ПРИМЕНЕНИЕ СОВРЕМЕННЫХ ЯЗЫКОВ ПРОГРАММИРОВАНИЯ ДЛЯ НАПИСАНИЯ ПРОГРАММ ДЛЯ МИКРОКОНТРОЛЛЕРОВ

АННОТАЦИЯ

В статье автор пытается проанализировать актуальность и востребовательность языков программирования для микроконтроллеров.

Ключевые слова: языки, программирование, микроконтроллер.

Программирование прошло большой путь развития и появилось множество языков, исходный код программы пишется на одном из них. Так, например, существуют языки программирования компиляторы (Assembler, Pascal, C и др.) и интерпретаторы (Java, Basic и др.).

Языки программирования подразделяются на две группы:

1) Языками, в которых каждому оператору соответствует одна машинная команда, называют языки программирования «низкого» уровня. Такие языки программирования состоят из набора машинных команд каждого конкретного процессора. Ассемблеры – это языки программирования низкого уровня. Ассемблеры бывают различные, отличаются они многообразием дополнительныхвозможностей, облегчающими программирование.

2) Языки, которыеспособны заменять один оператор несколькими машинными командами называют языки "высокого" уровня. Такие особенности данных языков позволяет повышение продуктивностьработы программистов. Также языки «высокого» уровня позволяют создавать программы, исполняющиеся на разнообразных микропроцессорах. Важно отметить, что нужно использовать программы – трансляторы, подходящие для определенного процессора.

Существует множество достоинств, как у языков «высокого» уровня, так и у языков «низкого» уровня. Одним из основных аспектов при выборе языка является состав аппаратуры, для которой будет писаться программа, итребуемое быстродействие.

При наличии небольшого объема ОЗУ и ПЗУ альтернативы ассемблеру не существует. Эти простые языки программирования имеют возможность составить самый короткий и быстродействующий код программы.

При использовании языков «высокого» уровня значительно сокращается время написания программы, при этом увеличивается её размер. Для выбора языка«высокого» уровня необходимо иметь достаточно большой объем памяти для программы.

Все эти языкимогут применяться для программирования микроконтроллеров, они практически не отличаются от классических языков для компьютера. Главным отличием, является нацеленность на работу со встроенным периферийными устройствами микроконтроллеров. Их строение нуждается в наличии битово-ориентированных командах. Запрограммированные микроконтроллеры способны работать с отдельными входными и выходными портами или флагами регистров.

Для наилучшего понимания актуальности языков программирования для микроконтроллеров, необходимо также рассмотреть принцип работы микроконтроллеров, их актуальность, преимущества и недостатки.

Микроконтроллер – это микросхема, на кристалле которой собран микрокомпьютер. Он состоит из процессора, памяти ОЗУ и ПЗУ, периферийного устройства. Работает все благодаря специальным программам, которые хранятся внутри микроконтроллера.

В настоящее время микроконтроллерам находят применение во всех сферах от промышленной автоматики до бытовых приборов.

Реализовать все алгоритмы работы можно с помощью программы контроллера, её написание менее трудоемкое, чем синтез цифровой схемы. С ростом сложности задач это преимущество становится все более явным. Размер программного кода легко компенсируется его структурированностью и введением дополнительных уровней абстракции.

Благодаря разделению аппаратной и программной части появилась возможность унифицировать элементную базу. Один контроллер может использоваться для создания множества различных устройств. Унификация, в свою очередь приводит к снижению стоимости производства.

Несколько разных по функциональности устройств могут иметь одну и ту же схему, а различаться лишь программой.

Устройства, имеющие различное функциональное назначение, чаще всего отличаются программой, однако имеют одну и ту же схему. Одним из наиболее ярких примеров служат промышленные программируемые логические контроллеры. Они состоят из стандартных модулей.За взаимодействие модулей между собой,за правильное функционирование алгоритмов работы системы отвечает программная часть.

Микроконтроллер обладает большей мобильностью,так какв отличии от схем работающих на жесткой логике (для изменения алгоритма работы схемы на жесткой логике, следует соединить ее элементы в ином порядке, удалить часть из них или добавить новые), для внесения изменений в алгоритм работы устройства достаточно загрузить новую прошивку.Так же в дальнейшем благодаря доступу к сети, ожидается распространение механизма автообновлений,наряду с теми, что применяются сегодня для компьютерных программ.

Если преимущества применениямикроконтроллеров очевидны и их не нужно подробно рассматривать, то для рассмотрения недостатков необходимо заглянуть немного глубже.

Одним из таких недостатков микроконтроллеров является их надежность. Сама теория надежности затрагивает множество аспектов, но в бытовом смысле, говоря о надежности различных электронных средств, чащеупотребляют такие понятия как отказ и сбой.У системы, состоящей из наибольшего числа элементов, может отказать какой-либо из элементов. В свою очередь микроконтроллер содержит миллионы транзисторов, из-за чего на первый взгляд складывается впечатление, что он уступает жесткой логике. Но уровень надежности микроэлектроники на данный момент высок, так как все дефектные кристаллы отбраковывают на начальном этапе производства.

Недостатком системы является устойчивость к сбоям, которые вызываются внешними воздействиями: электромагнитными помехами, температурой, радиацией. Наибольшей проблемой для микроконтроллеров является электромагнитные воздействия, вызывающие самопроизвольную перезагрузку и зависания. Для решения проблем помехозащищенности контроллеров требуются специальные меры: сторожевые таймеры, дополнительные слои металлизации на плате, разделение шин питания и др.

В статье были рассмотрены основные принципы использования языков программирования, основные особенности работы микроконтроллеров, а также их преимущества и недостатки. Таким образом, можно сделать следующее заключение: на данный момент языки программирования имеют огромный ряд преимуществ в сфере их применения для микроконтроллеров, таких как: возможность перепрошивать систему под требуемые задачи, увеличение быстродействия программ, а также значительно большая практичность использования, в отличие от схем работающих на принципах жесткой логики.

Список литературы:

1. Г. Горюнов ««Что позволено Юпитеру…», или Почему однимикроконтроллеры надежнее других».,2008