Go语言编译器TinyGo,基于LLVM,在微控制器和小系统上编译和运行

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Go语言编译器TinyGo,基于LLVM,在微控制器和小系统上编译和运行,第1张

TinyGo是一个为微控制器、WebAssembly(Wasm)和命令行工具等小型场景设计的Go语言编译器。TinyGo重用了Go语言工具和LLVM使用的库,以编译用Go语言编写的程序。目前,该项目在GitHub上已经积累了10.1k的Star。

如下为一个示例程序,当运行在任何支持的带板载LED的主板上时,则会点亮内置LED。

上述程序可以在单片机、Adafruit ItsyBitsy M0微控制器或任何支持的带内置LED的板上进行编译和不需要修改的运行,只要设置正确的TinyGo编译器目标即可。例如,设置如下目标可以编译和点亮 单片机。

项目概述

TinyGo项目旨在将Go语言引入到具有单进程或核心的微控制器和小系统。TinyGo类似于emgo,但主要的区别在于作者想要保留Go内存模型。另一个区别在于TinyGo在内部使用LLVM,因而可以获得更小更高效的代码以及更高的灵活性。

创建TinyGo项目的初衷是,如果Python可以在微控制器上运行,Go语言当然也应该能够在更低级微设备上运行。

支持设备

你可以为微控制器、WebAssembly和Linux编译TinyGo程序。目前,TinyGo支持以下85种微处理器板。

更多技术细节请参阅原项目。

在前一小节中介绍了点亮第一个LED灯,这里我们准备进阶尝试下,输出第一段PWM波形。(PWM也就是脉宽调制,一种可调占空比的技术,得到的效果就是:如果用示波器测量引脚会发现有方波输出,而且高电平、低电平的时间是可调的。)

这里爪爪熊准备写成一个golang的库,并开源到github上,后续更新将直接更新到github中,如果你有兴趣可以和我联系。 github.com/dpawsbear/bear_rpi_go

我在很多的教程中都看到说树莓派的PWM(硬件)只有一个GPIO能够输出,就是 GPIO1 。这可是不小的打击,因为我想使用至少四个 PWM ,还是不死心,想通过硬件手册上找寻蛛丝马迹,看看究竟怎么回事。

手册上找寻东西稍等下讲述,这里先提供一种方法测试 树莓派3B PWM 方法:用指令控制硬件PWM。

这里通过指令的方式掌握了基本的pwm设置技巧,决定去翻一下手册看看到底PWM怎么回事,这里因为没有 BCM2837 的手册,根据之前文章引用官网所说, BCM2835 BCM2837 应该是一样的。这里我们直接翻阅 BCM2835 的手册,直接找到 PWM 章节。找到了如下图:

图中可以看到在博通的命名规则中 GPIO 12、13、18、19、40、41、45、52、53 均可以作为PWM输出。但是只有两路PWM0 PWM1。根据我之前所学知识,不出意外应该是PWM0 和 PWM1可以输出不一样的占空比,但是频率应该是一样的。因为没有示波器,暂时不好测试。先找到下面对应图:

根据以上两个图对比可以发现如下规律:

对照上面的表可以看出从 BCM2837 中印出来的能够使用在PWM上的就这几个了。

为了验证个人猜想是否正确,这里先直接使用指令的模式,模拟配置下是否能够正常输出。

通过上面一系列指令模拟发现,(GPIO1、GPIO26)、(GPIO23、GPIO24)是绑定在一起的,调节任意一个,另外一个也会发生变化。也即是PWM0、PWM1虽然输出了两路,可以理解成两路其实都是连在一个输出口上。这里由于没有示波器或者逻辑分析仪这类设备(仅有一个LED灯),所以测试很简陋,下一步是使用示波器这类东西对频率以及信号稳定性进行下测试。

小节:树莓派具有四路硬件输出PWM能力,但是四路中只能输出两个独立(占空比独立)的PWM,同时四路输出的频率均是恒定的。

上面大概了解清楚了树莓派3B的PWM结构,接下来就是探究如何使用Go语言进行设置。

因为拿到了手册,这里我想直接操作寄存器的方式进行设置,也是顺便学习下Go语言处理寄存器的过程。首先需要拿到pwm 系列寄存器的基地址,但是翻了一圈手册,发现只有偏移,没有找到基地址。

经过了一段时间的努力后,决定写一个 树莓派3B golang包开源放在github上,只需要写相关程序进行调用就可以了,以下是相关demo(pwm)(在GPIO.12 上输出PWM波,放上LED灯会有呼吸灯的效果,具体多少频率还没有进行测试)

以下是demo(pwm) 源码

不会的。生态无从建立。。。有五种以生态为核心的语言。。。C,C++,C#,JAVA,Python,你有没有想过这五门语言为什么是主流?

是由于语法好吗?如果这么认为,那就太可笑了。是因为它们拥有自己的生态圈。

我举三个例子。

C语言是单片机的标准开发语言,你家里用的电视,冰箱,洗衣机,空调,里面的主控芯片,全都是用C语言编写的。由于偏底层,即便它空出位置来,Go也是胜任不了的,能替代它的只有汇编语言。

C#,你觉得它用的并不多?那就大错特错了,它的生态圈无比巨大,很多人只知道它是微软的官方开发语言,Windows上的霸主。但却常常被忽略的一点是,它还是唯一可以同时开发安卓和IOS的语言。有超过一半的3D手游都是用它写的,比如《王者荣耀》。不仅如此,它还是云计算,人工智能,混合现实的重要组成部分,微软未来还有一大波项目等着它。而且两年前升级到了.NET CORE版本之后,它的速度比GO更快。

Python,很多人以为它是新兴语言,但其实它从80年代就出现了。也是个老古董了。为什么这么多年都没火,最近几年却突然火了?并不是因为它本身,而是因为Linux火了。Linux为什么火?因为嵌入式,因为物联网。

GO是谷歌的亲儿子没错,但谷歌为GO准备了啥生态?在安卓上的重要性,咱都不好意思说跟JAVA比,太遥远。。。跟C#能比吗?

在谷歌的平台尚且如此,你还指望啥?