MCU (lar) ile Fonksiyonel Programlama

Haskell, LISP veya Scheme gibi işlevsel diller , bir programcının işlevsel programlama paradigmasını kullanarak hızlı bir şekilde çalışmasına izin verir . Onların var yetersizliklere , ancak başvurum programın kendisi verimliliği daha programcı verimliliği üzerinde büyük önem vermektedir.

Makine kontrolü yapmak için mikrodenetleyici üzerinde fonksiyonel programlama kullanmak istiyorum.

Minimum sistem kaynakları gibi ne gibi sınırlamalar var?
Bu dillerin hangi örnek uygulamaları mevcut?

ARMPIT SCHEME, ARM çekirdeği olan RISC mikrodenetleyicileri üzerinde çalışan Şema dili (Lisp'in sözlüksel olarak kullanılan lehçesi) için bir yorumlayıcıdır. Bazı uzantılar (G / Ç için) ve bazı eksiklikler (MCU belleğine sığacak şekilde) içeren Algoritmik Dil Düzeni (r5rs) Revize Raporundaki açıklamaya dayanmaktadır. Ayrıca çoklu görev ve çoklu işlemeyi desteklemek için tasarlanmıştır. Koltukaltı Şemasının, kontrol ve enstrümantasyon kurslarındaki öğrenci projeleri veya mikrodenetleyicilere ihtiyaç duyulan capstone tasarım kursları dahil olmak üzere eğitim ortamlarına uygun olması beklenmektedir. MCU'lar (örneğin BASIC ve FORTH) için mevcut olan yorumlanmış diller spektrumunu zenginleştirmek ve MCU tabanlı bayt kodu yorumlayıcılarına (örneğin Şema veya Java için) ve derlenmiş dillere (örn. C) alternatif olabilir.

http://armpit.sourceforge.net/

Diyorsun:

C, C ++, derleme vb. Kullanmak Haskell, LISP veya Scheme gibi dillerle karşılaştırıldığında oldukça verimsizdir

Üst düzey diller kullanmak, programcı zamanının daha verimli kullanılmasıdır, ancak genellikle bilgi işlem kaynaklarının daha az verimli kullanılması olabilir. Hacimde üretilen gömülü sistemler için maliyet ve performans genellikle geliştirme çabasından daha yüksek önceliğe sahiptir.

Atom / Copilot kullanarak AVR denetleyicilerini Haskell ile de programlayabilirsiniz, örneğin http://leepike.wordpress.com/2010/12/18/haskell-and-hardware-for-the-holidays/

C, C ++ ve Assembly'nin hepsi makine diline çok yakın. Daha üst düzey bir dil kullanarak, daha hızlı / daha kolay / vb geliştirme için ek yük eklersiniz.

Son zamanlarda Python'da bir ARM panosu programlıyorum ve bence harika. Gerçek zamanlı kontrol için iyi değil, ancak yüksek seviyeli bir dilde C'den çok daha hoş olan web ile ilgili daha fazla şey yapıyorum .

Mikrodenetleyicilerin çoğu hala 8 ve 16 bitlik cihazlardır (bu yavaşça değişmesine rağmen). Şimdiye kadar diğer yanıtlarda bahsedilen iki üst düzey dil örneği (Şema ve Python) 32-bit ARM çekirdeğinde çalışıyor. Daha küçük 8 ve 16 bitlik cihazlar (sadece birkaç dolara mal olabilir) belirtilen dilleri desteklemek için yeterli RAM'e sahip değildir - tipik olarak sadece birkaç KB RAM'e sahiptir.

Ayrıca, bu üst düzey diller düşük gecikmeli kesme işleyicileri ve benzerlerini yazmak için tasarlanmamıştır. Bir mikrodenetleyici kesme işleyicisinin saniyede yüzlerce veya binlerce kez çağrılması alışılmadık bir durum değildir ve her seferinde görevini onlarca mikrosaniye veya daha az sürede gerçekleştirmek için gereklidir.

Lua dili ile bazı fonksiyonel programlama yapmak mümkündür. Gerçekten, Lua mutli-paradigma bir dildir; Wikipedia bunun 'komut dosyası oluşturma, zorunlu, işlevsel, nesne yönelimli, prototip tabanlı' bir dil olduğunu iddia ediyor. Dil tek bir paradigmayı zorunlu kılmaz, bunun yerine programcının duruma uygulanabilir olan herhangi bir paradigmayı uygulamasına izin verecek kadar esnektir. Şema'dan etkilenmiştir.

Lua'nın özellikleri arasında birinci sınıf fonksiyonlar , sözcüksel kapsam belirleme ve kapanışlar ve fonksiyonel programlama için yararlı olan couteinler bulunmaktadır. Bu özelliklerin işlevsel programlamaya ayrılmış bir sayfası olan Lua kullanıcıları wiki'sinde nasıl kullanıldığını görebilirsiniz . Ben de rastladım bu Google Code projesi (Bu Haskell, Bahsettiğiniz başka dile göre iddia etkilendiği etmez), ama onu kullanmadım.

eLua , ARM7TMDI, Cortex-M3, ARM966E-S ve AVR32 mimarileri için bir dizi geliştirme kartı için yapılandırılmış ve kendi platformunuz için yapılandırabilmeniz için açık kaynaklı bir uygulamadır. Lua, ANSI C'de uygulandı ve tüm kaynak 200kB'nin altında. En az 128k Flash ve 32k RAM önerilir. Şu anda bunun için bir PIC32 portu üzerinde çalışıyorum (yine de 'PIC32 panosunu al' aşamasında).

Lua ile ilgili en iyi şey, bir tutkal dili olarak tasarlanmasıdır, bu nedenle hızlı olması gereken şeyler (kesmeler vb.) İçin C uzantıları yazmak ve dilin dinamik, yorumlanmış özelliklerini hızlı yapmak için kullanmak çok kolaydır. program mantığındaki gelişme.

Lua tamamen işlevsel bir dil değildir, ancak içinde çok sayıda işlevsel programlama yapabilirsiniz, hızlı ve küçüktür ( diğer komut dosyası dillerine kıyasla ) ve bir programı denemek için cihazınızı yeniden yapılandırmanız gerekmez. Etkileşimli bir tercüman bile var!

"Zor problemleri çözmek için bir MCU'da işlevsel bir dille işlevsel programlama yapmanın yolları var mı?"

Evet, yolları var. Ama dezavantajı, 32 bit işlemci, MMU, 128MB RAM, SSD, RTOS ve $$$'ye ihtiyacınız var.

Mikrodenetleyiciler mikroişlemcilerden farklıdır. Mikrodenetleyici sadece 8 bit CPU, 1K RAM, 8K ROM olabilir, ancak dahili bir UART, PWM, ADC, vb.'ye sahiptir. Ve sadece 1,30 dolar.

Böylece tüm üst düzey dillerin çalışmasını sağlayabilirsiniz, ancak bunun yapılması çok daha pahalıya mal olur.

Bu kitap hafif bir FP hissi ile programlama yapmak için bir yol sağlar. http://www.state-machine.com/psicc2/

Ancak gerçek FP, çalışma zamanında işlevler oluşturma ve bunları programınızdan geçirme yeteneğine sahip olmayı gerektirir. Burada bir sorunumuz var: Bu inşa edilmiş işlevi nasıl temsil edebiliriz? ve bu işlevi etkili bir şekilde nasıl yürütebiliriz? Büyük bir sistemde, birinci fonksiyon uygulamasında gerçek makine kodu üreten dinamik derlemeyi kullanabiliriz. MCU'da, Forth dil çekirdeği gibi çok ilkel derleyicileri uygulamak için sadece RAM'imiz var.

Ne olduğunu tercih ediyorsanız tek yolu FP veya OOP kullanabilirsiniz metaprogramming : yazma karmaşık fonksiyonel / OOP MCU için programlar oluşturmak programları (örneğin C kaynak kodu veya LLVM IL). Bu varyantta, paradigma veya programlama yöntemlerinin karmaşıklığıyla sınırlı değilsiniz.