早年,，雖然Python是一款比較容易上手的腳本語言,，而且有強大的社區(qū)支持，一些非計算機專業(yè)領域的人都選它作為入門語言。遺憾的是,，它不能實現(xiàn)一些非常底層的操控，所以在硬件領域并不起眼,。

　　然而今時不同往日!

　　硬件圈同樣非常關注Python!

　　說到Python用于硬件開發(fā),。很多人可能想到的是樹莓派等支持linux系統(tǒng)的(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,。)，然而現(xiàn)在Python已經完全可以脫離系統(tǒng),，直接進行單片機的開發(fā)了,。

　　用Python語言控制單片機

　　MicroPython是在單片機上可以跑的Python，你可以通過Python腳本語言開發(fā)單片機程序,。MicroPython基于ANSI C,，語法跟Pyton 3基本一致，擁有自家的解析器,、編譯器,、虛擬機和類庫等。目前它支持基于32-bit的ARM處理器,，比如STM32F405,、STM32f407等，也就是說ARM處理器STM32F405上直接可運行Python語言，用Python語言來控制單片機,。

　　借助Micro Python,，用戶完全可以通過Python腳本語言實現(xiàn)硬件底層的訪問和控制，比如說控制LED燈泡,、LCD顯示器,、讀取電壓、控制電機,、訪問SD卡等,。

　　下面這篇美國EDN發(fā)布的文章，介紹了Python在實時嵌入式系統(tǒng)中扮演的角色：Python's role in developing real time embedded systems,。

　　Python具有良好的跨平臺性,，比如Linux和Windows，或是諸如Raspberry Pi等單板計算機,。不過,，隨著Python的日益普及，人們可能會問,，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。下面是開發(fā)人員發(fā)現(xiàn)Python在實時嵌入式系統(tǒng)開發(fā)中有可能扮演的五個主要角色,。

　　作用# 1設備調試和控制

　　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,。

　　作用# 2–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構建自動化測試(包括回歸測試)成為可能,。Python腳本可以設置嵌入式系統(tǒng)進入不同的狀態(tài),，設置配置文件，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或不合格的結果都將被實時的檢測出來。

　　作用# 3–數據分析

　　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)數據,，然后存儲到數據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，或是存儲這些參數用于后續(xù)分析,。使用Python進行數據分析的優(yōu)點之一是當基礎性工作完成之后,，新功能的植入會顯得比較簡單。

　　作用# 4–實時軟件

　　Python已經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)的繼續(xù)教育課程也感興趣。

　　作用# 5–學習面向對象編程

　　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)的腳本類型中結構化,，或是作為一個復雜的面向對象的體系結構,。Python本身也很靈活。甚至還有這種情景：沒有編程經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,，并吸收其它缺乏經驗的工程師對宜早不宜遲的設計周期做出貢獻時,，不應該感到驚訝。

　　什么?Python+FPGA!?

　　夏宇聞老師幾個月前在微信上推薦了一個帖子,，說的是有人用Digilent的PYNQ-Z1板卡實現(xiàn)了超強的加速性能,。

　　早年，關于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FPGA開發(fā)者所熟悉的FPGA發(fā)展路程。上個月,，IEEE收錄了一篇關于使用Python開發(fā)FPGA應用的論文,。

　　在美國納帕舉行的第25屆關于可編程計算機器領域IEEE國際討論會上，一篇名為“評估通過Python快速開發(fā)異構處理器FPGA應用性能”的短篇論文獲得了最佳短篇論文獎,。這篇論文主要討論了Python開發(fā)FPGA應用的優(yōu)勢和效率,，論文中針對Digilent的PYNQ-Z1板卡(內部集成一個Xilinx Zynq SoC)，通過支持Python編程和Jupyter Notebooks框架的PYNQ開發(fā)環(huán)境,，應用Python對此板卡進行開發(fā)編程,，并最終評估開發(fā)結果的優(yōu)勢和效率。值得一提的是,，發(fā)表這篇論文的作者都是業(yè)界大佬,，包括高級計算機科學家AndrewG.Schmidt、計算機科學家Gabriel Weise以及來自美國南加州大學工程技術科學協(xié)會的研究室主任Matthew French,。在論文中,，Matthew French教授主要就利用PYNQ開發(fā)環(huán)境，應用Python語言對Xilinx Zynq器件進行編程應用開發(fā)時對FPGA器件的影響,、性能結果以及瓶頸影響進行了評估,。此外，各位教授就基于Python的開發(fā)結果與已經存在的基于C語言的開發(fā)及手動開發(fā)結果進行了比較分析,。

　　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),。此外，PYNQ開發(fā)環(huán)境內部集成標準的編程范式,，支持HDMI和視頻流的輸出輸出,，同時具有兩組12pin的PMOD連接器和一個兼容Arduino的連接器(可以連接或配置為Arduino系列板卡)。其中,，默認的overlay中實例化了多個可以驅動多I/O接口的微Blaze處理器核,，也可以配置一些支持圖像濾波功能和試驗SIMT(單指令，多線程)編程軟邏輯GPU的overlay,。同時,，PYNQ也提供了支持比特流編程的API和可擴展的通用Python庫和包,，并且可以通過存儲映射I/O(MMIO)直接尋址可編程邏輯單元，另外還支持DMA交易(不需要經過器件驅動和核模塊之間的不斷握手確認),。

　　其次,，就目前來說，PYNQ還不支持任何高級的綜合,，也無法將Python應用直接移植到FPGA中,。這就意味著，開發(fā)者依然原型必須使用FPGA來創(chuàng)建一個設計,，即當PYNQ提供一個支持板卡IO接口的Overlay框架以時,，任何用戶邏輯依然必須由開發(fā)者親自創(chuàng)建并綜合。不過,，開發(fā)者仍然可以使用高級綜合工具或上面提到的Python-to-HDL工程來完成這個任務,，但是最終，開發(fā)者依然需要基于此設計并創(chuàng)建一個整合了Python代碼比特流文件,。

　　也正是由于PYNQ存在這方面的缺陷,，論文的作者并沒有簡單依賴現(xiàn)存的PYNQ API接口和overlay，他們開發(fā)出一個基于Redsharc項目的特定應用程序內核進行研究,。

　　結果如何呢?論文最后,，作者對給出了Python開發(fā)Zynq應用的各項評估結果。結果中給出了通過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)的性能結果(下圖所示),，幫助我們更好地理解了Python + FPGA開發(fā)環(huán)境的性能和能。表中可以看出,，結果十分明顯,，通過PYNQ實現(xiàn)較c實現(xiàn)速度提高了30倍之多，更甚者,，從結果中可以看出,，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),。Python+FPGA是一個廣闊的未經勘察過的領域——一個全新的更加高效的開發(fā)空間——通過PYNQ開發(fā)環(huán)境將會吸引更多的系統(tǒng)開發(fā)者加入的領域。

　　日前在賽靈思OPENHW2017創(chuàng)新大賽暨教師峰會上,，北京理工大學嵩天副教授《Python編程語言和PYNQ在中國》的演講,，科普了Python編程風靡全球的原因。

　　Python編程語言舉例,，只用了21行代碼就完成了一個圖像素描的處理,，Python大大提升了開發(fā)效率,。

　　人工智能和機器學習走熱，讓 Python 從眾多編程語言中脫穎而出,。

　　還等什么呢?

　　人生苦短,，我用Python

　　附11大編程語言薪資排行榜

　　編程語言有很多，但并非每一種的需求或工資都相同,。人工智能和機器學習走熱,，讓 Python 從眾多編程語言中脫穎而出。下文將綜合各種信源,，以不同編程語言在美國市場的相關薪資水平,、人氣和前景，為你提供一些參考,。

　　薪資水平

　　使用國外招聘網站 Indeed.com 將編程語言的薪資水平劃分為 9 檔：基于這個結果,，Ruby/Ruby on Rails 看起來會讓你掙得最多，而 Python,，C++,，iOS 和 Java 也是體面的選擇。如果薪資是你的主要關注點,，那么也許 C,，PHP 和 SQL 不是最理想的選擇……