ПРИМЕНЕНИЕ СОВРЕМЕННЫХ ЯЗЫКОВ ПРОГРАММИРОВАНИЯ ДЛЯ НАПИСАНИЯ ПРОГРАММ ДЛЯ МИКРОКОНТРОЛЛЕРОВ

APPLICATION OF MODERN PROGRAMMING LANGUAGES FOR WRITING PROGRAMS FOR MICROCONTROLLERS

Nikita Dankev

student, Don State Technical University,

Russia, Rostov-on-Don

АННОТАЦИЯ

В данной статье описано применение современных языков программирования для написания программ для микроконтроллеров.

ABSTRACT

This article describes the use of modern programming languages for writing programs for microcontrollers.

Ключевые слова: языки, программирование, микроконтроллер.

Keywords: languages, programming, microcontroller.

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 дополнительных возможностей, облегчающими программирование.

2) Языки, которые способны заменять один оператор несколькими машинными командами называют языки "высокого" уровня. Такие особенности данных языков позволяет повышение продуктивность работы 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, и требуемое 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 языки могут 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 как в 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 применения микроконтроллеров 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, чаще употребляют 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.

Список литературы:

1. https://habr.com/ru/company/samsung/blog/411143/ (дата обращения: 23.11.2021)
2. Г. Горюнов ««Что позволено Юпитеру…», или Почему одни микроконтроллеры надежнее других».,2008