由于Python有強大的社區(qū)支持，且是一款比容易入門的腳本語言，因此一些非IT領(lǐng)域的人都選它作為入門語言。但是它不能進行一些底層的操控，在硬件領(lǐng)域并不起眼。然而那都是若干年之前的事情了。隨著硬件性能的不斷提升，編程開發(fā)語言的優(yōu)劣開始變得不那么明顯。

如今在硬件圈同樣非常關(guān)注Python

如下是樹莓派的板子，樹莓派能干啥？

在這部分內(nèi)容開始之前，先帶大家回顧一段《生活大爆炸》里的情節(jié)。在第一季開播時，這部劇里就有非常炫酷的一幕——幾個室友湊在一起用電腦遠程控制了家里的家居。提到的遠程控制都是指自己控制自己的設(shè)備，而不是別人的，請注意千萬不要非法操作。

樹莓派和Arduino應用Python的的例子實在是多，比如，利用Raspberry Pi的硬件和Python語言來完成一個機器人制作。實際上如今，Python可以直接進行單片機的開發(fā)了！

用Python語言開發(fā)STM32單片機

MicroPython基于ANSI C，語法跟Pyton 3基本一致，可以通過Python腳本語言開發(fā)單片機程序。它擁有自家的解析器、編譯器、虛擬機和類庫等。我們熟悉的ARM處理器，像STM32F405、STM32f407等上面可以直接運行Python語言。用戶完全可以實現(xiàn)硬件底層的訪問和控制，LED流水燈、LCD顯示、電壓檢測、電機控制、SD卡訪問等都是輕松玩轉(zhuǎn)。

Python應用在在實時嵌入式系統(tǒng)中

眾所周知，Python跑在Linux與Windows上都沒問題，諸如Raspberry Pi等單板計算機也不在話下。這么牛？在實時嵌入式系統(tǒng)中是否也有Python的一席之地？答案是肯定的。

Python在實時嵌入式系統(tǒng)開發(fā)中的主要應用如下：

設(shè)備調(diào)試和控制

在嵌入式軟件開發(fā)過程中，開發(fā)人員常常需要分析總線通信量，如USB、SPI或I2C。有的分析僅僅是出于調(diào)試目的，但有時則需要控制總線分析儀并發(fā)送信息至嵌入式系統(tǒng)。許多總線分析儀和通信工具都有友好的用戶接口，可以用來控制工具。他們通常還提供一種方法來開發(fā)腳本，也可以用來控制工具。Python是一種普遍支持的腳本語言，有時則是一些工具的接口，或是用來控制工具。

自動化測試

通過Python控制工具在嵌入式系統(tǒng)中發(fā)送和接收消息的能力，使得利用Python構(gòu)建自動化測試（包括回歸測試）成為可能。Python腳本可以設(shè)置嵌入式系統(tǒng)進入不同的狀態(tài)，設(shè)置配置文件，并測試所有可能的干擾以及系統(tǒng)與外部環(huán)境的相互作用。使用Python開發(fā)自動化測試的好處是，回歸測試可以開發(fā)持續(xù)測試并訓練系統(tǒng)。任何的代碼變動導致的bug或不合格的結(jié)果都將被實時的檢測出來。

數(shù)據(jù)分析

通過Web簡單地搜索Python庫，你會發(fā)現(xiàn)，有許多免費強大的Python庫都可以用來開發(fā)應用程序。Python可以用來接收非常重要的嵌入式系統(tǒng)數(shù)據(jù)，然后存儲到數(shù)據(jù)庫或是本地進行分析。開發(fā)者還可以使用Python開發(fā)實時可視化功能來展現(xiàn)臨界參數(shù)，或是存儲這些參數(shù)用于后續(xù)分析。使用Python進行數(shù)據(jù)分析的優(yōu)點之一是當基礎(chǔ)性工作完成之后，新功能的植入會顯得比較簡單。

實時軟件

Python已經(jīng)證實了自己的強大性和易使用性，甚至發(fā)現(xiàn)它是作為一門編程語言進入實時嵌入式系統(tǒng)。是的，嵌入式軟件本身就是用Python寫的而不是C/C++。用于實時軟件最廣泛的Python版本是MicroPython，大多是設(shè)計在ARM Cortex-M3/4微控制器上運行。MicroPython并不孤立。Synapse和OpenMV公司在嵌入式系統(tǒng)中既使用MicroPython也使用他們自己的Python port。對MicroPython感興趣的讀者可能對DesignNews（EDN的姐妹機構(gòu)）的繼續(xù)教育課程也感興趣。

學習面向?qū)ο缶幊?/p>

Python是一門免費的編程語言，可以跨多個平臺使用，對于學生和非編程人員而言比較簡單。該語言與C語言不同，它也是現(xiàn)代式的，并且可以在自由形態(tài)的腳本類型中結(jié)構(gòu)化，或是作為一個復雜的面向?qū)ο蟮捏w系結(jié)構(gòu)。Python本身也很靈活。甚至還有這種情景：沒有編程經(jīng)驗的電氣工程師可以利用Python寫出有用的測試腳本或用最少的時間實施電板檢查。

Python的學習曲線并不陡峭，熟悉Python學習曲線的開發(fā)人員發(fā)現(xiàn)，當你有了其它語言的基礎(chǔ)之后，學習Python比學習任意其他的編程語言都要簡單。出于這些原因，當開發(fā)人員看到Python扮演著編程孵化器角色，并吸收其它缺乏經(jīng)驗的工程師對宜早不宜遲的設(shè)計周期做出貢獻時，不應該感到驚訝。

Python+FPGA？

據(jù)說是有人用Digilent的PYNQ-Z1板卡實現(xiàn)了超強的加速性能。

FPGA的開發(fā)都是基于硬件描述語言，從開始的VHDL到現(xiàn)在更為流行的Verilog，軟件應用也從由最開始的匯編語言發(fā)展到現(xiàn)在的C/C++實現(xiàn)，這些都是目前為大多數(shù)FPGA開發(fā)者所熟悉的FPGA發(fā)展路程。

然而最近IEEE收錄了一篇關(guān)于使用Python開發(fā)FPGA應用的論文。

各位教授就基于Python的開發(fā)結(jié)果與已經(jīng)存在的基于C語言的開發(fā)及手動開發(fā)結(jié)果進行了比較分析。在論文中，各位教授還對PYNQ開發(fā)環(huán)境的優(yōu)缺點進行了闡述：

首先來說，PYNQ應用開發(fā)框架是一個開源的開發(fā)環(huán)境，提供了標準的可以約束芯片I/O引腳的“Overlay”比特流，同時，開發(fā)人員可以在此開發(fā)環(huán)境中，利用Python對FPGA進行快速編程開發(fā)。

通過C/C++實現(xiàn)這項研究的一般圖像處理管道性能，以及定制的硬件加速器和Python實現(xiàn)的性能結(jié)果，幫助我們更好地理解了Python + FPGA開發(fā)環(huán)境的性能和能。結(jié)果，通過PYNQ實現(xiàn)較c實現(xiàn)速度提高了30倍之多，當Python實現(xiàn)時有更加有效的可用庫時，比如OpenCV，其性能可以增長更多。

Python軟件實現(xiàn)和FPGA性能潛力的結(jié)合是一個非常有意義的工作，將會開創(chuàng)出一個類似于樹莓派和Arduino的廣大的開發(fā)者社區(qū)。