PIC-микроконтроллеры. Все, что вам необходимо знать

1. Уточнение постановки задачи и разбиение ее на совокупность модулей, каждый из которых выполняет четко определенные операции с известным набором входных и выходных данных.

2. Продумывание реализации каждого модуля.

3. Создание в редакторе исходного файла в соответствии с синтаксисом используемого языка высокого уровня.

4. Компиляция исходного файла в его эквивалент на языке ассемблера.

5. Ассемблирование и компоновка промежуточного файла для получения файла в машинных кодах.

6. Загрузка итогового машинного кода в память программ конечного устройства.

7. Запуск программы, ее тестирование и отладка.

Этот процесс практически идентичен процессу, изображенному на Рис. 8.3 (стр. 253), просто появился дополнительный пункт — компиляция. Некоторые компиляторы сразу формируют из исходного файла машинный код. Однако при наличии фазы ассемблирования достигается большая гибкость (Рис. 9.1), что особенно важно при разработке программ для встраиваемых устройств на базе микроконтроллеров и микропроцессоров.

Рис. 9.1.Преобразование исходного кода, написанного на языке высокого уровня, в машинный код

При работе со встраиваемыми системами очень важно правильно выбрать язык высокого уровня. Причем основным критерием в данном случае будет объем машинного кода, генерируемого компилятором с языка высокого уровня, по сравнению с эквивалентным кодом, написанным на ассемблере. Ведь большинство встраиваемых микроконтроллерных устройств являются малогабаритными, имеют невысокую вычислительную мощность, а также ограниченные ресурсы памяти и малую стоимость — взять, к примеру, контроллер пульта дистанционного управления телевизора. В большинстве недорогих микроконтроллеров используется процессор с невысокой производительностью, имеющий, в лучшем случае, несколько сот байт ОЗУ и несколько килобайт ПЗУ Так что язык высокого уровня должен быть таким, чтобы его компилятор мог генерировать код, который если и не будет таким же эффективным, каким он мог бы быть при использовании ассемблера, то, по крайней мере, сравнимым с ним[119].

Наиболее часто для написания программ встраиваемых микропроцессорных и микроконтроллерных систем (Рис. 9.2) используется язык Си. Изначально язык Си был разработан как язык для написания операционных систем. На простейшем уровне операционная система (ОС) представляет собой программу, которая делает низкоуровневую работу компьютерных периферийных устройств, таких как клавиатура и дисковые накопители, незаметной для оператора. А раз так, то разработчик ОС должен иметь возможность обращаться к различным регистрам и участкам памяти периферийных устройств и легко интегрироваться с драйверами, пишущимися, как правило, на ассемблере. Поскольку обычные языки высокого уровня и их компиляторы были очень требовательны к вычислительным ресурсам, вплоть до начала 70-х годов невозможно было обойтись без ассемблера, который обеспечивал очень тесное взаимодействие с аппаратурой и позволял генерировать компактный быстрый код. Однако довольно большой конечный размер таких проектов наводит на мысль, что они скорее всего были результатом коллективной разработки со всеми вытекающими отсюда проблемами объединения кода, написанного разными людьми. От участников таких проектов требовалась огромная самодисциплина, а также огромные усилия, затрачиваемые на документирование своей работы. Даже при соблюдении всех этих условий конечный результат нельзя было с легкостью перевести на систему с другим процессором — для этого требовалась практически полная переработка программы.

В начале 70-х один из сотрудников компании Bell Laboratories Кен Томпсон (Ken Thompson) разработал первую версию операционной системы UNIX. Она была написана на языке ассемблера для мини-компьютера DEC PDP-7. В попытке внедрения данной ОС во всей компании была проведена работа по ее переписыванию на языке высокого уровня. К тому времени уже существовал язык CPL (Combined Programming Language — комбинированный язык программирования), разработанный в середине 60-х Лондонским и Кембриджским университетами, который имел некоторые особенности, делавшие его полезным для использования в данной области. Язык BCPL (Basic CPL— базовый CPL) был более простым и в то же время более эффективным языком, разработанным в конце 60-х годов как инструмент для написания компиляторов. Язык В (по первой букве аббревиатуры BCPL) был разработан специально для переноса ОС UNIX на машину DEC PDP-11 и представлял собой, по существу, язык BCPL с измененным синтаксисом.