Čo je zabudovaný program C a jeho štruktúra pre začiatočníkov

Predtým bolo veľa zabudovaných aplikácií vyvinutých pomocou programovania na úrovni zostavy. Neposkytovali však prenosnosť. Táto nevýhoda bola prekonaná príchodom rôznych jazykov na vysokej úrovni, ako sú C, Pascal a COBOL. Bol to však jazyk C, ktorý získal rozsiahle prijatie pre zabudované systémy, a robí to aj naďalej. Napísaný kód C je spoľahlivejší, škálovateľný a prenosný a v skutočnosti je oveľa ľahšie pochopiteľný. Vstavané programovanie C je dušou procesora fungujúceho v každom z nich vstavaný systém stretávame sa v každodennom živote s mobilnými telefónmi, práčkami a digitálnymi fotoaparátmi. Každý procesor je spojený s integrovaným softvérom. Prvou a najdôležitejšou vecou je zabudovaný softvér, ktorý sa rozhodne pre fungovanie zabudovaného systému. Najčastejšie sa používa jazyk Embedded C naprogramujte mikrokontrolér .

Čo je to jazyk C?

Jazyk C vyvinul Dennis Ritchie v roku 1969. Je to kolekcia jednej alebo viacerých funkcií a každá funkcia je kolekciou príkazov vykonávajúcich konkrétnu úlohu.
Jazyk C je jazyk strednej úrovne, pretože podporuje aplikácie na vysokej a nízkej úrovni. Predtým, ako sa pustíme do podrobností zabudovaného programovania v jazyku C, mali by sme vedieť o organizácii pamäte RAM.

Medzi hlavné vlastnosti jazyka C patria nasledujúce.

• Jazyk C je softvér navrhnutý s rôznymi kľúčovými slovami, typmi údajov, premennými, konštantami atď.
• Embedded C je všeobecný pojem pre programovací jazyk napísaný v jazyku C, ktorý je spojený s konkrétnou hardvérovou architektúrou.
• Embedded C je rozšírenie do jazyka C s niektorými ďalšími hlavičkovými súbormi. Tieto hlavičkové súbory sa môžu od radiča k radiču meniť.
• The mikrokontrolér 8051 Používa sa #include.

Čo je to zabudované programovanie v jazyku C.

V každom projekte založenom na zabudovanom systéme zohráva programovanie Embedded C kľúčovú rolu, aby mikrokontrolér fungoval a vykonával preferované činnosti. V súčasnosti bežne používame niekoľko elektronických zariadení, ako sú mobilné telefóny, práčky, zabezpečovacie systémy, chladničky, digitálne fotoaparáty atď. Ovládanie týchto zabudovaných zariadení je možné pomocou zabudovaného programu C. Napríklad v digitálnom fotoaparáte, ak stlačíme tlačidlo fotoaparátu na zachytenie fotografie, mikrokontrolér vykoná požadovanú funkciu, aby na obrázok klikla a tiež ju uložila.

Zabudované programovanie v jazyku C.

Programovanie vstavaného jazyka C je zostavené zo sady funkcií, kde každá funkcia je sada príkazov, ktoré sa používajú na vykonávanie niektorých konkrétnych úloh. Vložený jazyk C aj jazyk C sú rovnaké a implementujú sa pomocou niektorých základných prvkov, ako sú premenná, znaková sada, kľúčové slová, dátové typy, deklarácia premenných, výrazy, príkazy. Všetky tieto prvky hrajú pri písaní vloženého programu C kľúčovú úlohu.

Návrhári zabudovaných systémov musia vedieť o architektúre hardvéru pri písaní programov. Tieto programy zohrávajú významnú úlohu pri monitorovaní a ovládaní externých zariadení. Tiež priamo ovládajú a používajú vnútornú architektúru mikrokontroléra, ako je napríklad prerušenie, časovače, sériová komunikácia a ďalšie dostupné funkcie.

Programovanie zabudovaného systému

Ako sme už diskutovali, návrh zabudovaného systému je možné vykonať pomocou hardvéru a softvéru. Napríklad v jednoduchom zabudovanom systéme je procesor hlavným modulom, ktorý funguje ako srdce systému. Procesor tu nie je nič iné ako mikroprocesor, DSP, mikrokontrolér, CPLD a FPGA. Všetky tieto procesory sú programovateľné tak, aby definovali činnosť zariadenia.

Program zabudovaného systému umožňuje hardvéru zodpovedajúcim spôsobom skontrolovať vstupy a riadiace výstupy. V tomto postupe bude možno potrebné, aby zabudovaný program ovládal vnútornú architektúru procesora priamo, ako sú časovače, spracovanie prerušenia, I / O porty, sériové komunikačné rozhranie atď.

Programovanie zabudovaného systému je teda pre procesor veľmi dôležité. Pre zabudované systémy sú k dispozícii rôzne programovacie jazyky, ako napríklad C, C ++, montážny jazyk, JAVA, skript JAVA, jazyk Visual Basic atď. Tento programovací jazyk teda hrá kľúčovú úlohu pri vytváraní zabudovaného systému, ale výber jazyka je veľmi dôležitý.

Kroky na vytvorenie zabudovaného programu C.

Pri navrhovaní vloženého programu c sú potrebné rôzne kroky, ako je uvedené nižšie.

• Pripomienky
• Smernice procesora
• Konfigurácia portu
• Globálne premenné
• Hlavná funkcia / hlavná funkcia
• Vyhlásenie o premennej
• Logika programu

Pripomienky

V programovacích jazykoch sú pre opis funkcie programu veľmi dôležité komentáre. Kód komentárov je nespustiteľný, ale používa sa na poskytnutie dokumentácie k programu. Aby sme pochopili funkciu programu, bude to jednoduchá metóda na pochopenie funkcie programu. Vo vloženom jazyku C sú komentáre k dispozícii v dvoch typoch, a to v jednom riadku a v hlavnej línii.

V zabudovanom programovacom jazyku C môžeme do nášho kódu vkladať komentáre, ktoré čitateľovi pomôžu kódu ľahko porozumieť.

C = a + b / * pridať dve premenné, ktorých hodnota je uložená v inej premennej C * /

Jednoriadkový komentár

Všeobecne sú pre programovacie jazyky jednoriadkové komentáre veľmi užitočné na objasnenie časti programu. Tieto komentáre začínajú dvojitým lomítkom (//) a môžu byť umiestnené kdekoľvek v programovacom jazyku. Jeho použitím je možné v rámci programu ignorovať celý riadok.

Viacriadkový komentár

Viacriadkové komentáre začínajú v programovacích jazykoch jednou lomkou (/) a hviezdičkou (/ *), ktorá vysvetľuje blok kódu. Tieto typy komentárov je možné usporiadať kdekoľvek v programovacom jazyku a používajú sa hlavne na ignorovanie celého bloku kódu v programe.

Smernice procesora

Riadky obsiahnuté v programovom kóde sa nazývajú preprocesorové smernice, ktoré je možné sledovať pomocou hash symbolu (#). Tieto riadky sú smernicami preprocesora, ale nie programovanými príkazmi.
Kód je možné preskúmať pomocou preprocesora pred spustením kompilácie skutočného kódu a vyriešením týchto smerníc pred vygenerovaním kódu prostredníctvom bežných príkazov. Existuje niekoľko špeciálnych preprocesorových smerníc, ktoré sú v programovacom jazyku mimoriadne užitočné

ako nasledujúce.

#include
#include
Sbit LED = P2 ^ 3
Hlavný()
{
LED = 0x0ff
Oneskorenie ()
LED = 0x00
}
# definovať
#include
# define LED P0
Hlavný()
{
LED = 0x0ff
Oneskorenie ()
LED = 0x00
}

Vo vyššie uvedenom programe sa smernica #include zvyčajne používa na zahrnutie štandardných knižníc, ako sú napríklad štúdium a. h sa používa na povolenie I / O funkcií pomocou knižnice „C“. Direktíva #define sa zvyčajne používa na popísanie série premenných a alokuje hodnoty vykonaním procesu v rámci konkrétnej inštrukcie, ako sú makrá.

Konfigurácia portu

Mikrokontrolér obsahuje niekoľko portov, kde každý port má odlišné piny. Tieto kolíky sa dajú použiť na riadenie prepojovacích zariadení. Deklaráciu týchto pinov je možné vykonať v rámci programu pomocou kľúčových slov. Kľúčové slová vo vstavanom programe c sú štandardné a preddefinované ako bit, sbit, SFR, ktoré sa používajú na uvedenie bitov a jednotlivých pinov v programe.

Na vykonávanie konkrétnych úloh sú vyhradené určité slová. Tieto slová sú známe ako kľúčové slová. Sú štandardné a preddefinované vo vloženom C. Kľúčové slová sú vždy napísané malými písmenami. Tieto kľúčové slová musia byť definované pred napísaním hlavného programu. Medzi hlavné funkcie kľúčových slov patria nasledujúce.

#include
Sbit a = P 2 ^ 2
SFR 0x00 = PoRT0
Bit C.
hlavný()
{
…………… ..
…………… ..
}

sbit

Toto je jeden druh dátového typu, ktorý sa používa na prístup k jedinému bitu v registri SFR.

Syntax pre tento dátový typ je: názov premennej sbit = bit SFR

Príklad: sbit a = P2 ^ 1

Ak priraďujeme p2.1 ako premennú „a“, potom môžeme kdekoľvek v programe použiť namiesto p2.1 slovo „a“, čo znižuje zložitosť programu.

Trocha

Tento typ dátového typu sa používa hlavne na umožnenie bitovej adresovateľnej pamäte pamäte s náhodným prístupom ako 20 hodín až 2 hodiny.

Syntax tohto dátového typu je: názov bitovej premennej

Príklad: bit c

Jedná sa o nastavenie bitovej série v malom dátovom regióne, ktoré sa používa hlavne pomocou programu na zapamätanie si niečoho.

SFR

Tento typ dátového typu sa používa na získanie periférnych portov registra SFR prostredníctvom dodatočného názvu. Deklaráciu všetkých registrov SFR teda možno vykonať veľkými písmenami.

Syntax tohto dátového typu je: Názov premennej SFR = adresa SFR pre register SFR

Príklad: SFR port0 = 0 × 80

Ak pridelíme 0 × 80 ako ‘port0’, potom môžeme použiť 0 × 80 namiesto port0 kdekoľvek v programovacom jazyku, aby sme znížili náročnosť programu.

Register SFR

SFR znamená Register zvláštnych funkcií. V mikrokontroléri 8051 obsahuje RAM pamäť s 256 bajtami, ktorá je rozdelená na dva hlavné prvky: prvý prvok 128 bajtov sa používa hlavne na ukladanie dát, zatiaľ čo druhý prvok 128 bajtov sa využíva hlavne do registrov SFR. Všetky periférne zariadenia, ako sú časovače, čítače a I / O porty, sú uložené v registri SFR a každý prvok obsahuje jednu adresu.

Globálne premenné

Keď je premenná deklarovaná predtým, ako je kľúčová funkcia známa ako globálna premenná. Túto premennú je možné povoliť pre ktorúkoľvek funkciu v programe. Životnosť globálnej premennej závisí predovšetkým od programovania, kým nedôjde ku koncu.

#include
Nepodpísané int a, c = 10
Hlavný()
{
……………
………… ..
}

Hlavná funkcia / hlavná funkcia

Hlavná funkcia je centrálnou časťou pri vykonávaní ľubovoľného programu a začína sa od hlavnej funkcie jednoducho. Každý program využíva iba jednu hlavnú funkciu, pretože ak program obsahuje viac ako jednu hlavnú funkciu, kompilátor bude pri začatí vykonávania programu zmätený.

#include
Hlavný()
{
……………
………… ..
}

Vyhlásenie o premennej

Názov ako premenná sa používa na ukladanie hodnôt, ale predtým, ako sa použije v rámci programu, mala by byť najskôr deklarovaná. V deklarácii premennej sa uvádza jej názov, ako aj dátový typ. Dátový typ tu nie je nič iné ako reprezentácia dát v úložisku. Vo vstavanom programovaní C používa na ukladanie údajov v pamäti štyri základné dátové typy, ako je celé číslo, float, znak. Veľkosť dátového typu, ako aj rozsah, je možné definovať v závislosti od prekladača.

Dátový typ označuje rozsiahly systém na deklarovanie premenných rôznych typov, ako sú celé číslo, znaky, float atď. Integrovaný softvér C používa štyri dátové typy, ktoré sa používajú na ukladanie údajov do pamäte.

Znak „char“ sa používa na uloženie ľubovoľného jedného znaku „int“ sa používa na uloženie celočíselnej hodnoty a „float“ sa používa na uloženie akejkoľvek presnej hodnoty s pohyblivou desatinnou čiarkou. Veľkosť a rozsah rôznych dátových typov na 32-bitovom stroji sú uvedené v nasledujúcej tabuľke. Veľkosť a rozsah sa môžu líšiť na strojoch s rôznymi veľkosťami slov.

• Veľkosť dátového typu char / signed char je 1 bajt a jeho rozsah je od -128 do +128
• Nepísaný znakový dátový typ má veľkosť 1 bajt a jeho rozsah je od 0 do 255
• Veľkosť dátového typu Int / signed int je 2 bajty a jeho rozsah je od -32768 do 32767
• Nepodpísaný veľkosť dátového typu int je 2 bajty a jeho rozsah je od 0 do 65535

Hlavný()
{
Nepodpísané int a, b, c
}

Štruktúra vloženého programu C je uvedená nižšie.

• komentáre
• preprocesorové smernice
• globálne premenné
• funkcia main ()

{

• lokálne premenné
• Vyhlásenia
• ………… ..
• ………… ..

}

• zábava (1)

{

• lokálne premenné
• Vyhlásenia
• ………… ..
• ………… ..

}

Logika programu

Logikou programu je plán jazdného pruhu, ktorý sa objavuje v teórii za & predvídateľnými výstupmi akcií programu. Vysvetľuje to inak teóriu tvrdenia, prečo zabudovaný program bude fungovať, a ukazuje rozpoznané účinky akcií, inak zdrojov.

Hlavný
{
LED = 0x0f
oneskorenie (100)
LED = 0x00
oneskorenie (100)
}

Hlavné faktory zabudovaného programu C.

Medzi hlavné faktory, ktoré je potrebné vziať do úvahy pri výbere programovacieho jazyka pre vývoj zabudovaného systému, patria nasledujúce.

Veľkosť programu

Každý programovací jazyk zaberá časť pamäte, kde zabudovaný procesor ako mikrokontrolér obsahuje extrémne menšie množstvo pamäte s náhodným prístupom.

Rýchlosť programu

Programovací jazyk by mal byť veľmi rýchly, takže by mal bežať čo najrýchlejšie. Rýchlosť zabudovaného hardvéru by sa nemala znižovať kvôli pomaly bežiacemu softvéru.

Prenosnosť

Pre rôzne vstavané procesory je možné vykonať kompiláciu podobných programov.

• Jednoduchá implementácia
• Jednoduchá údržba
• Čitateľnosť

Rozdiely medzi programom C a vloženým programom C.

Rozdiel medzi vloženým programovaním v C a C nie je v skutočnosti až na rozdiel od operačného prostredia a niektorých rozšírení. Tieto programovacie jazyky sú normami ISO a majú tiež približne podobnú syntax, funkcie, dátové typy atď. Hlavné rozdiely medzi programovaním v jazyku C a vnoreným programovaním v jazyku c zahŕňajú nasledujúce.

Príklady vloženého programu C.

Nasleduje niekoľko jednoduchých programov Embedded C, ktoré sa používajú pre projekty založené na mikrokontroléroch .

Príklad-1

Príklad-2

Príklad-3

Príklad-4

Výhody

The výhody zabudovaného programu c g zahŕňajú nasledujúce.

• Je to veľmi jednoduché na pochopenie.
• Neustále vykonáva podobnú úlohu, takže nie sú potrebné žiadne zmeny hardvéru, napríklad dodatočnej pamäte, inak úložného priestoru.
• Vykoná jednoducho jednu úlohu naraz
• Cena hardvéru použitého vo vstavanom počítači c je zvyčajne taká nízka.
• Aplikácie zabudovaných sú v priemyselných odvetviach mimoriadne vhodné.
• Vývoj aplikačného programu trvá menej času.
• Znižuje to zložitosť programu.
• Je ľahké ho overiť a pochopiť.
• Je prenosný z jedného ovládača do druhého.

Nevýhody

The nevýhody zabudovaného c programovania zahrňte nasledujúce.

• Súčasne vykonáva iba jednu úlohu, ale nemôže vykonávať viac úloh
• Ak zmeníme program, bude treba zmeniť aj hardvér
• Podporuje iba hardvérový systém.
• Má to problém so škálovateľnosťou
• Má obmedzenia ako obmedzená pamäť, inak kompatibilita počítača.

Aplikácie zabudovaného programu C.

The aplikácie zabudovaného programovania c zahrňte nasledujúce.

• Zabudované programovanie v C sa používa v priemysle na rôzne účely
• Programovací jazyk používaný v aplikáciách je kontrola rýchlosti na diaľnici, kontrola semaforov, kontrola pouličného osvetlenia, sledovanie vozidla, umelá inteligencia, domáca automatizácia a automatické riadenie intenzity.

Dúfame, že sme boli úspešní v poskytovaní ľahkého a prístupného spôsobu pre začiatočníkov Zabudované programovanie v jazyku C. . Pochopenie programovania Embedded C je najdôležitejším predpokladom pre navrhovanie projektov založených na embedded. Okrem toho lepšie porozumenie a správne vedomosti o zabudovanom programovaní v jazyku C študentom nesmierne pomáhajú pri výbere úspešnej kariéry.

Odporúčame a vítame otázky, návrhy a komentáre našich čitateľov. Preto môžete svoje dotazy a spätnú väzbu k tomuto článku uverejniť v sekcii komentárov uvedenej nižšie. Kliknite na odkaz nižšie pre Nespájané projekty