嵌入式系统与单片机|技术阅读
登录|注册

您现在的位置是：嵌入式系统与单片机 > 技术阅读 > 打破单片机开发模式--胶水语言(JavaScript)

打破单片机开发模式--胶水语言(JavaScript)

2024-07-04


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)

  • 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。
  • 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：
  • 完全符合ECMAScript 5.1标准；
  • 为ARM Thumb-2编译时，二进制大小为160K；
  • 针对低内存消耗进行了高度优化；
  • 以C99编写，以实现最大的便携性；
  • 快照支持将JavaScript源代码预编译为字节代码；
  • 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


  • 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：


  • 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 <jerryscript.h>和#include <jerry_util.h>

  • 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;
    }
  • 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);
  • 编译运行结果：

    • 以文件的形式加载JS语法

  • 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：
  • 文件系统挂载，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);
  • 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!!");
  • 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：

  • 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);
  • 编译运行结果：

    • 总结

  • 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。
  • 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。
  • 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。

    • 关注微信公众号『Rice嵌入式开发技术分享』，后台回复“微信”添加作者微信，备注”入群“，便可邀请进入技术交流群。


    查看全文