MicroPython زبان برنامه نویسی Python 3 را برای میکرو کنترلر ها و میکرو کامپیوتر ها پیاده سازی می کند. این یک راه حل میان افزاری است که برای پیاده سازی ویژگی های زبان سطح بالا پایتون در پلتفرم های سخت افزاری سطح پایین طراحی شده است. سخت افزار برای اجرا در محیط های محدود بهینه شده است و در عین حال به یک زیر مجموعه کوچک از کتابخانه های استاندارد Python 3 اجازه می دهد تا برنامه نویسی تعبیه شده را اجرا کنند.
آنچه که در این مقاله خواهید خواند:
MicroPython چیست؟
سیستم عامل MicroPython می تواند در فضایی معادل 256 کیلوبایت و 16 کیلوبایت رم اجرا شود. MicroPython می تواند چندین ویژگی برنامه نویسی سطح بالا مانند اعداد صحیح دقیق دلخواه، برنامه نویسی شی گرا، ژنراتور ها، بسته شدن، مدیریت استثنا ها و درک لیست را حتی با چنین فضای کد و حافظه محدودی ارائه دهد. معمولاً چنین ویژگی هایی در برنامه نویسی میکرو کنترلر های معمولی موجود نیستند. همه این ویژگی ها با دسترسی به سخت افزار سطح پایین از طریق ماژول ماشین سیستم عامل MicroPython در دسترس هستند.
به علاوه، کامپایلر و کد زمان اجرا MicroPython شامل یک اعلان تعاملی به نام REPL است که امکان اجرای دستورات را از رایانه رومیزی به طور مستقیم بر روی یک پلتفرم تعبیه شده فراهم می کند. دستورات با استفاده از REPL از طریق UART اجرا می شوند، جایی که برد میکرو کنترلر هدف از طریق USB به کامپیوتر میزبان متصل می شود. این در آزمایش سریع و بلادرنگ و اشکال زدایی سیستم های تعبیه شده مفید است.
ویژگی Multithreading
یکی از ویژگی های قابل توجه زبان سطح بالا که در MicroPython مجاز است، Multithreading است. ویژگی Multithreading سخت افزار MicroPython به شما امکان می دهد تا برنامه های تعبیه شده را با انجام همزمان بسیاری از وظایف تعبیه شده از یک میکرو کنترلر را افزایش دهید و به شما این امکان را می دهد که خارج از حلقه های برنامه نویسی معمولی فکر کنید.
برای کسب اطلاعات درباره nft می توانید به مقاله برنامه نویسی برای nft مراجعه کنید!
MicroPython منبع باز است
MicroPython برای استفاده عمومی تحت مجوز MIT در دسترس است. بسیاری از ماژول ها و کتابخانه های آن نیز تحت مجوز MIT یا مجوز منبع باز مشابه در دسترس هستند. استفاده از MicroPython برای اهداف آموزشی و تجاری رایگان است. هر کسی می تواند از سیستم عامل استفاده کند و آن را تغییر دهد. این یک پروژه منبع باز با کد منبع موجود در Github است. به عنوان یک پروژه منبع باز، MicroPython برای مشارکت های جامعه باز می باشد. اگر به دنبال نسخه سیستم عاملی آن هستید که پلتفرم سخت افزاری، میکرو کنترلر، پورت یا ویژگی خاصی را هدف قرار دهد،سایت رسمی MicroPython را ببینید.
MicroPython در مقابل Python
MicroPython عمدتاً پیاده سازی Python 3.4 با برخی از ویژگی های Python 3.5 و بالاتر است. بسیاری از کتابخانه های استاندارد CPython در C99 بازنویسی شده اند تا در محیط های محدود فلزات خالی (میکرو کنترلر ها و میکرو کامپیوتر های بدون هیچ سیستم عاملی) به عنوان بخشی از MicroPython اجرا شوند. این کتابخانه های پایتون استاندارد هسته ای از سخت افزار MicroPython را تشکیل می دهند. همه کتابخانه های استاندارد پایتون برای تشکیل MicroPython بازنویسی نشده اند. MicroPython درواقع زیر مجموعه ای از پایتون استاندارد است. این شامل پیاده سازی مجدد آن دسته از کتابخانه های پایتون است که ممکن است در برنامه نویسی سیستم های جاسازی شده یا بهبود برنامه های کاربردی تعبیه شده مفید باشند.
MicroPython ممکن است در سینتکس و رفتار با عملگر ها، توابع و ماژول های معادل پایتون استاندارد در بسیاری از مکان ها متفاوت باشد. بسیاری از این تضاد ها در لینک زیر ذکر شده است. به جز چند تضاد ذکر شده در پیوند ذکر شده در بالا، بیشتر دستورات و برنامه نویسی MicroPython با اسناد استاندارد پایتون مطابقت دارد.
MicroPython Port
به برد میکرو کنترلر، RTOS یا سیستم عاملی که توسط MicroPython پشتیبانی می شود، MicroPython Port گفته می شود. دانستن این نکته مهم است که بسیاری از ویژگی های هسته MicroPython ممکن است برای یک پورت خاص در دسترس نباشد، به عنوان مثال، ممکن است در یک میکرو کنترلر، RTOS یا سیستم عامل خاص پشتیبانی نشود. بعلاوه، یک پورت خاص ممکن است دارای ماژول ها و قابلیت های اضافی MicroPython باشد. به عنوان مثال، نسخه MicroPython برای ESP32 و ESP8266 دارای کتابخانه ها و عملکردهای اضافی برای مدیریت اتصالات شبکه است و از WebREPL (REPL از طریق سوکت های وب) پشتیبانی می کند.
برای انتخاب زبان برنامه نویسی آينده دار جهت یادگیری؛ پیشنهاد می کنیم مقاله بهترین زبان های برنامه نویسی برای یادگیری را از دست ندهید!
MicroPython برای چه مواردی استفاده می شود؟
MicroPython را می توان روی میکرو کنترلر های کوچک و ارزان مانند ESP8266 نصب کرد. هر کاری که این میکرو کنترلر های کوچک می توانند انجام دهند، MicroPython می تواند انجام دهد. میکرو کنترلری که MicroPython را اجرا می کند می تواند یک سنسور از راه دور را برای اندازه گیری مواردی مانند دما، رطوبت و سطح نور بخواند. MicroPython همچنین می تواند برای چشمک زدن LED ها، کنترل آرایه های LED یا اجرای نمایشگر های کوچک استفاده شود. MicroPython می تواند servo موتور ها، استپر موتور ها و سلونوئید ها را کنترل کند. مهندسان عمران می توانند از MicroPython برای نظارت بر سطح آب استفاده کنند. مهندسان مکانیک می توانند از MicroPython برای راندن روبات ها استفاده کنند. مهندسان برق می توانند از MicroPython برای اندازه گیری سطوح ولتاژ در سیستم های تعبیه شده استفاده کنند.
چرا برنامه نویس ها باید MircoPython را یاد بگیرند؟
پایتون برای حل مسائلی مانند محاسبات، آمار، مدل سازی و تجسم استفاده می شود. اما پایتون به تنهایی در کنترل دستگاه های خارج از رایانه ای که روی آن کار می کند، نسبتاً محدود است. شما نمی خواهید برای اندازه گیری دمای آب، لپ تاپ را در یک خور از راه دور بگذارید، اما می توانید یک میکرو کنترلر کوچک و سنسور دما کم هزینه را در یک مکان از راه دور بگذارید. یک ربات کوچک نمی تواند یک لپ تاپ سنگین را حمل کند، اما یک برد کوچک، سبک و کم مصرف می تواند یک ربات ساده را راه اندازی کند. شما نمی خواهید برای هر اندازه گیری کوچک الکتریکی یا کنترل سیستم تعبیه شده از رایانه استفاده کنید، اما یک ماژول WiFi 2 دلاری کار می کند.
فایده یادگیری MicroPython
علاوه بر این، یادگیری نحوه استفاده از MicroPython بر روی میکرو کنترلر های کوچک و ارزان می تواند به برنامه نویس ها کمک کند تا بفهمند برنامه نویسی چگونه کار می کند. دیدن و کنترل چرخش موتور در مقایسه با دیدن متنی روی صفحه نمایش که سرعت چرخش موتور را نشان می دهد، نوع متفاوتی از بازخورد و هیجان است. دیدن مجموعه ای از چراغ های LED در مقایسه با دیدن نمودار دو بعدی بر روی صفحه کامپیوتر، شگفتی متفاوتی را ایجاد می کند. به علاوه اینکه MicroPython سرگرم کننده است! برنامه نویسی MicroPython به همان سادگی برنامه نویسی Python معمولی می باشد. پروژه های کوچکی که می توانید با MicroPython در حال اجرا بر روی یک برد کوچک و کم هزینه انجام دهید تقریبا نامحدود هستند. ما می توانیم MicroPython را با یک میکرو ماهواره به فضا بفرستیم، یا MicroPython را در زیر زمین در یک ماشین خسته کننده دفن کنیم، یا MicroPython را با یک بالن هواشناسی به آسمان پرتاب کنیم.
سخن پایانی
MicroPython می تواند انقلاب بعدی در دنیای میکرو کنترلر پس از آردوینو باشد. اول از همه، MicroPython وظیفه اصلی معرفی Python به میکرو کنترلر ها و سیستم های تعبیه شده مبتنی بر MCU را انجام داده است. پایتون یک راه حل برای توسعه برنامه های تحت شبکه و مبتنی بر هوش مصنوعی است. استفاده از multithreading در برنامه های جاسازی شده نقطه عطف مهم دیگری است که توسط ابتکار MicroPython تعیین شده است. در نتیجه فقط می توان گفت نه تنها یادگیری پایتون و میکروپایتون ضرری نداره، بلکه شما را به یک غول در دنیای برنامه نویسی و به خصوص در جامعه پایتون تبدیل کند! برای تبدیل شدن به غول دنیای برنامه نویسی می توانید از مسیرهای کارآموزی برنامه نویسی آکادمی رستاوا شروع کنید.
پاسخ‌ها