PIC-микроконтроллеры. Все, что вам необходимо знать

И BCPL, и В оперировали объектами только одного типа — машинным словом (16 бит для PDP-11). Отсутствие типизации в этих языках вызывало затруднения при работе с отдельными байтами и при реализации вычислений с плавающей точкой. Для решения этих проблем в 1972 году был разработан язык Си (вторая буква аббревиатуры BCPL), который поддерживал различные объекты, как целочисленные, так и с плавающей запятой. Это значительно увеличило его переносимость и гибкость. Весной 1973 года операционная система UNIX была полностью переписана на Си. Объем исходного кода составил около 10 000 строк на языке Си и 1000 строк на языке ассемблера, а итоговый размер получившейся программы увеличился на 30 % по сравнению с оригинальной версией.

Рис. 9.2. Этапы создания исполнимой программы в виде пирамиды

Хотя в момент своего появления язык Си был тесно связан с UNIX, уже через несколько лет появились компиляторы с этого языка, работающие практически под всеми известными ОС. Более того, изначально являясь языком системного программирования, сейчас он используется для написания самых различных прикладных программ, начиная с пакетов автоматизированного проектирования и заканчивая программным обеспечением интеллектуальных яйцеварок!

Через десять лет появилось официальное описание языка (первая редакция), выпущенное создателями языка Брайаном Керниганом (Brian W. Kemighan) и Денисом Ритчи (Dennis К. Ritchi) в виде книги «Язык программирования Си». О мощи и простоте языка свидетельствует тот факт, что за много лет он практически не изменился, избежав разделения на диалекты и новые версии. В 1983 году Национальный Институт Стандартизации США (American National Standards Institute — ANSI), признав возросшее влияние языка Си, основал комитет X3J11 для разработки современного и всестороннего определения этого языка. Итоговый документ, известный как ANSI С, был окончательно утвержден в 1990 году международной организацией по стандартизации (International Organization for Standardization — ISO).

Язык Си (а также его объектно-ориентированные потомки Си++ и Java) не только используется при разработке программного обеспечения для встраиваемых микроконтроллерных и микропроцессорных систем, но также, без сомнения, является наиболее популярным языком программирования общего применения. Завистники даже прозвали его «высокоуровневый ассемблер». Однако именно эта близость языка к ассемблеру вместе с возможностью использования в одной программе ассемблерного и высокоуровневого кода и является, в частности, преимуществом для встраиваемых систем.

Основными преимуществами использования языка высокого уровня для написания программного обеспечения встраиваемых устройств являются:

• Бóльшая продуктивность, в том смысле, что в среднем для написания, проверки и отладки одной строки кода требуется одно и то же время независимо от языка. По определению, одна строка на языке высокого уровня эквивалентна нескольким строкам ассемблерного текста.

• Синтаксис, более ориентированный на решение задач. За счет этого увеличивается производительность труда программиста и точность решения поставленных задач. Кроме того, код становится легче документировать, отлаживать, поддерживать и адаптировать к изменяющимся условиям.

• Лучшая переносимость программ на другие аппаратные платформы, хотя переносимость на все 100 % обеспечивается очень редко. За счет этого увеличивается время жизни программ, которые к тому же становятся относительно независимыми от аппаратной части.

• Более широкий круг пользователей, обусловленный более или менее аппаратной независимостью языка. В результате появляется экономический стимул создания многочисленных библиотек стандартных функций (математические библиотеки, библиотеки поддержки коммуникационных модулей и др.), которые можно повторно использовать во многих проектах.

Разумеется, использование языка высокого уровня не лишено и недостатков, особенно ярко проявляющихся при написании кода, который должен выполняться в системе на базе микроконтроллера или микропроцессора с ограниченными ресурсами:

• Полученный код имеет больший объем и часто выполняется медленнее аналогичной программы, написанной на ассемблере.

• Компилятор стоит намного дороже ассемблера. Стоимость профессиональных пакетов может достигать нескольких тысяч фунтов/долларов.

• Могут возникнуть затруднения при отладке, поскольку на целевом процессоре выполняется сгенерированный ассемблерный код, а не исходный код, написанный на языке высокого уровня. Средства, облегчающие отладку на высоком уровне, могут быть очень дорогими.

В качестве примера посмотрим на Программу 9.1.

Программа 9.1. Простая функция на Си