ทูลพัฒนาโครงการ IOT ด้วยภาษา Python

ปัจจุบันภาษา Python นับป็นภาษาที่ใช้งานได้อย่างหลากหลาย ไม่ยกว้นแม้แต่ทำโครงการเกี่ยวกับ Internet of Things หรือ IoT โดยในที่นี้ขอแนะนำทูลที่พัฒนาจากภาษา Python ที่นิยมในปัจบัน 

1. MicroPython (www.micropython.org)
MicroPython เป็นทูลสร้างโครงการ IoT ที่พัฒนามาจากภาษา Python ที่ได้รับการปรับแต่งให้ทำงานได้บนไมโครคอนโทรลเลอร์และอุปกรณ์ที่มีทรัพยากรจำกัด เช่น หน่วยความจำและความเร็วของโปรเซสเซอร์ต่ำกว่าอุปกรณ์คอมพิวเตอร์ทั่วไป ซึ่ง MicroPython ถูกออกแบบมาเพื่อการพัฒนาโปรแกรมบนฮาร์ดแวร์ขนาดเล็ก เช่น Arduino, ESP8266, ESP32, Raspberry Pi Pico และบอร์ดไมโครคอนโทรลเลอร์อื่นๆ

คุณสมบัติของ MicroPython

1. ขนาดเล็กและเบา

   • MicroPython มีขนาดเล็กและใช้ทรัพยากรระบบน้อยเมื่อเทียบกับ Python มาตรฐาน (CPython)
   • สามารถรันบนอุปกรณ์ที่มี RAM  ขนาดต่ำเพียงไม่กี่สิบกิโลไบต์

2. รองรับการเขียนโปรแกรมในรูปแบบ Python

   • ใช้โครงสร้างภาษา Python เวอร์ชัน 3 ทำให้นักพัฒนาที่คุ้นเคยกับ Python สามารถเริ่มใช้งานได้ง่าย

3. เข้าถึงฮาร์ดแวร์ได้โดยตรง

   • MicroPython มีไลบรารีที่ช่วยให้นักพัฒนาสามารถควบคุมพอร์ต I/O, UART, I2C, SPI และส่วนต่างๆ ของฮาร์ดแวร์ได้ง่าย

4. REPL (Read-Eval-Print Loop)

   • สามารถทดลองรันคำสั่ง Python ได้แบบโต้ตอบผ่าน Serial Console

5. สนับสนุนการทำงานบนบอร์ดไมโครคอนโทรลเลอร์ยอดนิยม

   • เช่น ESP8266, ESP32, STM32, Teensy และ Raspberry Pi Pico

การประยุกต์ใช้งาน MicroPython

MicroPython มักถูกใช้งานใน

• IoT (Internet of Things): เช่น การควบคุมอุปกรณ์บ้านอัจฉริยะ
• ระบบอัตโนมัติ: เช่น ระบบเปิด-ปิดไฟด้วยเซนเซอร์
• การทดลองทางวิทยาศาสตร์: เช่น การเก็บข้อมูลจากเซนเซอร์ต่างๆ
• การศึกษา: ใช้สอนการเขียนโปรแกรมในระดับพื้นฐานไปจนถึงการพัฒนาฮาร์ดแวร์

ตัวอย่างโค้ดใน MicroPython

-ตัวอย่างโค้ดสำหรับเปิด-ปิด LED บนบอร์ดไมโครคอนโทรลเลอร์

ข้อดีของ MicroPython

• เหมาะสำหรับผู้ที่ต้องการพัฒนาโปรแกรมบนฮาร์ดแวร์แบบง่ายๆ โดยใช้ภาษา Python
• ช่วยลดเวลาในการพัฒนาซอฟต์แวร์บนไมโครคอนโทรลเลอร์
• ชุมชนผู้ใช้งานและเอกสารประกอบหลากหลาย

ข้อจำกัดของ MicroPython

• ประสิทธิภาพไม่สูงเท่ากับการเขียนโปรแกรมด้วยภาษา C/C++
• รองรับการทำงานบนฮาร์ดแวร์บางประเภทเท่านั้น (ขึ้นอยู่กับการสนับสนุนจาก MicroPython Firmware)

2. CircuitPython (www.circuitpython.org)
CircuitPython เป็นเวอร์ชันของภาษา Python ที่ได้รับการปรับปรุงมาจาก MicroPython โดยบริษัท Adafruit Industries เพื่อให้นักพัฒนาใช้งานได้ง่ายยิ่งขึ้น โดยเฉพาะกับโปรเจกต์ที่เกี่ยวข้องกับการพัฒนาอุปกรณ์ฮาร์ดแวร์ เช่น การใช้งานบอร์ดไมโครคอนโทรลเลอร์และเซ็นเซอร์ต่างๆ

คุณสมบัติของ CircuitPython

1. ใช้งานง่าย

   • CircuitPython ถูกออกแบบมาให้เหมาะสำหรับผู้เริ่มต้น โดยลดความซับซ้อนและปรับปรุงการใช้งานให้ง่ายยิ่งกว่า MicroPython

2. การเชื่อมต่อกับคอมพิวเตอร์แบบ USB Drive

   • เมื่อเสียบบอร์ดที่รองรับ CircuitPython กับคอมพิวเตอร์ มันจะปรากฏเป็นไดรฟ์ USB (เช่น ไดรฟ์แฟลช) คุณสามารถลากและวางไฟล์ .py ลงไปได้โดยตรง

3. รองรับ Python 3.x

   • CircuitPython ใช้โครงสร้างภาษา Python 3.x ทำให้นักพัฒนาที่คุ้นเคยกับ Python มาตรฐานสามารถเริ่มต้นได้ทันที

4. ไลบรารีพร้อมใช้งาน

   • มีไลบรารีและเอกสารประกอบที่หลากหลายและใช้งานง่าย โดยเฉพาะไลบรารีที่ช่วยในการควบคุมเซ็นเซอร์และโมดูลอิเล็กทรอนิกส์ต่างๆ เช่น LED, มอเตอร์ และเซ็นเซอร์อุณหภูมิ

5. REPL (Read-Eval-Print Loop)

   • มีการสนับสนุน REPL ผ่าน Serial Console เหมือนกับ MicroPython สำหรับการทดลองรันคำสั่งแบบโต้ตอบ

6. การสนับสนุนจากชุมชน Adafruit

   • มีเอกสาร ตัวอย่างโค้ด และฟอรัมที่ช่วยให้นักพัฒนาสามารถเรียนรู้และแก้ไขปัญหาได้ง่าย

ข้อแตกต่างระหว่าง CircuitPython กับ MicroPython

ตัวอย่างโค้ดใน CircuitPython

ตัวอย่างด้านล่างคือการกระพริบไฟ LED บนบอร์ด

การประยุกต์ใช้งาน CircuitPython

1. การทดลองฮาร์ดแวร์
   • ควบคุม LED, มอเตอร์, หรือเซ็นเซอร์อย่างง่าย
2. การพัฒนาระบบ IoT
   • ใช้งานร่วมกับ Wi-Fi หรือ Bluetooth เพื่อสร้างอุปกรณ์ IoT
3. การเรียนการสอน
   • เหมาะสำหรับการสอนเขียนโปรแกรมพื้นฐานหรือสอนการใช้งานไมโครคอนโทรลเลอร์

ข้อดีของ CircuitPython

• เหมาะสำหรับผู้เริ่มต้นมากกว่า MicroPython
• เอกสารประกอบและไลบรารีครบถ้วน สนับสนุนโดย Adafruit
• ง่ายต่อการจัดการไฟล์และแก้ไขโปรแกรม

ข้อจำกัดของ CircuitPython

• รองรับเฉพาะบอร์ดบางรุ่น เช่น บอร์ดจาก Adafruit และบอร์ดที่มีทรัพยากรมากพอ
• อาจไม่เหมาะสำหรับงานที่ต้องการประสิทธิภาพสูง