Python jest obecnie najpopularniejszym językiem programowania i konsekwentnie zajmuje czołowe miejsca na listach popularności języków. Jego łatwość użycia, potężne funkcje oraz solidne możliwości obiektowo-zorientowane przyciągnęły ogromną społeczność programistów.
Z drugiej strony, często spotykamy MicroPython podczas eksploracji rozwijania mikrokontrolerów. MicroPython to w zasadzie Python dostosowany do działania na mikrokontrolerach takich jak Arduino i ESP32. Opracowany z myślą o otwartym sprzęcie, głównym celem MicroPythona jest umożliwienie programistom Pythona szybkiego i efektywnego realizowania projektów sprzętowych bez konieczności zagłębiania się w niskopoziomowe architektury sprzętowe czy skomplikowane języki programowania.
Co to jest Python
Python to wysokopoziomowy język programowania, odmienny od języków niskiego poziomu, takich jak C/C++. Chociaż te języki są bogate w funkcje, często brakuje im czytelności. Python, stworzony na początku lat 90., jest zarówno prosty, jak i wysoce czytelny, a jednocześnie oferuje potężną funkcjonalność. Podobnie jak większość nowoczesnych języków programowania, Python zawiera cechy obiektowo zorientowane.
Jedną z największych zalet Pythona jest jego kompatybilność międzyplatformowa. Programiści mogą tworzyć programy działające na szerokim zakresie systemów operacyjnych. W przeciwieństwie do tego, tworzenie oprogramowania międzyplatformowego w C++ wymaga pisania oddzielnych Makefile'ów dla każdej platformy lub używania narzędzi takich jak CMake do kompilacji kodu dla wielu środowisk.
Czym jest MicroPython
MicroPython to uproszczony, wydajny sposób korzystania z języka programowania Python 3 w systemach wbudowanych. Chociaż Python jest wieloplatformowy, nie może działać bezpośrednio na wielu mikrokontrolerach używanych w dziedzinie systemów wbudowanych.
Uruchomiony dzięki udanej kampanii Kickstarter w 2013 roku, MicroPython został specjalnie zaprojektowany do działania na mikrokontrolerach i innych ograniczonych środowiskach, takich jak ESP32, Arduino i STM32. Zapewnia lekki środowisko uruchomieniowe z interpreterem i podstawowymi standardowymi bibliotekami, umożliwiając programistom tworzenie aplikacji wbudowanych za pomocą języka Python.
Różnice
| Funkcja | Python | MicroPython |
| Cel |
Ogólnego przeznaczenia język programowania |
Lekki Python implementacja dla mikrokontrolery |
| Docelowy sprzęt |
Działa na komputerach PC, serwerach, i inne ogólnego przeznaczenia urządzenia |
Działa na mikrokontrolerach (np. ESP32, Raspberry Pi Pico, STM32) |
| InterpreIter | W pełni funkcjonalny Interpreter CPython |
Optymalizowany, minimalny interpreter dla urządzeń o ograniczonych zasobach |
| Biblioteki standardowe | Obszerna standardowa biblioteki i moduły |
Mniejszy podzbiór Pythona standardowe biblioteki |
|
System plików Wsparcie |
Pełny dostęp do systemu plików (dysk lokalny, sieć) |
Ograniczony dostęp do systemu plików (zazwyczaj pamięć flash) |
| Prędkość wykonania | Szybsze wykonanie na sprzęt ogólnego przeznaczenia |
Wolniejszy z powodu zasobów ograniczenia dotyczące mikrokontrolerów |
| Użycie pamięci | Wyższe zużycie pamięci (w zależności od platformy) |
Bardzo mała pamięć ślad (zaprojektowany dla ograniczona pamięć RAM/ROM) |
| Dostęp do sprzętu | Może współpracować z zewnętrznym sprzęt przez biblioteki takie jak GPIO, szeregowy, I2C itp. |
Bezpośrednia kontrola sprzętu poprzez moduł maszyny i inni |
| Równoczesność | Obsługuje wielowątkowość i wielozadaniowość |
Ograniczona współbieżność, często używając przerwań lub współdzielone wielozadaniowość |
| Obsługa błędów | Pełne obsługiwanie wyjątków i narzędzia do debugowania |
Ograniczone narzędzia do debugowania, mniej typów wyjątków |
|
Rozwój Środowisko |
Bogate narzędzia deweloperskie (IDE, debugery, profile, itd.) |
Zazwyczaj działa z prostszymi IDE (np. Thonny, uPyCraft) i REPL |
|
Społeczność & Ekosystem |
Duża społeczność, obfita zasoby i biblioteki |
Mniejsza, ale rosnąca społeczność, systemy wbudowane |
| Wdrożenie | Odpowiedni do komputera stacjonarnego aplikacje, tworzenie stron internetowych i więcej |
Głównie dla wbudowanych systemy, urządzenia IoT oraz projekty sprzętowe |
Python
Python cechuje się prostą, łatwą do czytania składnią. Używając wcięć do definiowania bloków kodu zamiast licznych nawiasów i średników, poprawia czytelność kodu. Python jest dobrze przystosowany do programowania obiektowego, oferując funkcje takie jak klasy, dziedziczenie i polimorfizm. Dodatkowo, Python wspiera programowanie funkcyjne za pomocą narzędzi takich jak funkcje lambda, funkcje wyższego rzędu i zamknięcia.
Python może się również poszczycić bogatą standardową biblioteką oraz rozległymi bibliotekami firm trzecich, które obejmują szeroki zakres zastosowań, od przetwarzania plików i programowania sieciowego po dostęp do baz danych.
Zalety i wady
Python
Zalety:
- Prosta i przejrzysta składnia, co ułatwia czytanie i utrzymanie
- Obszerne standardowe i zewnętrzne biblioteki wspierające różne potrzeby rozwojowe
- Łatwy do nauki i dostępny dla początkujących oraz nieprofesjonalnych programistów
- Kompatybilność międzyplatformowa pozwala na uruchamianie kodu na Windows, Linux i macOS przy minimalnych modyfikacjach
Wady:
- Nie obsługuje mikrokontrolerów, co czyni go mniej odpowiednim do scenariuszy wbudowanych
- Wolniejszy niż języki niskiego poziomu, zużywający więcej zasobów, co ogranicza jego zastosowanie w systemach wbudowanych z ograniczeniami zasobów
MicroPython
Zalety:
- Łatwy w użyciu i wysoce wydajny, idealny dla systemów wbudowanych o ograniczonych zasobach
- Łatwy do nauki dla programistów już zaznajomionych z Pythonem, umożliwiający szybsze wdrażanie projektów na mikrokontrolerach bez konieczności dogłębnej znajomości każdego urządzenia
- Obsługiwane przez różnorodne standardowe i zewnętrzne biblioteki, obejmujące typowe scenariusze osadzone
Wady:
- Niektóre specyficzne biblioteki Pythona nie są obsługiwane, co może utrudniać wykonywanie niektórych zadań
- Wymaga ręcznego zarządzania pamięcią
Przykłady użycia:
MicroPython jest doskonały dla systemów wbudowanych i mikrokontrolerów, takich jak urządzenia IoT i czujniki. Zapewnia lekki środowisko uruchomieniowe, pozwalając programistom na używanie Python do tworzenia aplikacji wbudowanych. Dzięki swojej wydajności i łatwości użycia, MicroPython stał się najlepszym wyborem dla wielu początkujących i programistów systemów wbudowanych.
Podsumowanie
MicroPython i Python oferują unikalne zalety, dostosowane do różnych scenariuszy rozwoju. MicroPython jest idealny dla systemów wbudowanych o ograniczonych zasobach oraz urządzeń IoT. Dzięki prostemu interfejsowi programowania i bogatej bibliotece standardowej, umożliwia programistom szybkie prototypowanie i debugowanie systemów wbudowanych za pomocą Pythona. To czyni go popularnym językiem dla aplikacji wbudowanych.
Z drugiej strony, Python jest szeroko stosowany w dziedzinach takich jak tworzenie stron internetowych, obliczenia naukowe, analiza danych oraz Sztuczna Inteligencja. Posiada rozległy ekosystem i obszerną dokumentację, co zapewnia programistom dużą wygodę. Chociaż szybkość wykonywania Pythona jest wolniejsza, a jego zużycie zasobów wyższe, te różnice w wydajności są zazwyczaj akceptowalne w wielu zastosowaniach. W miarę rozwoju technologii, Python prawdopodobnie poprawi się zarówno pod względem wydajności, jak i efektywności zasobów.
Wraz ze wzrostem popularności Internetu Rzeczy i systemów wbudowanych, możemy spodziewać się szerszego zastosowania MicroPythona. Tymczasem Python będzie nadal oferować znaczące korzyści w różnych dziedzinach, zwiększając efektywność programistów. Niezależnie od tego, czy jesteś początkującym, czy doświadczonym programistą, możesz wybrać język programowania najlepiej odpowiadający potrzebom twojego projektu.
