Lập trình nhúng là thuật ngữ thường được sử dụng để chỉ việc lập trình trên các thiết bị hoặc hệ thống nhúng, được tích hợp trong một môi trường hoặc hệ thống lớn hơn, được gọi là môi trường/hệ thống mẹ. Các thiết bị nhúng được tạo ra nhằm giải quyết các bài toán chuyên dụng hoặc thực hiện một chức năng riêng biệt, thường đòi hỏi đáp ứng theo thời gian thực. Ví dụ, mỗi chức năng trên một chiếc điện thoại di động như nghe nhạc, kết nối wifi hay chụp ảnh đều được một thiết bị nhúng đảm nhận. Phần cứng của một thiết bị nhúng thường bao gồm ROM (chứa chương trình và dữ liệu cố định), RAM (chứa chương trình thực thi và dữ liệu tạm thời), MCU (bộ xử lý trung tâm) và các khối truyền thông: UART, USB,...cũng như các khối ngoại vi như, ADC, PWM,...
Python hiện đang là ngôn ngữ lập trình phổ biến nhất. Theo thống kê của IEEE Spectrum cho đến tháng 8 năm 2023, Python đứng đầu trong bảng xếp hạng chung của các ngôn ngữ lập trình, đứng đầu về xu hướng và đứng thứ 2 trong bảng xếp hạng về công việc theo ngôn ngữ lập trình. Điều này chứng tỏ sự phổ biến và mức độ ảnh hưởng của Python trong cộng đồng lập trình hiện nay.
Python có cú pháp rõ ràng và dễ đọc, dễ hiểu, điều này làm cho nó trở thành ngôn ngữ lập trình hoàn hảo cho người mới bắt đầu. Python được sử dụng trong rất nhiều lĩnh vực từ học máy đến lập trình web và đang dần chứng tỏ sự hiệu quả trong lập trình nhúng.
Tại sao nên sử dụng Python trong lập trình nhúng?
Như đã đề cập ở trên, lập trình nhúng python là việc sử dụng ngôn ngữ lập trình python để xây dựng phần mềm trên các thiết bị nhúng. Python đang là ngôn ngữ bậc cao có tốc độ phát triển người dùng nhanh nhất cho lập trình nhúng. Dưới đây là những điểm ưu việt của Python trong lập trình nhúng:
-
Python có thể sử dụng trên nhiều nền tảng phần cứng khác nhau, từ các bộ vi điều khiển đến các máy tính công nghiệp nhỏ gọn. Điều này giúp người dùng có nhiều sự lựa chọn hơn về phần cứng khi triển khai công việc.
-
Python cung cấp 2 phiên bản là Micro Python và Circuit Python được tối ưu hóa chuyên dùng cho các thiết bị nhúng. Chúng được thiết kế để chạy trên các thiết bị có tài nguyên hạn chế và bộ nhớ ít, trong khi vẫn duy trì đầy đủ các tính năng và thư viện hữu ích của Python.
-
Python cung cấp đầy đủ thư viện giúp người dùng có thể giao tiếp dễ dàng với các cổng In/Out phổ biến trong các thiết bị nhúng như I2C, SPI, USB,...
-
Python cho phép lập trình viên tự do tạo các tệp lệnh để kiểm soát và cải thiện giao diện người dùng.
-
Python cung cấp thư viện đa dạng và trực quan để xử lý và phân tích dữ liệu trên các thiết bị nhúng, lưu trữ và hiển thị dữ liệu dưới dạng biểu đồ hoặc hình ảnh.
-
Python đang có những bước tiến mạnh mẽ trong lập trình nhúng thời gian thực, đặc biệt là phiên bản Micro Python, được tin dùng bởi nhiều công ty lớn trên thế giới.
-
Python có một cộng đồng rộng lớn và năng động trên toàn thế giới. Điều này có nghĩa là bạn sẽ dễ dàng tìm thấy tài liệu và hướng dẫn từ cộng đồng để phát triển Python trong lập trình nhúng.
Sử dụng Python cho lập trình nhúng
Hai phần trên đã cung cấp cho bạn những kiến thức cơ bản về lập trình nhúng với Python. Trên phần này, chúng ta sẽ hướng dẫn bạn cách sử dụng Python cho lập trình nhúng.
3.1. Cài đặt môi trường Python
Phiên bản mới nhất của Python hiện nay là 3.12.0, phát hành vào ngày 02/10/2023 và hỗ trợ trên các hệ điều hành phổ biến như Windows, Linux, macOS,... Bạn có thể tải phiên bản miễn phí tại trang chủ Download Python | Python.org.
Để lập trình nhúng hiệu quả với Python, bạn nên tải Micro Python. Đây là phiên bản tinh gọn của Python 3, được phát triển đặc biệt cho lập trình nhúng. Micro Python bao gồm đầy đủ thư viện chuẩn Python và được tối ưu hóa để chạy trên các bộ vi điều khiển và môi trường với tài nguyên hạn chế. Bạn có thể tải Micro Python tại MicroPython - Python for microcontrollers.
3.2. Các phương pháp lập trình nhúng với Python
Trong lập trình nhúng Python, bạn có thể viết mã của mình theo 3 phương pháp cơ bản sau:
-
Bạn có thể viết một file code Python thông thường (*.py) và gọi nó từ InterSystems IRIS. Trong trường hợp này, Platform dữ liệu sẽ khởi tạo Python và cho phép bạn thêm vào mô đun IRIS. Sau đó, mô đun IRIS sẽ tự tích hợp các tiến trình của Python vào chương trình lõi của IRIS và cung cấp cho bạn quyền truy cập vào tất cả các chức năng của ObjectScript.
-
Bạn có thể viết mã ObjectScript thông thường và khởi tạo một Object trong Python bằng cách sử dụng %SYS.Python package. Khi đó, bạn có thể thêm vào các mô đun và thư viện Python, sau đó thực hiện công việc lập trình của mình sử dụng cú pháp của ObjectScript.
-
Bạn cũng có thể tự tạo định nghĩa về lớp InterSystems và viết các phương thức trong Python. Khi đó, mọi lệnh gọi phương thức sẽ khởi tạo trình biên dịch Python.
3.3. Tương lai của Python trong lập trình nhúng
Trước đây, các ngôn ngữ lập trình bậc thấp như C/C++ chiếm thế thống trị trong lập trình nhúng, bởi chúng cho phép kiểm soát và tối ưu hóa tốt các tài nguyên phần cứng. Tuy nhiên, các ngôn ngữ lập trình bậc cao như Python đang ngày càng được cải tiến và phát triển, đặc biệt là khả năng thích ứng với các thiết bị có tài nguyên hạn chế và bộ nhớ trong các phiên bản Micro Python và Circuit Python. Chúng tôi tin rằng tương lai của Python trong lập trình nhúng là vô cùng sáng lạng.
Lời kết
Lập trình nhúng là một ngành đang rất hot trong lĩnh vực công nghệ thông tin, mang lại doanh thu hàng tỷ đôla mỗi năm. Python đang dần khẳng định sự hiệu quả và vị thế của mình trong lập trình nhúng. Hãy đến với ICANTECH, chúng tôi sẽ giúp bạn trở thành một chuyên gia lập trình Python.
Nguồn ảnh: ICANTECH.
