新手要學習編程語言，我必推薦Python

3年前我買了一本讓孩子學習Python的英文版書，曾花了一個下午按照書中的例程過了一遍，感覺到Python編程確實非常簡單。再后來看到有人在STM32 MCU上移植了MicroPython，還專門購買了一本教材和配套的MCU板子讓我們的工程師體驗；再后來知道Xilinx全球大學計劃部在集中很大的資源將Python移植到其旗艦的產(chǎn)品Zynq上面，并做了一個Pynq的板子，按照其諧音板子顏色為粉紅色。

去年起AI暴熱起來，而Python也成為不二的入門語言。我們也邀請了著名的Python編程大師齊偉在摩爾吧上開課教授Python的基礎。

可以說Python在未來的硬件軟件結合的系統(tǒng)中位置越來越重要，如果EE的新手要學習編程語言，我必推薦Python。

來看看“硬件十萬個為什么”編輯自網(wǎng)絡上的文章，有更多的信息給大家參考。

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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(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(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?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)的腳本類型中結構化，或是作為一個復雜的面向?qū)ο蟮捏w系結構。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(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(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(jīng)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(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(nèi)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(jīng)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(wǎng)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……

而下面是來自 gooroo.io的數(shù)據(jù)，根據(jù)每條招聘啟事給出的薪酬范圍取了平均數(shù)：懂 Ruby，C++ 或 Java 的開發(fā)人員看上去起始工資更高。Python 和 Ruby 開發(fā)人員的薪資潛力最大，這可能意味著好的 Ruby/Python 開發(fā)人員市場缺口相對較大。

有些人可能對“拜金求職”這種事情比較嗤之以鼻，但是即便你不太關注薪資，每種語言的需求（有多少招聘職位）和供應（有多少開發(fā)人員了解語言）情況，你也得多少了解一些吧。

工作需求

根據(jù)你熟悉的編程語言找到工作的可能性有多大？以下是來自 Indeed.com 的工作趨勢：

可以看到，C，SQL，Java 和 Java 在招聘啟事中經(jīng)常被提到，而 C＃，C++ 和 Python 也是表現(xiàn)不錯的語言。

另一方面，如果你的目標是在創(chuàng)業(yè)公司工作，那么可能 Indeed.com 的工作趨勢不是你應該參考最佳的指標。我們找到了 AngelList 網(wǎng)站，這里有更多美國初創(chuàng)公司發(fā)布的職位，來看看基于 AngelList 的軟件開發(fā)人員需要的編程技巧：再一次地，Java 高居榜首。但是，美國創(chuàng)業(yè)公司似乎更喜歡 Python 和 Java，對這兩者的需求超過了 Ruby（兩年前 Ruby 最受歡迎），PHP，C 或 C＃。

供應情況

我們再來看開發(fā)人員這邊，根據(jù)網(wǎng)站 Codementor 的數(shù)據(jù)：當然，這個結果并不能準確反映實際市場的情況，但可以作為參考。例如，雖然移動應用業(yè)務已經(jīng)蓬勃發(fā)展了一段時間，但 Objective-C 專家仍然很少。由于 Objective-C 開發(fā)人員供應不足，他們的薪資自然相對更高。

另一方面，PHP 在勞動力中的供應量很大，因此雇主有更多的選擇，在薪資方面議價能力更強。同時，市場對 PHP 開發(fā)人員的需求也不如 Java，SQL 或 Java 那么多。 因此，PHP 開發(fā)人員普遍收入較少。這個情況也體現(xiàn)在了我們文章一開始的那張圖里面（參見圖2）。

Java 是個很特殊的例子。盡管供應量最大，但 Java 開發(fā)人員并不處于薪水層的底線。

了解每種語言的需求和供應情況，薪資信息，我們需要看看各大語言前景。

Github 過去 16 年編程語言遷徙：更多人轉(zhuǎn)而使用 Python

一種編程語言將來的發(fā)展前景如何？首先，這在很大程度上取決于其社區(qū)的發(fā)展，因為新鮮血液/采用率是使語言受歡迎的保障。因此，讓我們來看看人們最感興趣的語言是什么：

根據(jù)谷歌搜索，2016 年使用 Python 的興趣大增。

其次，Github 的項目數(shù)量能夠從一定程度上體現(xiàn)出語言的流行程度。

同時，我們還需要注意——開發(fā)人員或許有過這樣的體驗，在掙扎完成第 N 個艱難晦澀的項目后，心想：“我可以用這種語言做這件事，但為什么不換種語言更加愉快地工作呢？”分析了 4500 萬 GitHub 用戶、393 種不同的語言以及 10 TB 的源代碼后，Waren Long 在博客 sourcecwa1fra 發(fā)表博文，用詳盡的數(shù)據(jù)和科學的方法展現(xiàn)了過去 16 年 Github 用戶編程語言的大變遷（也就是從一種語言換到另一種語言的情況）。

使用 5 種最流行的語言（Java，C，C ++，PHP，Ruby）其中一種的開發(fā)人員，最有可能用切換到 Python，平均 24％ 的機率。

過去 16 年，Python 和 Java 逐漸取代了 C 語言。

Python 在 2014 年成為美國高校入門課程最受歡迎語言

最后，為了想要學習編程語言的讀者，我們簡要介紹一下各種編程語言。

I. 動態(tài)語言（Dynamic Languages）

動態(tài)語言通常更容易讓初學者學習，因為它們靈活而有趣。你可以從頭開始快速構建一個應用程序，需要的代碼數(shù)量較少，并且沒有硬性規(guī)則。由于動態(tài)語言通常是非常高級（high level）的語言，所以你會花更少的時間糾結細節(jié)，更多的時間學習編程概念，這也是動態(tài)類型的語言受初學者歡迎的一個原因，初學者一般都會因能夠構建事物和快速看到結果得到反饋而鼓舞。

Java

不要與 Java 混淆了，Java 是主要用于前端開發(fā)的客戶端腳本語言。Java 在所有瀏覽器中都兼容，用于創(chuàng)建交互式 Web 應用程序，通常是通過諸如 jQuery 和前端框架（比如 AngularJS，Ember.js，React 等）的庫來創(chuàng)建。Java 也可以通過 Node.js 平臺用作服務器端語言。過去兩年來，Node.js 開發(fā)社區(qū)已經(jīng)有了很大的發(fā)展，現(xiàn)在你可以在這里找到很多資源。你還可以通過使用諸如 phonegap 這樣的框架，用 Java 構建混合移動應用程序。Facebook 的 React Native 能讓你使用 Java 構建本地移動應用程序。不過，Java 的難度很高，因為它是無類型的語言，因此很難調(diào)試。也有靜態(tài)類型的版本，比如 Microsoft的 Type 或 JSX，在 React 上使用。

Ruby

有了 Ruby，開發(fā)人員可以很開心地工作。Ruby 的流行得益于 Ruby on Rails 框架，Ruby 與英語很類似，而 Rails 框架（是全棧 Web 框架）有“開箱即用”的工具，讓開發(fā)工作變得簡單。因此，很多人會建議你首先學習 Ruby。Ruby 主要用于后端開發(fā)，一些常用大網(wǎng)站，比如 Airbnb，Shopify，Bloomberg，Hulu，Slideshare 都是使用 Ruby on Rails 構建的。

Python

Python 是另一種強烈推薦初學者學習語言，Python 也是美國頂尖大學最受歡迎的入門級介紹語言。開發(fā)人員使用 Python 構建桌面應用程序和網(wǎng)絡應用程序，Python 也是數(shù)據(jù)挖掘的好工具。此外，Python 在科學計算，數(shù)據(jù)分析和生物信息學的學術界尤其受歡迎。Google，Dropbox，Pinterest，Instagram，Reddit，BitTorrent，Civilization IV 等都是用 Python 構建的。

不僅如此，Python 從 2014 年起就成為美國頂級高校入門級課程教學語言（Introductory Teaching Language）：

下面是部分美國頂級高校計算機相關課程使用編程語言列表：

美國頂級高校入門級課程使用編程語言的情況

PHP

PHP 是一種服務器端腳本語言，通常被認為是初學者友好的。要理解 PHP 代碼要做什么比較容易，因此 PHP 很容易學。大多數(shù)網(wǎng)站都是用 PHP 構建的，因為這種語言是專門針對網(wǎng)絡的。Facebook，維基百科，Yahoo!, Tumblr，Wordpress 等都是用 PHP 構建的。

II. 靜態(tài)語言

使用靜態(tài)類型的語言構建的應用程序有更高的可擴展性、穩(wěn)定性和可維護性。靜態(tài)語言在通過類型檢查查找錯誤時一般更嚴格，并且需要更多的代碼來構建一個原型。游戲引擎、移動應用和企業(yè)級后端通常使用靜態(tài)類型的語言構建。

Java

作為通用語言，Java 用于構建 Android 應用程序、桌面應用程序和游戲。Java也常用作企業(yè)級后端開發(fā)的服務器端語言——90% 的財富 500 強公司使用 Java。此外，用于存儲和處理大數(shù)據(jù)的 Hadoop 是基于 Java 的流行框架，Yahoo，F(xiàn)acebook 和 Amazon Web Services 等企業(yè)都在用 Hadoop。

C

C 常用于編程系統(tǒng)軟件，是操作系統(tǒng)的通用語言（lingua franca）。C 幾乎影響了本文中提到的所有編程語言，尤其是 Objective-C 和 C++。所以，如果你知道 C 語言的話，你可能更容易學習其他流行的語言。由于 C 語言需要用更復雜的代碼來執(zhí)行簡單的任務，所以初學者如果把 C 語言作為第一語言往往很難保持動力。但是，從長遠看，C 語言的知識肯定對你程序員的工作有所幫助。

Objective-C

Objective-C 是建立在 C 語言之上的一層，因此是靜態(tài)的。話雖這么說，Objective-C 也可以用于動態(tài)打字。Apple 的 Swift 是一種靜態(tài)語言，與 Objective-C 兼容，但它的靜態(tài)類型使其更有彈性。Swift 受 Python 啟發(fā)而來，旨在為新手輕松編寫新手，旨在修復 Objective-C 的一些問題。

C++

C++ 是基于 C 語言的一種強大的語言，專為編程系統(tǒng)軟件而設計，但也被用于構建游戲/游戲引擎，桌面應用程序，移動應用程序和網(wǎng)絡應用程序。C++ 功能強大且速度很快，F(xiàn)acebook 用 C++ 已經(jīng)開發(fā)出了好幾個高性能、高可靠性的組件。許多軟件都用 C++ 構建，包括 Adobe Systems，Amazon，Paypal，Chrome 等。與 C 語言類似，C++ 通常被認為不太好讓初學者自己學習。所以，如果你決定學習 C++ 作為你的第一個編程語言，建議與人討論或找一個導師。

C＃

C＃ 用于微軟的 .NET 框架，主要在Microsoft Windows 上運行。C＃ 用于 Web 開發(fā)、游戲開發(fā)和一般 Microsoft 開發(fā)。此外，Xamarin 一直在開發(fā)一個名為 Mono 的開源項目，該項目旨在將 C＃ 移植到其他平臺，為 Linux 開發(fā)人員帶來更好的開發(fā)工具。最近，你還可以使用 C＃ 通過 Xamarin 為 iOS 和 Android構 建原生手機應用。

III. 其他

SQL

SQL（“Sequel”）或結構化查詢語言，是用于與數(shù)據(jù)庫通信的查詢語言。雖然 SQL 不能用于構建應用程序，但它用于管理使用關系數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)（RDMS）的應用程序中的數(shù)據(jù)。