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揭秘最适合物联网开发的程序语言

更新时间: 2020-02-25 15:50:17来源: 粤嵌教育

开发物联网应用时,选择合适的程序开发语言和选择合适的硬件平台一样重要。本文将会列出一些你可能会用到的语言,并有适当的应用场景分析;不过在你继续阅读之前,不妨试着来预测一下下面会出现哪些语言。

物联网现在是个大热门相信谁也不能否认,各种开发项目正如雨后春笋般出现在地球村的各个角落。不断出现的新硬件平台让工程师能够越来越容易地打造新的嵌入式设备。当你选择了其中的某一个硬件平台之后,你还需要为其开发相应的应用程序,而这才是你的嵌入式设备设计的关键。


不久之前,在开发应用程序时所使用的开发语言的选择还只取决于硬件平台的选择。但现在随着越来越多基于开源标准的开发平台的出现,其所支持的开发语言也越来越多,也能实现更加复杂的功能。


那么当你在开发特定的物联网项目时,你会怎样选择你的开发语言呢?当然一般情况下,你的选择还是应当基于你的硬件平台。而在另一些情况下,你会更倾向于你的开发团队已经熟悉的开发语言,或者取决于其在物联网系统中与其它组件的协同作用或其代码执行的效率、速度等因素。


在考虑到嵌入式开发系统时,我们梳理出了11种最为有用的开发语言:从常见的C++Java到对嵌入式开发很友好的GoParasail。当然这些开发语言都各有优劣,不能简单地一概而论。


下面就让我们开始进入正题吧!


1C


C语言最早是用来为电话交换机编程的,所以其作为嵌入式开发的合理选项也是一件很自然的事情。C语言可以被看作是软件开发世界的一门通用语言:基本上其可用于几乎所有的嵌入式系统平台;虽然仍有少部分平台不支持C语言,但C语言仍然是其专用语言软件工具包的开发的基础。


通常情况下,一个专业的程序员对C语言都有了很好的了解,就算目前他们并没有这样做,但如果其在职业生涯中学习一些C语言,对其职业的未来也是大有回报的。今天看来,C语言确实是有一点落后了:它是一门面向过程而非面向对象的开发语言,不附带内置图形用户界面,而且语言需要经过编译、而不是解释。尽管如此,C语言仍然是物联网开发的重要候选项之一。


2C++


1980年代,当程序开发开始向“面向对象”转变时,面向过程的开发语言FortranCobolC看起来似乎就要销声匿迹了。后来,FortranCobol语言真的进入了博物馆,而C语言则在Bjarne Stroustrup的帮助下获得了一个面向对象的预处理器——这个预处理器后来被称为C++


C++保留了C的基本性质,还额外增加了数据抽象、类和对象。所有的这些特性使得C++成为编写基于Linux的嵌入式和物联网代码的热门选择。这门编程语言的使用寿命已经超过了30年,而且至今还依然很强大。


3Java


CC++都更接近底层设计,所以其允许对其运行的硬件进行非常直接的控制。当你在需要对硬件进行非常精细的监测和控制时,他们都是很好的选择,但这也意味着所写出的代码专用化程度很高,也就是说代码的移植性比较差。


Java是一种面向对象的开发语言,其拥有非常良好的移植性:编译器中的硬件依赖型性非常少!为了实现对特定硬件部分的精细控制,Java依赖于各种硬件支持库。


从经济角度上看,Java是一门非常强大的语言:对Java代码的一次投入可以在多个不同的平台收货果实。而且在全球许多不同的大学中,Java也是作为计算机科学和电子工程的主要编程教学语言之一,所以懂得Java的人才也比较多。但是首先你要确定你选择的平台支持Java,因为通常性能越低的平台对Java的支持也越低;而且还要确保你有合适的硬件支持库。


4JavaScript


人们很容易就将JavaScript是为了Java的变种,但这是错误的。这两种编程语言确实在一些地方有共同之处(比如两者之间有一些库是可以共用的),但这两种语言是分别开发出来的,并没有语法和语义的共享。


JavaScript,顾名思义,是一种脚本语言。这种脚本语言被广泛地应用在网页前端应用的构建上。比如,如果你想在树莓派上面使用Apache服务器来收集基于Arduino的传感器网络数据,JavaScript就能为你提供很大的帮助。


JavaScript最先出现在Netscape上,而现在它已经成长为一门功能齐全的语言。尽管如此,你却不能使用其来为你的轻量级嵌入式控制器进行开发,因为其解释性的结构意味着需要为之付出额外的代价;换句话说,你至少需要在树莓派等级的设备上使用这门语言。


5Python


一门在节假日开发的、以一个戏剧剧团命名的语言似乎看起来不应该成为严肃的开发应用的候选者。然而,Python已经成为了网页开发中的“go-to”开发语言之一,而其应用领域也已经扩展到了嵌入式控制和物联网领域。Python在很多方面都非常灵活。比如,其实一种解释性的语言,其可以被提交给运行时编译器或者通过多个预编译器中一个运行,这样可以使得紧凑的可执行代码进行分布式的处理。


Python对编程团队来说非常优秀的原因是其对代码可读性的强调。该语言的设计规范强调了可读性和紧凑的、优雅的语法的重要性。任何从事过优化别人的C语言代码工作的人都会对优良的可读性心存感激。


在众多的语言中,Python成为嵌入式开发语言的可能取决于嵌入式平台是否有足够的功率。对于任何需要收集数据的应用而言,都需要以某种数据库格式将其所收集到信息转变为控制信息,Python则是一个有力的竞争者。


6Go


首先要说明的是Go语言和Go!语言并不一样。这是两种十分不同的语言,其使用的目的也十分不同。Go语言是由谷歌领衔推出的一款程序开发语言,可广泛地应用在多种处理器和平台上。尽管其和许多编程语言一样,Go也在C中吸取了很多灵感,但Go在很多方面有C无法媲美的优点。


Go增加了一个明确的哈希表的类型,这种类型对于从传感器收集数据和发送数据到传感器和执行器都非常有用。对传感器和设备网络的进一步支持是Go语言的关键之一,尽管其引入了一些风险。


Go支持多个信道上并发的输入、输出和处理。如果得到正确的使用,将使得整个传感器和执行器系统完全协调地运作。但其风险是不同线程之间不一定知道彼此。如果程序员不小心,因为其中缺乏了协调,系统可能会以某个完全无法预料的方式运行。


7Rust


RustMozilla开发的注重安全、性能和并发性的编程语言。创建这个新语言的目的是为了解决一个很顽疾的问题:软件的演进速度大大低于硬件的演进,软件在语言级别上无法真正利用多核计算带来的性能提升。


正如Mozilla的其它软件一样,Rust也是一个开源的项目,而且现在这门语言也正在飞速的进化着。Rust具有很多和Go类似的性质,而且其还解决了Go语言的一个主要的大问题。


因为Go语言并不自动在不同的“信道”数据结构之间共享信息,程序可能会出现资源竞争(race condition)的状况,这是多线程编程中比较头疼的问题。因为不同的进程同时访问相同的共享数据而造成数据的不一致性会最终导致系统失控。Rust包括了消除资源竞争的功能,使得其在高度并行的程序方案中比Go语言的风险更低。


这门语言还需要一些发展的动力,但如果你的团队需要打造一款需要并法计算的应用程序,你应该在RustGo之间做出合适的选择,到底哪一个更适合你。


8Parasail


如果你在你的物联网应用中需要考虑并行处理的要求,Parasail就是你所需要的语言。在GoRust语言中,我们已经提到了并发。但如果你还不知道并行和并发之间区别(并行是指在同一时刻,有多条指令在多个处理器上同时执行。并发是指在同一时刻,只能有一条指令执行,但多个进程指令被快速轮换执行,使得在宏观上具有多个进程同时执行的效果。)不要急着确定你所需要的编程语言,先研究研究吧。


9B#


前面提到的所有语言都是大型的开发语言,在应用到嵌入式平台时都需要经过适当的精简,而B#则一开始就是作为一种小型的高效的嵌入式控制语言而设计的。嵌入式虚拟机(EVM)允许B#运行在不同的平台上,所需的内存仅为24K,比其它开发语言所需要的内存要小得多。


B#看起来有一点类似于C#(如果你的货你的团队有人从事过Microsoft


.NET项目开发,你一定不会对C#感到陌生),但其并不包含许多C#中对嵌入式项目没有价值的特性,同时还增加了对实时控制的支持。


10、汇编语言


如果你真的对老古董感兴趣,或是你的项目对紧凑度的要求非常非常高,那么汇编语言将是你的不二选择(请不要说机器语言,那不是人能读懂的,好吗!)。汇编语言是一种用来封装和得到纯净的机器码的方式,而机器码就是处理器最终执行的代码。汇编代码的编辑不需要太大的开销,而且相关专家还可以用汇编代码来实现其它更高级的语言所不能实现的功能。


然而坏消息是汇编编程没有真正可用的工具来阻止你犯愚蠢的错误。而且更糟糕的是汇编代码的移植性非常差,甚至你为一款处理器而学习的汇编技巧也无法应用到另一款处理器上。


对于骨灰级的程序员和产品的最终发行版优化时,汇编可以为你提供很大的帮助,因为这时候你并不再需要考虑代码的移植性了。但对于原型机开发而言,这显然不是一种有效的开发方式;毕竟这个时代,你完全可以采用更加高级的开发语言了。


11Forth


Forth是另一款被优化来为嵌入式系统开发服务的语言。尽管其通常被用于系统层级的程序开发,但有一点却不能不提:这款语言就像是一个宗教。你知道一些世界语(Esperanto)者会在机场用你完全不能理解的语言和你交谈吗?Forth就是程序开发世界的Esperanto


Forth是一种面向堆栈的语言,如果你有一个古老的惠普计算器(具备RPN(逆波兰表达式)运算功能,那么你就能在你的计算器上面发现Forth。这款语言自1970年代诞生以来一直都有人使用,但只有在正确地使用者手里才能发挥出其高产高效的本事,但对于其他人来说,由这门语言所设计的代码简直是无法使用甚至不能阅读的。


对于如今发展的如火如荼的物联网来说,想要入门掌握好其中一门语言那是必须要做的功课,进入粤嵌IT培训班,快速掌握python语言、嵌入式开发等技术,让你凭借着扎实的能力在物联网的世界里遨游。

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