CircuitPython برای چه مدل برنامه نویسی مناسب است؟

زبان‌های متنوعی برای برنامه‌نویسی سخت‌افزار و میکروکنترلرها وجود دارد. از جمله این زبان‌ها می‌توان به C، C++‎، اسمبلی، جاوا و پایتون اشاره کرد. در این میان، CircuitPython یک زبان نسبتاً جدید است که طی چند سال اخیر محبوبیت فزاینده‌ای پیدا کرده‌است. در این مقاله به بررسی ویژگی‌ها و قابلیت‌های CircuitPython پرداخته و تشریح می‌کنیم که این زبان برای چه نوع برنامه‌نویسان و پروژه‌هایی مناسب است. همچنین مزایا و معایب آن را در مقایسه با سایر زبان‌های رقیب بررسی می‌کنیم. در انتها نیز یک دوره آموزشی عالی را معرفی خواهیم کرد که برای تمام متخصصان برق و الکترونیک پیشنهاد می‌شود.

معرفی CircuitPython

CircuitPython یک زبان برنامه‌نویسی مبتنی بر پایتون است که به طور خاص برای برنامه‌نویسی سخت‌افزار و میکروکنترلرها طراحی شده‌است. CircuitPython زبانی ساده، قدرتمند و آسان برای نوشتن کد و کنترل الکترونیک است. از پایتون تقریباً تمام ویژگی‌ها و سینتکس آن را به ارث برده و برای استفاده بر روی میکروکنترولرها و بوردهای توسعه سفارشی‌سازی شده است. با CircuitPython می‌توان به راحتی برنامه‌هایی برای کنترل سخت‌افزار، دریافت داده از سنسورها، پردازش آن‌ها و تحلیل و دستکاری IOهای دیجیتال و آنالوگ نوشت.

این زبان هم‌اکنون توسط بسیاری از بردهای توسعه محبوب مانند محصولات Adafruit ، Sparkfun ، Pycom و غیره پشتیبانی می‌شود. در مجموع CircuitPython یک زبان برنامه‌نویسی عالی برای مهندسین برق، الکترونیک و هر کسی که می‌خواهد با سخت‌افزار و میکروکنترلرها کار کند، محسوب می‌شود. خوشبختانه در آموزش FPGA دهکده جهانی دانش و مهارت، اطلاعات و آموزش‌های جامعی در اختیار شما قرار می‌گیرد که به شما پیشنهاد می‌دهیم به هیچ وجه آن را از دست ندهید.

مشخصات نرم افزار CircuitPython

نرم افزار CircuitPython دارای مشخصات ویژه‌ای است که آن را از سایر موارد متمایز می‌کند. از همین رو برخی از مهم‌ترین آن‌ها را برای شما بیان خواهیم کرد.

سادگی بی‌نظیر: برنامه‌نویسی آسان با CircuitPython

زبان برنامه‌نویسی CircuitPython به دلیل سادگی و راحتی استفاده، گزینه‌ مناسبی برای شروع برنامه‌نویسی میکروکنترلرهاست. CircuitPython چون مشتق شده از زبان محبوب و ساده پایتون می‌باشد، سینتکس و شیوه نوشتن آن بسیار شبیه پایتون و به زبان انگلیسی است. بر خلاف سایر زبان‌های برنامه‌نویسی میکروکنترلر مانند C و C++‎، نیازی به یادگیری مفاهیم پیچیده ماشین و پوینتر ندارد. همچنین ابزارهای مناسب و محیط‌های توسعه قدرتمندی برای این زبان وجود دارد که برنامه نویسی با آن‌ها بسیار راحت و آسان است.

امکاناتی نظیر کتابخانه‌های از پیش نوشته‌شده برای دسترسی به سخت‌افزار، عدم نیاز به تنظیم خاص IDE و کامپایلر و اجرای مستقیم کد بر روی میکروکنترلر، از دیگر مزایای CircuitPython به شمار می‌رود. بنابراین با توجه به سهولت یادگیری و استفاده از آن، این زبان گزینه‌ی مناسبی برای مبتدیان و حتی برنامه نویسان حرفه‌ای به شمار می‌رود.

پشتیبانی گسترده از سخت‌افزارها: انعطاف‌پذیری CircuitPython

زبان برنامه‌نویسی CircuitPython امکان کار با انواع گسترده‌ای از سخت‌افزارها و میکروکنترولرها را فراهم می‌کند که از مزایای مهم آن محسوب می‌شود. این زبان علاوه بر پشتیبانی اولیه از بردهای توسعه محبوبی مانند Adafruit و micro:bit، با هر سخت‌افزاری که از میکروکنترولرهای مبتنی بر ARM Cortex M0+ به بالا استفاده کند، سازگار است. برای مثال میکروهایی مانند SAMD21، SAMD51، nRF52840 و ESP32 را می‌توان به راحتی با CircuitPython برنامه‌نویسی نمود. حتی برخی میکروها مانند rp2040 نیز بطور خاص برای پشتیبانی بهتر از این زبان، طراحی شده‌اند.

علاوه بر میکروکنترولرها، انواع ماژول‌ها و سنسورهای سخت‌افزاری، نمایشگرها، صفحات لمسی و سایر ادوات الکترونیکی را می‌توان به راحتی به وسیله لایبرری‌های از پیش نوشته‌شده، با CircuitPython برنامه‌ریزی و کنترل نمود. این قابلیت، انعطاف‌پذیری بسیار بالایی را به این زبان می‌بخشد.

جامعه‌ فعال کاربران: پشتیبانی و همکاری در CircuitPython

یکی دیگر از نقاط قوت CircuitPython، وجود یک جامعه بزرگ و فعال از کاربران و توسعه‌دهندگان حول این زبان است که آموزش، پشتیبانی و توسعه مداوم آن را تضمین می‌کند. کاربران CircuitPython در انجمن‌ها و گروه‌های مختلفی در فضای مجازی گرد هم آمده‌اند و بطور مداوم در حال بحث و تبادل اطلاعات و دانش در مورد این زبان هستند. صدها آموزش و مقاله برای CircuitPython در دسترس است که کار با این زبان را آسانتر میکند. علاوه براین، تعداد زیادی از توسعه‌دهندگان و متخصصین، بطور مستمر در حال افزودن امکانات جدید و بهبود CircuitPython هستند.

وجود چنین اجتماع فعال و حمایتی، یادگیری و کار با CircuitPython را برای افراد مبتدی و متخصص بسیار آسانتر کرده و کمک شایانی به محبوبیت و گسترش این زبان می‌کند. علاوه بر جامعه فعال کاربری، CircuitPython از سوی بنیان‌گذارانش در Adafruit به طور حرفه‌ای پشتیبانی و توسعه داده می‌شود. تیم توسعه‌دهنده CircuitPython متشکل از تعدادی مهندس مجرب است که به طور مداوم در حال اضافه کردن قابلیت‌ها و بهبود‌های جدید، برطرف کردن اشکالات و افزایش کارایی و سرعت آن هستند. همچنین این تیم به سوالات و مشکلات کاربران رسیدگی کرده و آن‌ها را در استفاده از CircuitPython هدایت می‌کند.

آموزش و دسترسی آسان: منابع فراوان برای یادگیری CircuitPython

یادگیری زبان برنامه‌نویسی CircuitPython به دلیل وجود انبوه منابع و آموزش‌های رایگان و در دسترس، کار بسیار آسانی است. مستندات مفصل و جامعی توسط خالقان این زبان در Adafruit منتشر و به طور مرتب به‌روزرسانی می‌شود. ثانیاً، صدها آموزش تصویری و مقاله برای یادگیری CircuitPython از مبتدی تا پیشرفته، توسط جامعه کاربری در وب در دسترس است. در این میان آموزش FBGA دهکده جهانی دانش و مهارت هم به کمک شما می‌آید تا بتوانید به مهارت کامل دست پیدا کنید.

در کنار دوره دهکده جهانی دانش و مهارت، کتابخانه‌ها و نمونه کدهای فراوانی نیز توسط توسعه‌دهندگان این زبان، در اختیار عموم گذاشته شده است. با استفاده از نمونه کدها می‌توان بدون نوشتن کد از صفر، پروژه‌های مختلف سخت‌افزاری را پیاده‌سازی نمود. بنابراین با توجه به حجم عظیم منابع یادگیری CircuitPython، هر فردی می‌تواند به راحتی و بدون هزینه اضافی، این زبان را فراگرفته و بکار گیرد.

بررسی کتابخانه های CircuitPython

   CircuitPython دارای کتابخانه‌ها و ماژول‌های متنوعی است که امکانات گسترده‌ای را برای کار با انواع سخت‌افزارها و حوزه‌های مختلف فراهم می‌کنند.  از جمله مهمترین این کتابخانه‌ها می‌توان به Adafruit Blinka اشاره کرد که امکان دسترسی به سخت‌افزار مانند چیپ‌های مختلف، حسگرها و نمایشگرها را فراهم می‌کند. همچنین کتابخانه‌هایی برای دسترسی به سنسورهای مختلف مانند دما، رطوبت، فشار و…، کنترل موتورها، اتصال به شبکه، پردازش تصویر، صدا و… وجود دارد.

علاوه بر این‌ها، کتابخانه‌هایی برای الگوریتم‌های پرکاربرد مانند ماشین‌های حالت متناهی، شبکه عصبی، بهینه‌سازی و پردازش‌های عددی نیز در دسترس هستند. با استفاده از این کتابخانه‌های غنی، می‌توان انواع پروژه‌های الکترونیکی، رباتیک، هوش مصنوعی و اینترنت اشیاء را بر پایه CircuitPython پیاده‌سازی نمود. برخی از مهم‌ترین کتابخانه‌هایی که می‌توان در این بخش معرفی کرد شامل موارد زیر است.

• Adafruit Blinka: دسترسی به سخت‌افزار و اتصال انواع تراشه‌ها، میکروکنترلرها و سنسورها
• Adafruit Sensor: دسترسی به انواع سنسورهای فیزیکی مانند دما، نور، رطوبت، ال‌ای‌دی و…
• Adafruit Motor: کنترل انواع موتورهای الکتریکی DC، استپر و سروو
• AudioIO: پخش و ضبط صدا
• NumPy: محاسبات عددی و پردازش‌های برداری و ماتریسی
• PIL/Pillow: پردازش تصویر و دستکاری عکس‌ها
• Cryptography: رمزنگاری و کدگذاری اطلاعات
• Requests/HTTP: ارتباط با اینترنت و وب‌سرویس‌ها

کدام برد الکترونیکی برای با CircuitPython مناسب است؟

زبان برنامه‌نویسی CircuitPython توسط بسیاری از بردهای توسعه الکترونیک پشتیبانی می‌شود اما برخی از آن‌ها برای کار با این زبان مناسب‌تر هستند. بوردهای تولید شده توسط شرکت Adafruit مانند Feather RP2040 و ItsyBitsy مبتنی بر تراشه rp2040 به طور اختصاصی برای اجرای بهینه CircuitPython طراحی شده‌اند. همچنین بردهای توسعه محبوبی مانند Pyboard ساخت های‌تک شرکت Pycom نیز از این زبان به خوبی پشتیبانی می‌کنند.

از سایر گزینه‌های مناسب می‌توان به Particle Argon، Adafruit Metro ESP32-S2 و حتی برد محبوب میکروبیت برای کار با CircuitPython اشاره کرد. البته برای انتخاب بهتر، باید به ویژگی‌های خاص مورد نیاز پروژه نیز توجه کرد.

سخن پایانی

CircuitPython یک زبان برنامه‌نویسی ساده و قدرتمند برای پروژه‌های الکترونیکی و سخت‌افزاری است. این زبان با الهام از پایتون و برای استفاده بر روی میکروکنترلرها و بوردهای توسعه طراحی شده است. CircuitPython مناسب مبتدیانی است که می‌خواهند شروع به برنامه‌نویسی میکروکنترلرها کنند. همچنین برای مهندسین و توسعه‌دهندگان حرفه‌ای نیز که به دنبال سرعت بالا و انعطاف‌پذیری هستند، گزینه مناسبی به شمار می‌رود. از همین رو به شما توصیه می‌کنیم که برای پیشرفت شغلی خود این مورد و آموزش FPGA دهکده جهانی دانش و مهارت را از دست ندهید. برای این کار کافی است با کارشناسان ما تماس بگیرید تا فرایند ثبت‌نام شما انجام شود.

سوالات متداول

• آیا CircuitPython برای مبتدیان مناسب است؟

بله، CircuitPython با داشتن سینتکس ساده مشابه زبان انگلیسی، برای شروع برنامه‌نویسی سخت‌افزار بسیار مناسب است.

• آیا این مورد کاربردی‌تر از پایتون است؟

CircuitPython مخصوص کار با سخت‌افزار و میکروکنترلرها طراحی شده، در حالی که پایتون یک زبان برنامه‌نویسی کلی‌منظوره است.

• آیا CircuitPython برای پروژه‌های پیچیده مناسب است؟

بله، با وجود کتابخانه‌های قدرتمند و قابلیت اجرای هم‌زمان چندین وظیفه، می‌توان پروژه‌های بزرگ را هم با CircuitPython پیاده‌سازی کرد.

• آیا سرعت اجرای برنامه‌ها در این زبان برنامه‌نویسی کم است؟

خیر، سرعت اجرا تقریباً مشابه MicroPython و پایتون است، البته به اندازه C‏ و C++‎ بالا نیست.

• آیا برای پروژه‌های صنعتی و حرفه‌ای مناسب است؟

بله، CircuitPython کاملاً می‌تواند در پروژه‌های الکترونیکی، صنعتی و حتی تجاری بکار گرفته شود.