嵌入式开发：在微控制器基础上使用Python进行原型设计和开发

Python很实用，但脚本语言通常是为PC应用程序的资源而设计的。然而，嵌入式应用程序通常需要处理更少的问题。Adafruit的CircuitPython是专门为嵌入式开发项目设计的Python变体。

Python是一种解释性的、交互式的、面向对象的语言，它将卓越的编程性能与清晰结构化的语法相结合。它以其易读性和可读性以及更简单的语法而闻名。所有这些都有助于降低编程错误的风险，简化代码重用，从而加速软件开发。

然而，该语言的一个缺点是，Python是为PC和更大的机器开发的，具有足够的RAM、巨大的海量存储，以及带有键盘、大型显示器和鼠标的全面用户界面。它不适用于嵌入式编程。但是，随着micropython的推出，Python 3编程语言在2014年实现了精简高效的实现，该语言专门针对微控制器的有限资源进行了优化。

认识到MicroPython作为一种嵌入式编程语言的能力，促使开源社区针对特定的单片机和开发类型对其进行了定制，以支持严肃的微控制器开发。

MicroPython的起源

与C和C++一样，Python最初是为了在大型计算机上运行而开发的。因此，在嵌入式开发中，该语言需要太多的资源来编程微控制器。出于这个原因，澳大利亚程序员和物理学家达米恩·乔治开发了一个名为MicroPython的Python版本，该版本也可以在微控制器的有限资源下运行。Arduino开发类型是MicroPython的早期应用目标。

MicroPython的交互特性基于其命令界面。这被正式称为REPL(Read Eval Print Loop)窗口，通常通过将主机PC连接到微控制器开发卡的串行连接进行操作。REPL接口与20世纪70年代和80年代Basic的命令行接口非常相似。它接受用户输入(单个表达式或语句)，对其求值，然后通过REPL窗口向用户返回结果，或执行嵌入语句中的命令。

REPL接口可用于查询变量、切换I/O线或向连接的外围块发送字符串。一旦按下Enter键，该行立即被解释和执行。这就是解释编程语言的本质。

MicroPython的功能有助于探索性编程和故障排除，是MicroPython的一个方面，它使编程语言对初学者和有经验的程序员都很友好。与Arduino IDE的经典周期(包括编辑、编译、下载和运行)相比，REPL接口支持更短的开发周期。即使是经验丰富的嵌入式开发人员，也可以从使用MicroPython的REPL接口交互实验新型外设中获益。

CircuitPython对开发类型的支持

每个微控制器都有一组独特的外围设备，每个开发类型进一步补充了这一列表。这些外围设备需要支持库。这适用于Arduino IDE和MicroPython。此外，还有许多附加外设，如Adafruit的可寻址NeoPixel RGB LED Strip 1655，它们也需要库支持。

为了获得更好的支持，Adafruit开发了自己版本的MicroPython和CircuitPython，以满足公司各种高性价比微控制器开发卡的特定要求。此外，该公司还将其庞大的Arduino集合中的许多外围库转换为CircuitPython的库，CircuitPython已经为CircuitPython提供了大量且数量不断增长的库。

通过使用Python为嵌入式开发人员带来的好处

Python编程语言为程序员提供了许多优点，如交互式编程、实验和调试。它有一个简化的语法，更类似于人类语言，消除了变量的声明或键入以及复杂的标点符号。MicroPython是Python 3的变体，允许用Python编程微控制器。

如图所示，Adafruit从MicroPython派生出编程语言CircuitPython，用于直接硬件支持，以进一步简化实验并加速语言学习和软件开发。CircuitPython已经支持基于Microchip的SAMD21微控制器的各种经济高效的微控制器开发卡和基于Nordic Semiconductor的BLE功能nRF微控制器的其他嵌入式开发方式。