngôn ngữ lập trình do Google phát triển mà các nhà phát triển sử dụng trong một số hệ thống nhúng.

Ma trận so sánh cho một số ngôn ngữ lập trình nhúng hàng đầu

Tải xuống bảng so sánh các ngôn ngữ lập trình phần mềm nhúng hàng đầu

Ngôn ngữ mô tả phần cứng là gì?

Một vài ngôn ngữ mà một số người có thể gọi là ngôn ngữ lập trình thực sự là "ngôn ngữ mô tả phần cứng" hoặc HDL. Hai HDL chính là Verilog và VHDL

HDL cho phép các kỹ sư mô phỏng mạch điện tử trong khi mô phỏng vẫn độc lập với mạch đó. Các kỹ sư sử dụng HDL để thiết kế, thử nghiệm và gỡ lỗi hệ thống và thực hiện phân tích thời gian của hệ thống.  

So sánh 6 ngôn ngữ lập trình phần mềm nhúng hàng đầu

Hướng dẫn yêu cầu và lập kế hoạch sản phẩm nhúng của Qt nêu chi tiết và biểu đồ so sánh về năm ngôn ngữ lập trình nhúng hàng đầu. Biểu đồ so sánh các đặc điểm chính của các ngôn ngữ lập trình

CC++JavaPython / MicroPythonJavaScript/
HTML5/CSSRustStrenghtsEmbedded, bare-metal,
 IoTEmbedded, bare-metal,
standalone
apps, IoTWeb, cloudCloud, data scienceWebEmbedded,
bare-metalEase of development★★★★★★★★★★★★★★★★★★★

sức mạnh biểu cảm

★★★★★★★★★★★★★★★★★Dễ dàng bảo trì★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★Tuổi thọ

★★★

★★★★/★★★★²★★★★★★★★★★★

★ là thứ hạng thấp nhất trong khi ★★★★★ là thứ hạng cao nhất.
1 Cung cấp khả năng kết nối và hỗ trợ mạng ở mức độ cao khi bao gồm các thư viện nền tảng
2 Cộng đồng nhà phát triển Java dành riêng cho Android [thấp] và bao gồm Android [cao]