viernes, 26 de diciembre de 2014

Lenguajes de alto nivel para microcontroladores

Últimamente estoy bastante interesado en la búsqueda de algún lenguaje funcional que me pueda servir para programar microcontroladores. En concreto investigo acerca de lenguajes funcionales que se puedan usar para programar las dos familias más populares de microcontroladores: los PIC y los Atmel AVR.

Hay muchas opiniones en internet sobre cuál de las dos familias es mejor que la otra. Después de leer varios post sobre este tema, mi conclusión es que ambas están muy parejas y que la elección tal vez dependa de nuevo de los gustos de cada cual. Aunque si me tuviera que decantar por alguno de los dos yo tiraría por los Atmel quizás porque últimamente son más populares que los PIC (con el apoyo de la comunidad que tiene detrás) y porque tienen algunas versiones que pueden funcionar con 0.7V de alimentación (para poder alimentarlos con una celda solar barata).

Como resultado de mi investigación (no muy fructífera) he encontrado algunos proyectos interesantes. Enumero a continuación no sólo lenguajes funcionales sino toda la variedad de lenguajes de alto nivel que he encontrado para programar microcontroladores (a parte del ensamblador del propio microcontrolador que no lo considero de alto nivel, aunque en él hay que programar las partes que requieren mayor rendimiento):
  • OCaPIC (OCaml)
  • PicoBIT (Scheme) - PIC
  • Forth: (la opción más viable, porque al menos a priori puede caber fácilmente en un micro)
    • avrforth 
    • amforth (8 a 12 KB de flash, 80 bytes de EEPROM, y 200 bytes de RAM). El amforth es muy prometedor.
    • rforth1: Un compilador de Forth para la familia 18Fxxx de microcontroladores PIC. Este mismo autor tiene también un Forth para la familia 16Fxxx de PICs.
  • .NET Micro - Aunque no investigado mucho este, parece que es sobre dispositivos más grandes.
  • uJ (Java) - PIC
  • NanoVM (Java) - Atmel.
  • B#: la "huella" en memoria es un poco grande (<24KB de flash y <2KB de RAM). Pero es un lenguaje de programación orientado a objetos específicamente diseñado para MCUs.
  • PyMite (Python): Huella de memoria grande (64KB de flash, 4KB de RAM).
  • eLua. Para MCUs muy grandes, me da la impresión.
  • ¿Alguna opción más? Seguro. Dejádmelo en los comentario y la pongo ;)
En uno de los enlaces que refiero abajo también sugieren programarse un intérprete personalizado de "pcode" que interprete un conjunto de instrucciones que tú definas.

Esto último parece una idea interesante así como también suena bien eso de poder crearse una especificación de máquina virtual que pudiera correr sobre dispositivos como MCUs. Hay algunas ya, pero visto que la JVM de Oracle/Sun son unas 200 microinstrucciones en la capa de VM parece factible poder generar un estándar o conjunto de instrucciones que pudiera servir para dispositivos de recursos más limitados.

¿Existe ya ese estándar? Porque estos dispositivos tienen una serie de características hardware que se podrían abstraer para luego poder programarlos más fácilmente.

Por último, hace poco terminé de leer y entender (que son dos cosas distintas) el paper de investigación que propició la creación del lenguaje Lisp y toda la belle époque de la inteligencia artificial de los años 80 y 90. Se trata de un artículo del gran John McCarthy titulado "Recursive Functions of Symbolic Expressions and Their Computation by Machine" (¡del año 1960! y todavía hoy en día relevante, que se lo apunten algunas mentes pensantes de nuestra época).

A partir de este paper se pueden extraer las operaciones fundamentales que dieron lugar a las primeras implementaciones del lenguaje Lisp. Con este germen tan prometedor: ¿se podría definir una VM basada en estas operaciones sobre MCUs?

En resumen:
Aunque parezca contradictorio, el poder programar un microcontrolador (MCU) con un lenguaje de alto nivel diferente a C (y al ensamblador, que de por sí no se puede calificar de alto nivel) aunque pueda resultar una idea peregrina a mí al menos me resulta altamente interesante. Máxime cuando la tendencia es que haya cada vez más dispositivos "embebidos" / empotrados / móviles como son los que constituyen la "Internet de las cosas" (IoT ó Intenet of Things en inglés).

¿El futuro o el pasado? Dejo al lector elegir.

Enlaces:

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