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RTOS 之類的實時嵌入式操作系統(tǒng)使嵌入式系統(tǒng)的編程更簡單

物聯(lián)網(wǎng)（IoT）無處不在，它意味著幾乎所有的產(chǎn)品，從冰箱到口袋手表，都可以連網(wǎng)。為了實現(xiàn)這個目標，每個產(chǎn)品都需要擁有一個嵌入式計算機來運行網(wǎng)絡棧，有些產(chǎn)品幾乎是小的不可思議。這就是嵌入式軟件出現(xiàn)的場景：現(xiàn)代科技打造的非常小的計算機，硬編碼到硬件芯片，不需要任何板外處理器、內(nèi)存或者存儲盤。

就傳統(tǒng)視角而言，這種場景意味著沒有操作系統(tǒng)可用，但是因為種種 原因，開發(fā)者發(fā)現(xiàn)，類似于 RTOS 之類的實時嵌入式操作系統(tǒng)能讓嵌入式系統(tǒng)的編程變得非常簡單。

雖然 RT-Thread 嵌入式操作系統(tǒng)致力于鼓勵程序員新手進入物聯(lián)網(wǎng)領域，但并非所有的人都具備使用 C 語言硬編碼微芯片的能力。幸運的是，MicroPython 通過讓開發(fā)者創(chuàng)建運行于嵌入式系統(tǒng)的 Python 代碼的方式，逐漸填補了這個鴻溝。為了讓整個過程更簡單，RT-Thread 有一個可以用于 VSCode 和 VSCodium 的插件，為開發(fā)者提供了物聯(lián)網(wǎng)方面的開發(fā)環(huán)境。其部分特性包括：

• 方便的連接方式，可以很容易的通過串口、網(wǎng)絡或者 USB 連接到開發(fā)板（如果你使用過 Arduino，肯定會很熟悉這個流程）。
• 支持上傳文件或目錄到開發(fā)板。
• 支持基于 MicroPython 的代碼，而且具有智能的代碼補完、語法檢查功能。
• 支持 MicroPython REPL 交互式環(huán)境。
• 豐富的示例代碼和演示程序。
• 完整的工程同步功能。
• 快速運行內(nèi)存中的程序代碼。
• 運行函數(shù)的代碼片段。
• 支持主流的 MicroPython 開發(fā)板。
• 支持 Linux 和 Windows 操作系統(tǒng)，并經(jīng)過充分測試。

準備

在開始之前，如果你使用的是 Windows 操作系統(tǒng)，那么必須保證 VSCode 的默認終端是 PowerShell。運行 VSCodium，從 “Terminal” 菜單項啟動一個終端. 在顯示在 VSCodium 窗口底部的終端界面，從下拉菜單頂端選擇 “PowerShell”。 不論你是在 Windows 還是 Linux 系統(tǒng)下工作，必須保證安裝了 Python 3（在 Linux 上，它可能已經(jīng)安裝了，否則可以通過軟件庫安裝它）。

還要安裝的是微軟提供的通用 VSCode Python 插件。安裝方法是點擊 “File” 菜單，找到 “Preferences” 子菜單，從中打開 “Extensions” 面板。在擴展中，搜索 “Python”，找到來自微軟的 Python 插件。

VSCodium Python plugin

當然，在上述操作之前，你要先正確安裝 VSCodium 或 VSCode。

安裝插件

安裝 MicroPython 開發(fā)插件的方法與安裝 Python 插件一樣，點擊 “File” 菜單，找到 “Preferences” 子菜單，選擇 “Extensions”。

在擴展中，搜索 “MicroPython”，安裝 RT-Thread 插件。

MicroPython plugin for RT-Thread

使用插件

你的開發(fā)板必須能訪問串口，這需要組策略的允許。你可能需要將自己的賬戶加入該組，通常在默認情況下你的賬戶可能并不在該組。首先，確認你的賬戶不在 “dialout” 組：

$ groups
tux users

本例中，用戶“tux”只是“tux”組和“users”組的成員，所以需要將用戶“tux”添加到“dialout”組：

$ sudo usermod --append --groups dialout tux

退出登錄或重啟以載入你新的組權限。

創(chuàng)建 MicroPython 工程

MicroPython 開發(fā)的第一步是創(chuàng)建 MicroPython 工程用來編寫和運行代碼。使用 MicroPython 插件創(chuàng)建工程的方法是，點擊左下方的 “Create MicroPython project” 按鈕。

Create MicroPython project

之后會有一些提示，讓你選擇創(chuàng)建空白工程還是包含例程的工程。

連接到開發(fā)板

點擊 VSCodium 左下方的 “Connection” 按鈕，進行 VSCodium 與開發(fā)板的連接，在彈出的列表中，選擇要連接的物理設備。

查看例程

MicroPython 插件提供了許多例程和例庫，供學習和調用。獲取例程的過程是，激活 MicroPython 之后，VSCodium 左側按鈕條會出現(xiàn)“新建”快捷圖標，點擊該圖標就可以了。點擊“文檔”快捷圖標，會顯示例程文件列表；點擊“文件夾”快捷圖標，會顯示例庫列表。

MicroPython examples

直接在開發(fā)板上運行 MicroPython 文件

在 VSCodium 中可以通過在開發(fā)板上運行單個程序文件，很方便快捷的進行程序調試。快捷鍵 Alt+Q 會觸發(fā)一個特定的插件，該插件會將當前的 Python 文件上傳到開發(fā)板內(nèi)存中。你還可以在當前 Python 文檔界面點擊右鍵，然后選擇 “Run the MicroPython file directly on the device” 實現(xiàn)同樣的功能。

Running code on your device

如果你需要以不上傳代碼的方式檢查一組代碼，可以使用“代碼片段”功能。要運行 MicroPython REPL 環(huán)境中的代碼片段，在編輯器中選中要運行的片段，右鍵菜單中點擊 “Execute the selected MicroPython code on the device” （也可以使用 Alt+Q 快捷鍵）。

加載文件和目錄到開發(fā)板

如果需要加載文件或目錄到開發(fā)板，有現(xiàn)成的方法可用：選中工程中要加載到開發(fā)板的文件或目錄，在選中的對象上右鍵，點擊右鍵菜單中的 “Download the file/folder to the device”。

注意，如果開發(fā)板中已有與要加載的文件或目錄同名者，加載操作將導致開發(fā)板原有的內(nèi)容被覆蓋。

在 REPL 環(huán)境中運行 os.listdir() 命令，可以檢查文件和目錄是否成功加載。當然，也可以通過相應的命令刪除 REPL 中的文件或目錄。

刪除文件的命令如下：

os.remove('file_to_delete')

刪除目錄的命令如下：

os.rmdir('folder_to_delete')

工程的同步

點擊左下角“同步”按鈕可以啟動工程同步，該操作將把本地工程中所有的文件和目錄同步到開發(fā)板的文件系統(tǒng)。建議在完成程序調試之后進行該操作，調試過程中不需要頻繁進行同步操作。

工程的同步操作完成后，開發(fā)板上的文件列表可以在 “Device Files List” 列看到。

放手嘗試

RT-Thread 以開源的方式發(fā)布 MicroPython 插件，意在為新老開發(fā)者提供幫助，它的很多特性，如代碼自動補全等，與開源插件之間互有影響和促進。你如果想為嵌入式系統(tǒng)或物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)編寫軟件，這就是最簡單的方式，沒有之一。