打破单片机开发模式--胶水语言(JavaScript)

news2024/9/25 12:32:40

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)
1. 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。
2. 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？？

	JerryScript	PikaScript
资源占用	RAM <= 64KB, Flash <= 200KB	RAM <= 4KB, Flash <= 32KB
语言	JavaScript	Python
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 Reference	API参考	https://github.com/jerryscript-project/jerryscript/blob/master/docs/02.API-REFERENCE.md
API Example	API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：

文件系统挂在，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);