Программирование микроконтроллера

Применение микроконтроллеров

В современных микроконтроллерах используется мощное вычислительное устройство, построенное на одной микросхеме, что способствует снижению потребления энергии, размеров и стоимости устройств на их основе. Микроконтроллеры используются:

• в вычислительной технике - калькуляторы, дисководы, материнские платы и т. п.;
• в электронике и различных устройствах бытовой техники, где используются электронные системы управления - посудомоечные машины, стиральные машины, микроволновые печи, телефоны, системы «умный дом» и т. п.;
• в устройствах промышленной автоматики - программируемые реле, встраиваемые системы, программируемые логические контроллеры;
• в системах управления станками.

Программирование микроконтроллера

Если знать архитектуру микроконтроллера, обладать алгоритмом решаемой задачи, а также иметь все технические средства для записи двоичных чисел в программную память, то программирование микроконтроллера осуществляется только с использованием списка машинных кодов команд. Данная технология программирования применяется редко из-за высокой трудоемкости процесса программирования на уровне машинных кодов и неудобной для человека формы представления результатов.

Для того, чтобы повысить производительность и качество процесса программирования микроконтроллеров используется язык ассемблера, позволяющий сделать исходный текст программы более наглядным и понятным для исполнителя. Главное отличие ассемблера от других языков программирования заключается в том, что данный язык может оперировать только командами, распознающиеся центральным процессором микроконтроллера. По исходному тексту программы, которая была написана на языке ассемблера, можно определить время ее исполнения, а также объем программной памяти, который необходим для хранения программы благодаря тому, что точно известны длина - количество байтов, и время выполнения каждой команды. Помимо языка ассемблера некоторые программисты используют языки программирования высокого уровня

Сейчас широко используются технологии программирования микроконтроллеров при помощи персональных компьютеров, которые позволяют автоматизировать трудоемкие процессы. В общем случае процесс программирования микроконтроллера при помощи персонального компьютера состоит из следующих этапов:

1. Декомпозиция программы,
2. Разработка исходных текстов для всех модулей программы при помощи текстового редактора,
3. Трансляция исходных текстов всех модулей программы в объектные модули при помощи программы-транслятора,
4. Компоновка объектных модулей с библиотечными модулями в единый загрузочный модуль,
5. Отладка программы при помощи эмулятора постоянного запоминающего устройства.
6. Запись ранее отлаженной программы в постоянное запоминающее устройство или во внутреннюю программную память микроконтроллера при помощи программатора.

Для того, чтобы осуществить вышеперечисленные этапы процесса программирования микроконтроллера необходимы следующие программные и аппаратные средства:

1. IBM-совместимый персональный компьютер с операционной системой MS DOS версии 3.30 или более поздней.
2. Эмулятор постоянно запоминающего устройства.
3. Программатор постоянно запоминающего устройства.
4. Текстовый редактор.
5. Транслятор.
6. Компоновщик.

В некоторых случаях при программировании микроконтроллера необходима декомпозиция, которая заключается в разбиении программы на модули, разрабатываемые в дальнейшем параллельно. Данный этап выполняется на основе общего алгоритма функционирования микропроцессорной системы. В данном случае один из модулей программы является главным, то есть в нем содержится программа, которая запускается при сбросе микроконтроллера. Остальные модули обеспечивают работу главного модуля, в этих модулях содержатся программы, которые могут вызываться из главного и других модулей. При декомпозиции разрабатывается структурная схема программы, которая показывает взаимосвязи между отдельными модулей. Так на этапе декомпозиции осуществляется распределение адресного пространства между модулями.