打破单片机开发模式--胶水语言(JavaScript)
创始人
2024-05-27 02:02:12
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概述

  • 传统的嵌入式单片机开发基本上形式如下图:

  • 该流程对于功能单一或者功能变更极少的场景是比较友好的,但是对于设备应用层变更比较多或者公板方案开发应用的场景,上述场景显的有些累赘。那么有什么方式可以解决呢??

  • 对于设备应用层变更比较多或者公板方案开发应用的场景,可能因为应用层稍微修改一下就要出固件版本验证,这对于版本管理,时间周期,固件质量都是比较不友好的。那么我们如何避免这些问题??

  • 那么有什么方式呢??答案是有的,如:使用动态模块或者胶水语言(JerryScript,PikaScript)

    1. 动态模块:它更多的是一个 ELF 格式加载器,把单独编译的一个 elf 文件的代码段,数据段加载到内存中,并对其中的符号进行解析,绑定到导出的 API 地址上。因为也独立于固件编译,支持动态加载。不过需要编译一份支持动态模块执行的固件。
    2. 胶水语言(JerryScript,PikaScript):其实就是脚本语言,应用将以脚本语言的形式存在,通过动态加载脚本语言执行。不过固件需要对应胶水语言的执行引擎。
  • 上述两种方式都是可以使固件跟应用分离,是的应用的变更不会引起固件的变更,这对于固件的稳定性来说更加有保障。只需要测试单独的应用程序。

  • 动态模块相对于胶水语言来说,明显优势不高,对比:
动态模块胶水语言
API问题运行固件需要特殊处理,需要将API导出通过对应的引擎编写API导出模块
应用形式应用程序需要通过固件编译出对应的ELF文件胶水语言无需编译,直接可通过对应引擎加载运行
  • 很明显,作者倾向于胶水来改变开发模式,那么使用哪种胶水语言呢??目前轻量级的胶水语言,有JerryScript,PikaScript。我们该如何选择??
JerryScriptPikaScript
资源占用RAM <= 64KB, Flash <= 200KBRAM <= 4KB, Flash <= 32KB
语言JavaScriptPython
地域海外中国
维护情况停止维护持续维护
开发对象懂得前端的人员也可以接手嵌入式应用开发需要熟悉python语言
开发难度一般一般
使用情况UI厂商都是用,柿饼,ACE相对较少
  • 两种胶水语言各有各的优势,我的选择是根据使用场景,开发人员的角度,所以选择JerryScript来解决我开发的困扰及问题。

JerryScript

物联网设备在CPU性能和内存空间方面皆存在严格受限,在使用V8引擎这类大型引擎时难免存在诸多不便。在此背景下,JerryScript引擎诞生了。JerryScript是由三星开发的一款炙手可热的轻量级引擎,其目的是让JavaScript开发者能够更好地构建物联网应用,
JerryScript是一个轻量级的JavaScript引擎,用于资源受限的设备,如微控制器。它可以在RAM小于64KB、闪存小于200KB的设备上运行。

  • JerryScript的主要特征有:
  1. 完全符合ECMAScript 5.1标准;
  2. 为ARM Thumb-2编译时,二进制大小为160K;
  3. 针对低内存消耗进行了高度优化;
  4. 以C99编写,以实现最大的便携性;
  5. 快照支持将JavaScript源代码预编译为字节代码;
  6. 成熟的C API,易于嵌入应用程序。
  • JerryScript文档说明:
英文中文链接
Getting Started入门https://github.com/jerryscript-project/jerryscript/blob/master/docs/00.GETTING-STARTED.md
Configuration配置https://github.com/jerryscript-project/jerryscript/blob/master/docs/01.CONFIGURATION.md
API ReferenceAPI参考https://github.com/jerryscript-project/jerryscript/blob/master/docs/02.API-REFERENCE.md
API ExampleAPI示例https://github.com/jerryscript-project/jerryscript/blob/master/docs/03.API-EXAMPLE.md
Internals内部构件https://github.com/jerryscript-project/jerryscript/blob/master/docs/04.INTERNALS.md
Migration Guide迁移指南https://github.com/jerryscript-project/jerryscript/blob/master/docs/16.MIGRATION-GUIDE.md

JerryScript使用

目前很多UI厂商都在基于JerryScript作为引擎搭建UI框架,比如像RT-THREAD,OpenHarmony等厂商。而且JerryScript被默认作为第三方组件的形式存在。所以我将以RT-THREAD作为我的开发环境描述JavaScript如何在单片机中运行。

以字符串形式加载JS语法

  1. RT-THREAD中已经拥有JerryScript软件包,所以我们需要下载对应软件包即可:

  2. RT-THREAAD的JerryScript已经适配好了,如console打印等,所以我们也不用关心,直接使用。需要包含两个头文件:#include 和#include

  3. JerryScript引擎启动流程(初始化):

int main(void)
{/* JERRY_ENABLE_EXTERNAL_CONTEXT */jerry_port_set_default_context(jerry_create_context(PKG_JMEM_HEAP_SIZE * 1024, context_alloc, NULL));/* Initialize engine */jerry_init(JERRY_INIT_EMPTY);js_util_init();return RT_EOK;
}
  1. 因为我们还没搭建文件系统所以不能存放XXX.js文件,我们先通过字符串的形式模拟文件内容。
char *script_test = " var rice = \"Rice JerryScript\"\r\n"" console.log(\"hello!!\", rice);\r\n"" console.log(\"hello JerryScript run ok!!\"); \r\n";void js_parse_test(void)
{jerry_value_t parsed_code = jerry_parse (NULL, 0, (jerry_char_t *)script_test,rt_strlen (script_test), JERRY_PARSE_NO_OPTS);if (jerry_value_is_error(parsed_code)){rt_kprintf("jerry parse failed!\n");}else{jerry_value_t ret2 = jerry_run(parsed_code);rt_kprintf("%s : jerry_run ret=%d\n", __func__, ret2);}
}
MSH_CMD_EXPORT(js_parse_test, js_parse_test);
  1. 编译运行结果:

以文件的形式加载JS语法

  1. 需要增加文件系统及Ymodem,其中文件系统用来存放js文件,Ymodem用于把文件传输。
  • 增加文件系统组件:

  • 增加Ymodem组件:

  1. 文件系统挂在,我使用的板子有spi flash,所以文件系统直接挂载到此flash中:
int mnt_init(void)
{		if (dfs_mount("W25Q256", "/", "elm", 0, 0) == 0){LOG_I("W25Q256 mount successful!");}else{LOG_E("W25Q256 mount failed!");dfs_mkfs("elm", "W25Q256");if (dfs_mount("W25Q256", "/", "elm", 0, 0) == 0){LOG_I("W25Q256 mount successful!");}}return 0;
}
INIT_ENV_EXPORT(mnt_init);
  1. 编写JS应用文件–rice.js
  • rice.js文件内容:
var rice = "Rice JerryScript";console.log("hello!!", rice);
console.log("hello JerryScript run ok!!");
  1. 通过Ymodem传输到板子中,我使用的串口工具–XShell,它自带Ymodem组件,所以可以直接传输,流程:
  • 在串口中断输入ry,使单片机进入Ymodem接收模式:

  • 然后选择Ymodem发送文件:


  1. 编写使用文件运行JS应用的代码:
void js_parse_test(void)
{int fd = -1, fileSize = 0;char *fileContent = NULL;fd = open("/rice.js", O_RDONLY, 0777);if(fd < 0) {rt_kprintf("Open %s failed", "/rice.js");return;} else {fileSize = lseek(fd, 0, SEEK_END);lseek(fd, 0, SEEK_SET);fileContent = (char *)rt_malloc(fileSize); read(fd, fileContent, fileSize);close(fd);fd = -1;}jerry_value_t parsed_code = jerry_parse((const jerry_char_t *)"/rice.js", (size_t)strlen("/rice.js"), (const jerry_char_t *)fileContent, (size_t)fileSize, JERRY_PARSE_STRICT_MODE);if (jerry_value_is_error(parsed_code)){rt_kprintf("jerry parse failed!\n");}else{jerry_value_t ret = jerry_run(parsed_code);rt_kprintf("%s : jerry_run ret=%d\n", __func__, ret);}																		 
}
MSH_CMD_EXPORT(js_parse_test, js_parse_test);
  1. 编译运行结果:

总结

  1. 采用胶水语言,可以减少对固件的修改,应用的变更不会导致固件的变更,而且修改方便快捷。
  2. 通过JavaScript,嵌入式研发人员,也慢慢变成类前后端开发模式,这样职责更加清晰。
  3. JavaScript的运行如上,下一篇将讲解C接口方法如何提供给JavaScript应用使用。


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