Theo một cuộc khảo sát gần đây của nhóm tại TIOBE, Python là một trong những ngôn ngữ lập trình được sử dụng nhiều nhất trên hành tinh. Trong khi hầu hết các nhà phát triển đều quen thuộc với cách Python được sử dụng trong việc phát triển ứng dụng di động, ứng dụng dựa trên web, phần mềm và thậm chí cả trò chơi trực tuyến, nhiều người vẫn chưa quen với việc lập trình nhúng với Python.

Lập trình nhúng là một loại lập trình cụ thể hỗ trợ việc tạo ra các thiết bị đối mặt với người tiêu dùng hoặc doanh nghiệp không hoạt động trên hệ điều hành truyền thống như cách mà máy tính xách tay và thiết bị di động quy mô lớn làm. Ý tưởng về lập trình nhúng là một phần của động lực thúc đẩy sự phát triển của các thiết bị và thiết bị kỹ thuật số trong thị trường CNTT ngày nay.
Lập trình nhúng còn được gọi là phát triển phần mềm nhúng hoặc lập trình hệ thống nhúng.

Một số chuyên gia định nghĩa lập trình nhúng là phương pháp chủ đạo để lập trình vi điều khiển. Về cơ bản, lập trình nhúng liên quan đến việc lập trình các máy tính nhỏ điều khiển các thiết bị. Về mặt triển khai thực tế, lập trình nhúng rất hữu ích trong việc thiết kế phần mềm cho các tính năng ô tô, các thiết bị xử lý cơ sở vật chất nhỏ như bộ điều nhiệt, trò chơi cầm tay hoặc các thiết bị nhỏ khác.

Các chuyên gia cũng chỉ ra rằng lập trình nhúng khác với lập trình dựa trên hệ điều hành đầy đủ vì các nhà phát triển phải tính đến những hạn chế và cấu trúc của phần cứng thiết bị. Điều này bao gồm bộ vi xử lý và mạch. Các nhà thiết kế sẽ phải sử dụng các thông số kỹ thuật duy nhất của phần cứng này, để đưa ra một giải pháp lập trình nhúng hoạt động.

Các chuyên gia cũng sử dụng các thuật ngữ vi máy tính và vi điều khiển để mô tả một số kiểu lập trình nhúng nhất định. Một lần nữa, kiểu lập trình này là một chỉ định tổng thể cho sự phát triển sẽ giúp các máy tính nhỏ cung cấp năng lượng cho các đồ vật và thiết bị mà một ngày nào đó có thể được thêm vào Internet of Things đang phát triển, sẽ có nhiều máy tính nhỏ bé hơn và cho phép ô tô, hệ thống an ninh gia đình và nhiều loại hệ thống chức năng và dịch vụ khác để trở thành một phần của Internet được kết nối toàn cầu.

Lập trình nhúng với Python

Python có thể mạnh nhất khi được sử dụng làm trung gian giao tiếp giữa người dùng và hệ thống nhúng mà chúng đang làm việc. Gửi tin nhắn thông qua Python đến hoặc từ một hệ thống nhúng cho phép người dùng tự động kiểm tra. Các tập lệnh Python có thể đưa hệ thống vào các trạng thái khác nhau, thiết lập cấu hình và kiểm tra tất cả các loại trường hợp sử dụng trong thế giới thực. Python cũng có thể được sử dụng để nhận dữ liệu hệ thống nhúng có thể được lưu trữ để phân tích. Các lập trình viên sau đó có thể sử dụng Python để phát triển các tham số và các phương pháp phân tích dữ liệu đó.

Hiện tại, cuộc tranh luận chính về giá trị của Python và C / C ++ liên quan đến điều quan trọng hơn đối với nhóm của bạn: tốc độ phát triển hoặc tốc độ thời gian chạy. Tuy nhiên, trong tương lai, các lập trình viên Python có thể không đưa ra trường hợp của họ để sử dụng nó trong các hệ thống nhúng, mà là các nhà thiết kế hệ thống nhúng để tìm ra cách thích ứng với sự phổ biến ngày càng tăng của Python.
5 vai trò cho Python trong hệ thống nhúng thời gian thực

Kiểm soát thiết bị và gỡ lỗi.

Trong quá trình phát triển phần mềm nhúng, các nhà phát triển thường tự phân tích lưu lượng bus như USB, SPI hoặc I2C. Đôi khi việc phân tích chỉ đơn giản là cho mục đích gỡ lỗi nhưng những lúc khác thì cần phải thực sự điều khiển bộ phân tích bus và gửi thông báo đến hệ thống nhúng. Nhiều công cụ phân tích bus và giao tiếp có giao diện thân thiện với người dùng có thể được sử dụng để điều khiển công cụ nhưng chúng cũng thường cung cấp cách phát triển các tập lệnh cũng có thể được sử dụng để điều khiển công cụ. Python là một trong những ngôn ngữ kịch bản thường được hỗ trợ, đôi khi chỉ được hỗ trợ, để giao tiếp và điều khiển công cụ.

Tự động hóa kiểm tra.

Khả năng kiểm soát các công cụ có thể gửi và nhận tin nhắn từ một hệ thống nhúng thông qua Python mở ra khả năng sử dụng Python để tạo các bài kiểm tra tự động bao gồm kiểm tra hồi quy. Các tập lệnh Python có thể được phát triển để đặt hệ thống nhúng thành các trạng thái khác nhau, đặt cấu hình và kiểm tra tất cả các nhiễu và tương tác có thể có mà hệ thống sẽ có với thế giới bên ngoài. Một lợi thế khi sử dụng Python để kiểm tra tự động là các bài kiểm tra hồi quy có thể được phát triển để liên tục kiểm tra và thực hiện hệ thống. Bất kỳ thay đổi mã nào dẫn đến lỗi hoặc không phù hợp sẽ được phát hiện ngay lập tức.

Phân tích dữ liệu.

Một tìm kiếm đơn giản cho các thư viện Python trên web cho thấy rằng có rất nhiều thư viện miễn phí có sẵn và mạnh mẽ để phát triển các ứng dụng Python. Python có thể được sử dụng để nhận dữ liệu hệ thống nhúng quan trọng, sau đó có thể được lưu trữ trong cơ sở dữ liệu hoặc cục bộ để phân tích. Các nhà phát triển có thể sử dụng Python để phát triển các hình ảnh trực quan thời gian thực hiển thị các thông số quan trọng hoặc lưu trữ và lưu các thông số đó để phân tích sau này. Phần tốt đẹp về việc thực hiện phân tích dữ liệu bằng Python là công việc cơ bản đã được thực hiện và chỉ cần bắt đầu.

Phần mềm thời gian thực.

Python đã chứng tỏ bản thân nó mạnh mẽ và dễ sử dụng đến mức Python thậm chí đang tìm đường vào các hệ thống nhúng thời gian thực. Có, bản thân phần mềm nhúng đang được viết bằng Python chứ không phải C / C ++. Phiên bản Python có sẵn rộng rãi nhất cho thời gian thực là cổng Micro Python được thiết kế để chạy trên các bộ vi điều khiển như ARM Cortex-M3 / 4. Tuy nhiên, Micro Python không đơn độc. Các công ty như Synapse và OpenMV đang sử dụng Micro Python hoặc cổng Python của riêng họ trong các hệ thống nhúng. Độc giả muốn tìm hiểu thêm về Micro Python có thể quan tâm đến Khóa học Giáo dục Thường xuyên DesignNews này tại đây. Ngoài ra còn có một số bài viết tổng quan có thể được tìm thấy ở đây.

Học lập trình hướng đối tượng.

Ngôn ngữ này cũng hiện đại, không giống như C, và có khả năng được cấu trúc theo kiểu tập lệnh dạng tự do hoặc như một kiến trúc hướng đối tượng phức tạp. Python đã được chứng minh là dễ học và cũng rất linh hoạt. Thậm chí có những trường hợp các kỹ sư điện không có kinh nghiệm lập trình đã có thể sử dụng Python và viết các kịch bản kiểm tra hữu ích hoặc thực hiện kiểm tra bảng mạch với sự đầu tư thời gian tối thiểu. Đường cong học tập không quá dốc và các nhà phát triển quen thuộc với Python nhận thấy rằng đây là một ngôn ngữ dễ dàng chuyển đổi. Vì những lý do này, các nhà phát triển không nên ngạc nhiên khi thấy Python đóng vai trò như một vườn ươm lập trình để thu hút các kỹ sư khác có ít kinh nghiệm hơn đóng góp vào chu trình thiết kế sớm hơn là muộn.

Sinh viên và kỹ sư đang trở nên rất quen thuộc với ngôn ngữ lập trình Python. Người ta có thể coi phong trào nhà sản xuất và Raspberry Pi là một vài lý do khiến nó trở nên phổ biến trong danh sách. Bản thân ngôn ngữ này rất linh hoạt, dễ học và có thể được điều chỉnh để hoạt động trong môi trường dựa trên vi điều khiển. Các nhà phát triển không nên ngạc nhiên khi họ thấy Python được cắt xén và bắt đầu đóng một vai trò trong việc phát triển hệ thống nhúng.

Xem thêm các bài viết liên quan khác: Lập trình nhúng

Xem thêm nhiều bài viết hay tại:
Cổng thông tin toàn diện về phần mềm
Cổng thông tin VHRO - giải pháp quản lý nhân sự Online