背景介紹

“你的下一個(gè)項(xiàng)目準(zhǔn)備選用什么語(yǔ)言？”如果誰(shuí)這樣去問(wèn)一個(gè)嵌入式工程師，可能會(huì)顯得有點(diǎn)多余。不是只有C語(yǔ)言可以用來(lái)搞嵌入式開(kāi)發(fā)嗎？

差不多十多年前，情況的確是這樣。那時(shí)候還沒(méi)有一個(gè)像ARM Cortex-M這樣能占據(jù)半壁江山的統(tǒng)一核心，嵌入式處理器碎片化極為嚴(yán)重。絕大多數(shù)MCU本身性能不高，各種資源都比較有限，業(yè)務(wù)模型通常也比較簡(jiǎn)單，連RTOS都用不上，直接裸奔即可解決大部分業(yè)務(wù)邏輯，嵌入式工程師絕大多數(shù)時(shí)間都在跟原廠的底層驅(qū)動(dòng)作斗爭(zhēng)。也只有C這樣接近底層，各種編譯鏈極其完善的語(yǔ)言才能得到所有人的認(rèn)可。

隨著ARM Cortex-M核的MCU逐漸占據(jù)市場(chǎng)主導(dǎo)地位， MCU的性能逐漸追上了90年代中后期的通用CPU，使用原廠提供的API來(lái)進(jìn)行開(kāi)發(fā)，逐漸取代了寄存器開(kāi)發(fā)方式，而底層硬件的操作變得大同小異。

最近幾年，隨著物聯(lián)網(wǎng)、IOT、AI這些概念越來(lái)越火熱，MCU的業(yè)務(wù)模型也開(kāi)始變得越來(lái)越復(fù)雜，各種通信協(xié)議棧被塞了進(jìn)去，各種復(fù)雜算法被塞了進(jìn)去，越來(lái)越多非EE出身的程序員、DIY愛(ài)好者也開(kāi)始進(jìn)入嵌入式開(kāi)發(fā)領(lǐng)域。

市場(chǎng)需求

有需求就有市場(chǎng)，Arduino就是在這樣的背景下誕生的。 一些新的開(kāi)發(fā)者對(duì)MCU底層硬件細(xì)節(jié)并不關(guān)心，只想快速實(shí)現(xiàn)自己的想法和創(chuàng)意，Arduino通過(guò)C++對(duì)底層硬件進(jìn)行層層包裝，給最終用戶提供了一套極為簡(jiǎn)潔的API。簡(jiǎn)潔到什么程度？只要稍微學(xué)習(xí)，中小學(xué)生都可以做出像模像樣的作品。 盡管Arduino這種將硬件API化的開(kāi)發(fā)方式讓資深嵌入式工程師頗為“瞧不上”，它卻實(shí)實(shí)在在地掀起了一陣變革的風(fēng)向。無(wú)論業(yè)界巨頭還是創(chuàng)新者，都開(kāi)始幻想著能有一套較為統(tǒng)一的嵌入式開(kāi)發(fā)方法。 Arm基于C++做了一套mbed框架，采用類似Arduino的簡(jiǎn)潔API，為多種Arm平臺(tái)做了適配移植。 這都是一些較為傳統(tǒng)的嘗試，還有一些更為激進(jìn)的極客開(kāi)發(fā)者，覺(jué)得既然硬件操作都已經(jīng)抽象為標(biāo)準(zhǔn)API了，我為什么還要受限于偏底層的C和讓人無(wú)比困惑的C++？為什么不可以用我熟悉的語(yǔ)言去操作MCU？事實(shí)證明，這些想法并不是天方夜譚，以下僅列出部分現(xiàn)代語(yǔ)言的MCU操作框架：

Python: MicroPython

JavaScript: Espruino

Golang: TinyGo

Swift語(yǔ)言介紹

既然已經(jīng)有各種新的嘗試了，為什么又要多一個(gè)Swift？而且聽(tīng)到Swift，大家第一反應(yīng)可能是“那不是Mac和iOS的專用語(yǔ)言嗎？” 其實(shí)不然，Swift的創(chuàng)始人Chris Lattner對(duì)Swift愿景便是“統(tǒng)治世界” 它從最開(kāi)始的設(shè)計(jì)就是要成為一門系統(tǒng)級(jí)編程語(yǔ)言，源代碼全部開(kāi)放，由社區(qū)主導(dǎo)開(kāi)發(fā)進(jìn)化。

以下僅列出一些Swift的特性：

Swift公布于2014年，極為年輕，無(wú)歷史包袱，廣泛吸收了近年各種編程語(yǔ)言的優(yōu)勢(shì)

純編譯型靜態(tài)語(yǔ)言，無(wú)GC機(jī)制，這是實(shí)時(shí)系統(tǒng)的必要條件

支持系統(tǒng)級(jí)開(kāi)發(fā)，直接生成對(duì)應(yīng)機(jī)器碼，使用ARC機(jī)制來(lái)實(shí)現(xiàn)內(nèi)存管理，通過(guò)一個(gè)較小的開(kāi)銷來(lái)降低開(kāi)發(fā)者的心智負(fù)擔(dān)

代碼范式多樣，支持面向?qū)ο螅嫦騾f(xié)議，函數(shù)式編程

學(xué)習(xí)曲線平滑，可作為初學(xué)者的第一門編程語(yǔ)言

語(yǔ)法優(yōu)雅，適合各種挑剔的程序員

背景雄厚，發(fā)展前景無(wú)限

綜合以上特性，可以說(shuō)Swift是為數(shù)不多的極其適合MCU設(shè)備的現(xiàn)代化語(yǔ)言。 另外還有一個(gè)Rust，但Rust的學(xué)習(xí)曲線極為陡峭，喜歡嚴(yán)厲地“虐待”開(kāi)發(fā)者來(lái)保證代碼的正確性，這又有悖于我們簡(jiǎn)化MCU應(yīng)用層編程的初衷。 其余絕大多數(shù)現(xiàn)代化語(yǔ)言中，要么帶有嵌入式中絕對(duì)不能接受的GC機(jī)制，要么為解釋性語(yǔ)言，效率極低（即便如此，MicroPython的應(yīng)用場(chǎng)景還是越來(lái)越豐富，說(shuō)明大家對(duì)易用性的需求越來(lái)越強(qiáng)烈）。 相信隨著時(shí)間的推移，Swift在嵌入式上的可用性會(huì)逐漸完善。

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