Встроенное программирование для начинающих: Arduino или Raspberry Pi? [закрыто]

Если вы действительно хотите «понять, как работают компьютеры на низком уровне», то можно возразить, что ни Arduino, ни Raspberry Pi не подходят. Обе эти платформы (их аппаратное и программное обеспечение) разработаны специально для сокрытия деталей низкого уровня, чтобы облегчить людям, которым эти детали не важны, достижение целей более высокого уровня путем создания встроенных приложений.

Вместо этого я бы рекомендовал выбрать семейство ЦП с относительно «чистой» архитектурой набора инструкций и научиться программировать его на языке ассемблера. Например, большую часть своего раннего кода я выполнял на миникомпьютере PDP-11, который имел (ну, имел) очень чистую 16-битную архитектуру. Мне сказали, что семейство TI MSP430 очень похоже. В современных 8-битных семействах можно утверждать, что AVR немного чище, чем PIC. Или вы можете пойти по старинке и посмотреть на M68K или даже на Z80.

Так что это действительно зависит от того, какие у вас цели на самом деле: хотите ли вы создавать встраиваемые приложения или хотите изучить сами процессоры?

Если вы хотите начать с первого, а затем перейти ко второму позже, возможно, вам следует начать с Arduino сейчас, а затем перейти к программированию базового процессора AVR на более низком уровне позже.

Я даю эту рекомендацию отчасти из-за простоты предложенного вами приложения, а отчасти из-за пути миграции. Гораздо сложнее перейти на низкоуровневое программирование на Pi. Он основан на сложной SoC, для работы которой требуется довольно много программной «инфраструктуры». С AVR вы можете легко программировать вплоть до «голого железа», если хотите.

Arduino можно использовать с Arduino SDE, который обеспечивает некоторую функциональность «скрытым» способом, но его также можно использовать с простым ассемблером, C или C++ (и, вероятно, со многими другими языками, но они кажутся менее употребителен). Существует множество доступных дополнительных плат, называемых шилдами, в большинстве случаев с программным обеспечением поддержки, которое интегрируется с Arduino SDE. Комбинировать несколько щитов может быть сложно. Ethernet возможен, но это расширяет возможности. Стек USB-хоста, насколько я знаю, выходит за рамки его возможностей.

Оригинальный Arduino содержит чип AVR, но есть альтернативы, основанные на чипах PIC и LPC (ARM).

Raspberry Pi разработан как одноплатный компьютер под управлением Linux в уменьшенном масштабе. Таким образом, его можно программировать на самых разных языках (от ассемблера до Python и всех промежуточных, включая C и C++). Это может быть USB-хост, поэтому добавить USB-ключ Wi-Fi не составит труда. Плата Pi имеет разъем ввода-вывода, на котором доступны некоторые контакты, и вы можете получить доступ к этим контактам из своего приложения для Linux, но это выглядит немного неуклюжим.

Хотя он не был разработан для использования таким образом, программировать Raspberry Pi на «голом железе» (= без какой-либо ОС) не проблема. Теперь у вас есть прямой и быстрый доступ к контактам ввода-вывода, но вы теряете возможность запуска драйверов Liunux, поэтому добавить WiFi будет сложно. Насколько я знаю, пока не так много аппаратных расширений (с соответствующими программными библиотеками) для RaPi, как для Arduino, но я чувствую, что это может измениться.

В целом, я бы сказал, что вы не ошибетесь ни с тем, ни с другим, но если вам действительно нужен WiFi, я бы порекомендовал RaPi с Linux.

На мой взгляд, все сводится к следующему: вы хотите программировать в ОС или на самом оборудовании (что-то вроде создания собственной ОС)?

С RaspberryPi вы в значительной степени будете использовать Debian Linux. Это нормально, и Linux действительно полезен. Если вы узнаете это, вы сможете перейти на другие ПК, серверы и т. д. Возможно, вы снова будете программировать на Python, если вы знакомы с ним, потому что это приятно и легко делать на Pi.

Если, с другой стороны, вы хотите увидеть, на что похоже программирование чего-то действительно крошечного, дешевого и маломощного, попробуйте Arduino. Весь ваш код работает на этом маленьком чипе, вы даже можете снять его с платы (если он DIP) и поместить на макетную плату, и вы сами убедитесь, как мало оборудования вам нужно, чтобы заставить базовый маленький компьютер работать. По крайней мере для меня это было довольно удивительно. Все, что вы пишете, будет работать на самом этом чипе, поэтому вся его «ОС» будет вашим маленьким циклом выполнения. С Arduino IDE/языком приятно начинать, но позже будет очень полезно знать о C/C++. Если вы действительно войдете в этот момент, вы сможете легко использовать свои навыки C на других микропроцессорах, таких как чипы ARM Cortex M или MSP430 от TI для действительно малой мощности.

Я бы посоветовал вам перейти к Arduino, если вы больше хотите изучить EE и встроенные языки, в основном из-за того, как легко создавать свои собственные схемы для части EE. Вы не можете легко удалить чип Raspberry Pi на свою плату или много возиться с оборудованием; также это в значительной степени система Linux. Просто запустите виртуальную машину в этот момент и изучите Linux там.

То, что подходит, действительно зависит от деталей задачи.

Если вам нужен Wi-Fi, вы, вероятно, найдете Raspberry Pi более экономичным решением, поскольку вы можете использовать дешевый ключ Wi-Fi.

Тем не менее, пи имеет некоторую сложность - со стороны программного обеспечения, хотя у вас есть некоторый опыт настройки Linux, а также в его ограничениях по питанию - некоторые ключи Wi-Fi будут работать напрямую, для других вам потребуется концентратор с питанием или припаять обходы вокруг полифусов.

На пути Arduino, если вы не получите адаптер Wi-Fi, который реализует полный сетевой стек и имитирует последовательный канал, вы в конечном итоге будете использовать большую часть доступной памяти для сетевой реализации; люди делают это, но это может быть жесткой посадкой.

На мой взгляд, ни одна из платформ на самом деле не идеальна для этой задачи - pi оказывается немного больше игрушкой с ее ограничениями по мощности, выступающим креплением для SD-карты и скрытой документацией, чем было бы идеально в качестве встроенного строительного блока. а у Arduino мало встроенных ресурсов по такой цене. Тем не менее, не так много широко популярных альтернатив, которые лучше, хотя существует долгая история взлома цифрового ввода-вывода на маршрутизаторах Wi-Fi на базе Linux, и некоторые из них сейчас конкурентоспособны по дешевизне / компактности.

Я бы порекомендовал процессор mbed. Он имеет хороший баланс абстракции высокого уровня (для начала) в C++, а затем вы можете перейти к C и начать работать с более низким уровнем.

Как только вы освоитесь и освоитесь с прерываниями, таймингами и чтением информации (как аналоговой, так и цифровой), переходите к простому PIC. Мне нравится 16F886, это даст вам гораздо лучшее представление о том, что на самом деле происходит на уровне регистров. Используйте компилятор Hi-Tech C в качестве отправной точки, нет необходимости переходить к сборке, если вы действительно этого не хотите.

С PIC вы можете начать беспокоиться о энергопотреблении, размере программы, памяти, временных задержках.

Оттуда вы можете вернуться к более крупному процессору, такому как mbed или arduino, зная, что у вас есть лучшее представление о том, что происходит внутри.

Я начал с Arduino, и когда я понял, как это работает, я перешел на Pic, и мы могли бы сказать, что это удалось. Я сделал несколько ярких проектов с помощью Arduino, и это легко, потому что в сети есть много примеров кода. Raspberry Pi все еще растет, и здесь не так много помощи, как в Arduino. Поэтому, на мой взгляд, я рекомендую вам начать с Arduino, а когда вы достигнете определенного уровня, перейти на микроконтроллер.