CC BY
2268. Бродин Б.В., Шагурин И.И. Микроконтроллеры: Справочник. М.: ЭКОМ, 1999. 395 с.
9. Программируемые логические ИМС на КМОП-структурах и их применение. / П.П. Мальцев, Н.И. Гарбузов, А.П. Шарапов, А.А. Кнышев. М.: Энергоатомиздат, 1998. 158 с.
10. Соловьев В.В., Васильев А.Г. Программируемые логические интегральные схемы и их применение. Мн.: Беларуская наука, 1998. 270 с.
11. Лаптев В. Цифровой измеритель температуры на базе AVRмикроконтроллера и RC-цепочки. Электронные компоненты, 2001. № 2. С. 46—49.
ПРОГРАММИРОВАНИЕ МИКРОКОНТРОЛЛЕРА Митарова Д.М.
Митарова Джамиля Магомедовна — студент, кафедра информационных сетей и техносферной безопасности, Российский государственный социальный университет, г. Москва
Аннотация: в статье анализируется, какие задачи вы возлагаете на микроконтроллер, и как он будет их выполнять, определяется заложенной в него программой - программой, которую для микроконтроллера составляете вы сами.
Программа (в переводе это слово означает - «предписание») - предварительное описание предстоящих событий или действий.
К примеру, мы хотим, чтобы микроконтроллер помигал светодиодом. Довольно простая задача, но, тем не менее, для того чтобы микроконтроллер выполнил ее, мы, предварительно, должны шаг за шагом описать все действия микроконтроллера — написать программу, которую он должен выполнить для получения нужного нам результата - мигающий светодиод.
Ключевые слова: микроконтроллер, язык С++. ВВЕДЕНИЕ
Какие задачи вы возлагаете на микроконтроллер, и как он будет их выполнять, определяется заложенной в него программой - программой которую для микроконтроллера составляете вы сами.
Программа (в переводе это слово означает - "предписание") - предварительное описание предстоящих событий или действий [1].
К примеру, мы хотим, чтобы микроконтроллер помигал светодиодом. Довольно простая задача, но тем не менее, для того, чтобы микроконтроллер выполнил ее, мы, предварительно, должны шаг за шагом описать все действия микроконтроллера — написать программу, которую он должен выполнить для получения нужного нам результата - мигающий светодиод. Что-то вроде такого: Зажечь светодиод:
настроить вывод микроконтроллера, к которому подключен светодиод, для работы на вывод информации
подать на этот вывод логический уровень, который позволит зажечь светодиод Подождать некоторое время:
перейти к подпрограмме формирующей паузу (которую тоже нужно "прописать") по выполнению подпрограммы паузы вернуться в основную программу Погасить светодиод:
подать на вывод микроконтроллера логический уровень, гасящий светодиод и так далее.
Алгоритм - набор инструкций, описывающих порядок действия для достижения нужного результата [2].
Если в программе мы подробнейшим образом прописываем все действия микроконтроллера, то в алгоритме, — мы определяем порядок действий микроконтроллера, на основе которых мы потом создадим программу. По аналогии с вышеприведенном примером: Зажечь светодиод Подождать некоторое время Погасить светодиод и так далее.
Таким образом, алгоритм - это предшественник программы. И чем тщательно и продумано будет создан алгоритм, тем проще будет создавать программу. 1 Языки программирования
К сожалению, если любимой собачке мы можем подавать команды на человеческом языке, то общение с микроконтроллером должно происходить на языке, который понятен ему — языке микроконтроллерных команд.
Команды для микроконтроллера имеют вид набора единичек и нулей, типа: 00110101 011000100
так называемые - коды команд, а коды команд - это язык, который понимает микроконтроллер. А для того, чтобы перевести наш язык общения на язык микроконтроллера -в эти самые наборы нулей и единичек, существуют специальные программы [4].
Эти программы позволяют описать порядок работы для микроконтроллера на более-менее понятном для нас языке, а затем перевести этот порядок на язык понятный микроконтроллеру, в результате чего получается так называемый машинный код - последовательность команд и инструкций (те самые нули и единички) которые только и понимает микроконтроллер. Текст программы, написанный программистом, называется исходным кодом. Перевод программы с языка программирования (исходного кода) на язык микроконтроллера (машинный код) производится трансляторами. Транслятор превращает текст программы в машинные коды, которые потом записываются в память микроконтроллера [5].
В таких программах порядок работы микроконтроллера описывается специальным языком - языком программирования.
Язык программирования - это способ передачи команд, инструкций, чёткого руководства к действию для микроконтроллера [3].
Из множества языков программирования можно выделить два типа: o языки программирования низкого уровня o языки программирования высокого уровня
Чем они отличаются. А отличаются они своей близостью к микроконтроллеру. На заре зарождения микропроцессорной техники, программы писали в машинных кодах, то есть весь алгоритм работы последовательно прописывали в виде нулей и единичек [7]. Вот так, примерно, могла выглядеть программа: 01010010 01000110 10010011
Трудно, даже профессионалу, разобраться в такой комбинаций из двух цифр. Для облегчения своей жизни, программисты стали создавать первые языки программирования. Так вот, чем ближе язык программирования к такому набору нулей и единиц тем больше он "низкого уровня", а чем дальше от них - тем больше "высокого уровня". 2Программированиемикроконтроллера
Разрабатываемое устройство вычисляет две независимые величины E и F по следующим формулам: Z = = n i i A n E 1 1 ; Z = = n i i B n F 1 1 , где A и F - аналого- вое сигналы, B и E -цифровые сигналы, n - количество введенных на данный момент значений. Для программирования микроконтроллера можно использовать язык Си, либо, ассемблер. Программирование производилось на языке ANSI C ввиду его наглядности и неизменности стандартов [8].
2.1. Особенности программирования на языке С++
Программирование микроконтроллеров на Си имеет ряд особенностей, связанных со спецификой управления реальным объектом. Во-первых, программа для микроконтроллера никогда не должна заканчиваться, а значит помимо главной программы main(), обязательным является наличие главного бесконечного цикла while(1) внутри main() [10]. Таким образом, код будет выполняться пока на микроконтроллер подается питание. Второй особенностью работы с микроконтроллерами на языке Си являются побитовые операции, которые встречаются очень редко при классическом программировании. Все «переключатели» и переменные микроконтроллера находятся внутри 8-битных регистров и очень часто бывает необходимо взаимодействовать только с одним битом регистра, а все остальные оставить, как было и не учитывать [13].
2.2. Управление битами регистра
Стандартные порты ввода-вывода организованы таким образом, что каждому выводу микроконтроллера соответствует один бит в трех 8- ЭВМ и программная обработка данных 31
битных регистрах. В микроконтроллерах AVR, порты (регистры, связанные с физическими контактами) именуются буквами (A,B,C,...), а контакты цифрами от 0 до 7. Каждому порту соответствуют следующие регистры:
• DDRx - регистр направления передачи сигнала (0 - Выход, 1 - Вход);
• PORTx - регистр значения (для выхода) и подтяжки (для входа);
• PINx - регистр состояния (реальный логический уровень на контакте). Подтяжка (Pull-up) - Подключение контакта к питанию или земле через высокоомный(около 40 КОм) резистор
[15].
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
Алгоритм управления был написан на одном из самых распространенных языков, следовательно модификация этого устройства под любые нужды не составит никакого труда. Устройство можно настроить на работу с полноценным знаковым дисплеем, а так же, благодаря аппаратному UART, легко организовать связь с ПК через RS-232 или USB. С помощью микроконтроллера можно управлять шаговыми двигателями и сервоприводами. Столь широкие возможности по обработке данных и управлению физическими объектами нашли применение во многих отраслях науки и промышленности.
Список литературы
1. Прокопенко В.С. Программирование микроконтроллеров ATMEL на языке C. СПб.: КОРОНА-ВЕК, 2012. 307 с.
2. Дхананья Гадре, Нигуал Мэлхотра. Занимательные проекты на базе микроконтроллеров tinyAVR. СПб.: БХВ-Петербург, 2012. 330 с.
3. Википедия - свободная энциклопедия. [Электронный ресурс]. // Wikimedia Foundation, Inc.: [сайт], 2001. Режим доступа: http://ru.wikipedia.org/ (дата обращения: 30.08.2013).
4. Краткий Курс - Самоучитель AVR, ATmega и ATtiny. [Электронный ресурс], 2007. Режим доступа: http://123avr.com/ (дата обращения: 30.08.2013).
5. Белов А.В. Программирование микроконтроллеров для начинающих и не только. Книга + виртуальный диск / А.В. Белов. СПб.: Наука и техника, 2016. 352 с.
6. Брей Б. Применение микроконтроллеров PIC 18. Архитектура, программирование и построение интерфейсов с применением С и ассемблера / Б. Брей. СПб.: КОРОНА-Век, 2008. 576 c.
7. Брей Б. Применение микроконтроллеров PIC 18. Архитектура, программирование и построение интерфейсов с применением С и ассемблера / Б. Брей. СПб.: КОРОНА-Век, 2014. 576 c.
8. Иванов В.Б. Программирование микроконтроллеров для начинающих. Визуальное проектирование, язык С, ассемблер / В.Б. Иванов. СПб.: КОРОНА-Век, 2015. 176 с.
9. Иванов В.Б. Программирование микроконтроллеров для начинающих: Визуальное проектирование / В.Б. Иванов. СПб.: Корона-Век, 2010. 176 с.
10. Каспер Э. Программирование на языке Ассемблера для микроконтроллеров семейства i8051 / Э. Каспер. М.: ГЛТ, 2012. 192 с.
11. Магда Ю.С. Программирование и отладка С/С++ приложений для микроконтроллеров ARM / Ю.С. Магда. М.: ДМК, 2014. 168 с.
12. Магда Ю.С. Программирование и отладка C/C++ приложений микроконтроллеров ARM / Ю.С. Магда. М.: ДМК Пресс, 2012. 168 с.
13. Прокопенко В.С. Программирование микроконтроллеров ATMEL на языке C / В.С. Прокопенко. СПб.: Корона-Век, 2013. 320 с.
14. Ревич Ю.В. Практическое программирование микро-контроллеров Atmel AVR на языке ассемблера / Ю.В. Ревич. СПб.: BHV, 2012. 352 с.
15. Хелибайк Ч. Программирование PIC- микроконтроллеров на PICBask / Ч. Хелибайк. М.: Додэка XXI, 2007. 336 c.
