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(lǐng)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(lǐng)域并不起眼,。

　　然而今時不同往日!

　　硬件圈同樣非常關(guān)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(yīng)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(jīng)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(shè)備調(diào)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(diào)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(gòu)建自動化測試(包括回歸測試)成為可能,。Python腳本可以設(shè)置嵌入式系統(tǒng)進入不同的狀態(tài)，設(shè)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(jié)果都將被實時的檢測出來,。

　　作用# 3–數(shù)據(jù)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(yīng)用程序,。Python可以用來接收非常重要的嵌入式系統(tǒng)數(shù)據(jù)，然后存儲到數(shù)據(jù)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(shù),，或是存儲這些參數(shù)用于后續(xù)分析。使用Python進行數(shù)據(jù)分析的優(yōu)點之一是當基礎(chǔ)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(jīng)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(shè)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(gòu))的繼續(xù)教育課程也感興趣,。

　　作用# 5–學習面向?qū)ο缶幊?/p>

　　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(jié)構(gòu)化,，或是作為一個復雜的面向?qū)ο蟮捏w系結(jié)構(gòu),。Python本身也很靈活。甚至還有這種情景：沒有編程經(jīng)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(chǔ)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(jīng)驗的工程師對宜早不宜遲的設(shè)計周期做出貢獻時,，不應(yīng)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(guān)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(yīng)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(shù)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(guān)于使用Python開發(fā)FPGA應(yīng)用的論文,。

　　在美國納帕舉行的第25屆關(guān)于可編程計算機器領(lǐng)域IEEE國際討論會上,，一篇名為“評估通過Python快速開發(fā)異構(gòu)處理器FPGA應(yīng)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(yīng)用的優(yōu)勢和效率,，論文中針對Digilent的PYNQ-Z1板卡(內(nèi)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(yīng)用Python對此板卡進行開發(fā)編程,，并最終評估開發(fā)結(jié)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(shù)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(yīng)用Python語言對Xilinx Zynq器件進行編程應(yīng)用開發(fā)時對FPGA器件的影響、性能結(jié)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(jié)果與已經(jīng)存在的基于C語言的開發(fā)及手動開發(fā)結(jié)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(yīng)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(nèi)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(qū)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(jīng)過器件驅(qū)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(yīng)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(shè)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(wù),，但是最終,，開發(fā)者依然需要基于此設(shè)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(yīng)用程序內(nèi)核進行研究,。

　　結(jié)果如何呢?論文最后,，作者對給出了Python開發(fā)Zynq應(yīng)用的各項評估結(jié)果,。結(jié)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(jié)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(jié)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(jié)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(jié)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(jīng)勘察過的領(lǐng)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(lǐng)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(guān)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(wǎng)站 Indeed.com 將編程語言的薪資水平劃分為 9 檔：基于這個結(jié)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(guān)注點，那么也許 C,，PHP 和 SQL 不是最理想的選擇……