Модульное программирование систем управления на MCS48. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники / Микроконтроллеры

 Комментарии к статье

Известно, что один и тот же микроконтроллер может управлять как сложным технологическим оборудованием, так и бытовой кофемолкой или электронными часами. Адаптация к конкретному объекту осуществляется изменением программы микроконтроллера, аппаратные средства почти не затрагиваются. Предлагаемая статья посвящена приемам программирования микроконтроллеров серии МСS48, широко используемых в системах управления различного назначения. Ее основные положения справедливы и для более современных приборов.

Разработка и модернизация программ управления значительно облегчаются, если строить их по модульному принципу. В этом случае после накопления некоторого опыта, а главное - собственной библиотеки отлаженных модулей, программирование новой системы управления (СУ) сводится к замене некоторых модулей уже действующей и отлаженной программы и, возможно, дополнении ее фрагментами, учитывающими особенности конкретной системы.

Этот принцип заложен в структуру многих языков высокого уровня (PASCAL, C++), и программист буквально вынужден ему следовать. К сожалению, АССЕМБЛЕРЫ (в том числе для МСS48), предоставляя программисту большую свободу выбора средств и методов решения задач, как правило, совсем не следят за соблюдением дисциплины программирования. Это нередко приводит к созданию настолько запутанных программ, что даже их авторы не могут спустя некоторое время разобраться в том, что было сделано, не говоря уже об использовании отлаженных фрагментов в других программах. Сознательное соблюдение общих модульных концепций значительно облегчает и ускоряет программирование микроконтроллеров. Пример типичной модульной программы для СУ приведен в таблице. Ее синтаксис соответствует табличному АССЕМБЛЕРУ ТАSМ в варианте для микропроцессора 8048.

Как видно, в начале текста программы директивами ЕQU константам даются имена и присваиваются значения. Пользоваться именованными константами всегда предпочтительнее, чем указывать числовые значения непосредственно в исполняемых командах процессора. Например, выдержка времени, реализуемая одной из рассматриваемых ниже подпрограмм, определяется тремя числами. Они заданы константами N1, N2 и N3. Если нужно изменить выдержку .достаточно в операторах ЕQU указать новые значения. В противном случае пришлось бы разыскивать во всей программе команды с операндами, равными этим числам, решать, относится ли каждая из них к выдержке времени, и в нужных случаях указывать новые значения.

Очевидно,такая работа требует много времени и часто не обходится без ошибок. Особенно усложняет ее то, что в некоторых командах может использоваться не число целиком, а, например, его старший или младший байт. АССЕМБЛЕР уже на этапе трансляции программы способен вычислить некоторые константы, исходя из значений других. Эту возможность иллюстрирует вычисление старшего (NЗН) и младшего (N3L) байтов числа N3.

Далее в программе выделяют память для переменных. Делают это теми же самыми директивами ЕQU, но в отличие от описаний констант задают не числовые значения переменных, а адреса занимаемых ими ячеек памяти.

(нажмите для увеличения)

Если позволяет АССЕМБЛЕР, не следует пренебрегать возможностью использования макрокоманд. Каждая из них представляет собой как бы новую команду, выполняющую операцию, прямо не предусмотренную системой команд процессора. Описывая макрокоманду, программист дает ей имя (конечно, не совпадающее с именем ни одной из "настоящих" команд) и задает требуемые действия в виде Последовательности машинных команд. Каждый раз, встретив макрокоманду в программе, АССЕМБЛЕР заменит ее указанной последовательностью. В рассматриваемом примере Используются две макрокоманды. Одна из них пересылает содержимое аккумулятора в заданную параметром макрокоманды ячейку памяти данных, а другая - обратно.

После включения питания (или подачи сигнала сброса) микроконтроллер начинает выполнять программу с нулевого адреса. По этому адресу обычно записывают команду безусловного перехода на действительную точку начала программы (в данном случае, на метку START). Это необходимо потому что аппаратные прерывания всегда передают управление по фиксированным адресам 3 и 7 (у микроконтроллеров других типов адреса могут быть иными, но все равно они расположены в начале памяти программ). Находящиеся по этим адресам команды безусловного перехода на подпрограммы обслуживания соответствующих прерываний основная программа должна "обойти".

Следующий этап-установка режимов работы контроллера (например, выбор банков памяти и регистров), инициализация переменных и внешних устройств. Типичная ошибка начинающих программистов - считать, что сразу после пуска программы переменные уже имеют какие-то определенные значения. Укреплению этого заблуждения способствует предусмотренное в некоторых языках высокого уровня (например, в BASIC) автоматическое присвоение всем переменным начального нулевого значения. В программах на языке АССЕМБЛЕРа (и многих других языках) программист должен сам позаботиться, чтобы до первого считывания значения переменной в отведенную ей ячейку памяти уже было что-нибудь записано. Хороший стиль программирования требует, чтобы начальные значения были присвоены переменным в самом начале работы программы. В данном случае это делает подпрограмма 1INIT.

Раздел инициализации внешних устройств обычно выглядит как поочередный вызов подпрограмм, каждая из которых приводит в исходное состояние одно из них (аналого-цифровой преобразователь, светодиодный индикатор, кнопочный пульт и т. п.) и может быть легко заменена при доработке и совершенствовании системы. Нередко эти же подпрограммы проверяют работоспособность устройств.

Далее большинство управляющих программ входит в бесконечно повторяющийся основной цикл, выполнение которого приостанавливается только для обработки прерываний. Цикл состоит из подпрограмм опроса клавиатуры и других датчиков, проверки флагов, выставляемых подпрограммами обработки прерываний (например, флага истечения заданного интервала времени или окончания работы аналого-цифрового преобразователя),обработки поступившей информации в соответствии с заданным алгоритмом управления, вывода управляющих воздействий на исполнительные устройства, вывода информации о состоянии технологического процесса на жидкокристаллическое табло или другие индикаторы. Выход из основного цикла обычно предусматривается только в аварийных ситуациях, например, если для ликвидации последствий сбоя необходимо повторить инициализацию всех переменных и внешних устройств, а также при обработке прерываний.

Таким образом, программа, построенная по модульному принципу,представля-от собой набор подпрограмм. Если в новой СУ применена, например, иная клавиатура, достаточно будет заменить подпрограмму BUTT. Для того чтобы такая замена была простой и безболезненной, следует выработать и всегда соблюдать определенные правила. Подпрограммы, по возможности, должны сохранять содержимое всех регистров контроллера, получать исходные данные и выдавать результаты работы в одних и тех же регистрах и ячейках памяти, пользоваться одной и той же кодировкой символов и т. п.

Следует бороться с естественным (особенно для программистов, преодолевших первые трудности и начинающих чувствовать себя профессионалами) стремлением упростить программу за счет отхода от строгих правил и применения нестандартных приемов. Кажущееся, на первый взгляд.неоправданным усложнение вполне окупится облегчением отладки и переработки программы в целом.

Рассмотрим некоторые особенности подпрограмм. I NCREM и DЕСRЕМ выполняют требуемые во многих случаях операции увеличения или уменьшения на заданную величину 16-разрядного двоичного числа (его старший и младший байты находятся соответственно в регистрах R6 и R5). Константы, задающие величину приращения, описаны в начале программы.

Так как любой микроконтроллер работает значительно быстрее технологического оборудования, очень важно уметь организовывать в программе выдержку времени. В данном случае использован внутренний счетчик/таймер процессора. Он имеет ограниченную емкость и переполняется за время, измеряемое миллисекундами. Каждое переполнение генерирует запрос прерывания. Подпрограмма обслуживания прерываний от таймера (ТIМЕ) подсчитывает их и при достижении заданного числа присваивает единичное значение флагу истечения времени FLT. Всем подпрограммам,работа которых зависит от времени, остается анализировать состояние этого флага. Так удается реализовать выдержки в несколько секунд и даже минут.

Для того чтобы начать отсчет нового интервала, необходимо занести исходные значения в рабочие ячейки подпрограммы ТIМЕ и включить таймер. Подпрограмма SET2М, например, задает выдержку времени, равную 2 мин. Расчет исходных значений имеет несколько тонкостей.

Известно, что в микроконтроллерах серии МСS48 на вход внутреннего счетчика/таймера импульсы поступают с частотой, в 480 раз меньшей частоты кварцевого генератора. Например, при частоте кварцевого резонатора 7 МГц число, записанное в счетчик, изменяется каждые 480/7000000 = 0,00006857 с = 68,57 мкс. Так что счетчик переполнится (и будет сформирован запрос прерывания) через 68,57 -(256-N1) мкс, где N1 -число,первоначально записанное в счетчик. Если каждый раз начинать новый счет с этого числа, то за 0,1 с (минимальная выдержка времени) произойдет N2 = 0,1 · 7000000/[1480 · (256-N1)] переполнений.

Очевидно, одну и ту же выдержку времени можно получить при разных N1 и N2, но так как эти числа не могут быть дробными, она будет реализована с некоторой ошибкой. Задача состоит в подборе такой пары значений, при которых ошибка минимальна. В рассматриваемом случае наилучший вариант N1 = 13, N2 = 6, Выдержка времени, равная 2 мин, получается повторением описанной процедуры N3 = 1200 раз.

Часто бывает необходимо в разных режимах работы программы применять разные процедуры обработки одних и тех же аппаратных прерываний. Один из способов сделать это иллюстрирует подпрограмма INTER. Она анализирует код типа прерывания, занесенный основной программой в ячейку INTT,и в зависимости от его значения вызывает одну из подпрограмм обслуживания прерывания ISR1 или ISR2. Заметим, что обе они заканчиваются командой RЕТ,а не RETR. Число вариантов обработки нетрудно увеличить и даже сделать так, что при некотором значении кода будут вызываться одна за другой несколько различных подпрограмм.

Вовсе не обязательно записывать все необходимые подпрограммы в текстовый файл основной программы. Отлаженные и неоднократно использованные в разных программах модули могут находиться в отдельных файлах и подключаться к основной программе директивами INCLUDE. Каждый включаемый файл может содержать одну или несколько подпрограмм. Недостаток такого способа заключается в том, что имена переменных, констант и меток во всех используемых модулях не должны повторяться. Лишенный этого дефекта метод раздельной трансляции модулей с последующим объединением их на уровне объектного кода, к сожалению, не поддерживается АССЕМБЛЕРОМ ТАSМ.

Автор: Д.Рыжов, г.Владимир

Смотрите другие статьи раздела Микроконтроллеры.

Читайте и пишите полезные комментарии к этой статье.

<< Назад

Последние новости науки и техники, новинки электроники:

Экраны влияют на детей неравномерно в разном возрасте 01.08.2026

Планшеты и смартфоны давно стали привычной частью повседневной жизни даже самых маленьких детей. Родители часто используют гаджеты, чтобы успокоить малыша или занять его на время, однако ученые все чаще задаются вопросом, как экранное время сказывается на развитии мозга и будущей способности к обучению. Новое исследование показывает, что значение имеет не только продолжительность просмотра, но и возраст, в котором ребенок проводит время перед экраном. Ученые наблюдали детей от рождения до 8 лет. Оказалось, что больше всего экраны влияют на мозг в два периода - в раннем младенческом возрасте и перед поступлением в школу. У детей, много времени проводивших перед экранами в эти возрастные точки, в 9 лет были несколько хуже успехи в обучении, а в 10,5 лет хуже работала рабочая память - способность удерживать и обрабатывать информацию здесь и сейчас. Исследователи из Франции и Сингапура проанализировали данные 502 детей и выделили два ключевых этапа. У младенцев мозг развивается очень ...>>

Умные жилеты, спасающие от жары 01.08.2026

Летняя жара в больших городах все чаще становится серьезным испытанием для людей, работающих на открытом воздухе. Мусорщики, строители и другие специалисты вынуждены проводить часы под палящим солнцем, рискуя перегревом. Китайские инженеры предложили практичное решение - специальные охлаждающие жилеты, которые помогают снизить ощущаемую температуру примерно на 10 градусов. Пока мир страдает от сильной жары, китайские инженеры разработали "умные" жилеты с климат-контролем. Жилеты с кондиционированием почти не отличаются от обычной рабочей одежды. Главное отличие - в системе охлаждения. В городе Нанкин в жилет вмонтированы два вентилятора, работающих от портативных аккумуляторов. Одного заряда хватает на 3-4 часа непрерывной работы. В Чанчжоу решили разместить в карманах охлаждающие элементы с материалом, который при нагревании переходит из твердого состояния в жидкое, активно поглощая тепло. Это поддерживает комфортную температуру в течение 2,5-4 часов. Такие жилеты выглядят почти ...>>

Летающие ветротурбины 3 МВт вышли в серию 31.07.2026

Традиционные ветряные электростанции зависят от силы и стабильности ветра у поверхности земли, где воздушные потоки часто бывают слабыми и порывистыми. На больших высотах ветер обычно сильнее и постояннее, поэтому инженеры уже давно рассматривают возможность подъема турбин в воздух. Китайская компания сделала важный шаг в этом направлении, перейдя от испытаний к мелкосерийному производству. Компания Beijing Linyi Yunchuan Energy Technology запустила мелкосерийное производство летающей ветротурбины S2000, а в провинции Чжэцзян возводят отдельный завод по производству материалов для оболочки аппарата. У компании уже есть предварительные договоренности с прибрежными городами и горными регионами, которые рассматривают возможность использования этой технологии для удовлетворения собственных энергетических потребностей. Прототип, который полгода назад только что поднялся в небо над Сычуанем, теперь превращается в целую отрасль. Идея S2000 проста: вместо того чтобы устанавливать ветряну ...>>

Случайная новость из Архива Ядерная батарея со сроком работы 50 лет 29.08.2025 Миллионы тонн синтетических материалов ежегодно оказываются на свалках и в океанах, создавая угрозу для экосистем. Поэтому ученые разных стран активно ищут биологические альтернативы привычным полимерам. Одним из свежих решений стало изобретение исследователей из США, которым удалось превратить отходы виноградной лозы в экологичный заменитель пластика. Разработка принадлежит команде из Университета Южной Дакоты под руководством доктора Сриниваса Джанасвами. Его исследования сосредоточены на применении сельскохозяйственных отходов, богатых целлюлозой. Коллега Джанасвами, доктор Энн Феннел, давно обратила внимание на виноградные побеги, которые ежегодно остаются после обрезки виноградников. Обычно их сжигают или утилизируют, хотя они представляют собой ценный источник целлюлозы, которую можно использовать для создания новых материалов. Ученые высушили побеги, измельчили их и выделили из массы целлюлозные волокна. Затем полученный раствор нанесли на стеклянные пластины, в результате чего образовалась тонкая пленка, отличающаяся высокой прозрачностью. По внешнему виду и свойствам этот биоматериал напоминает привычный пластик, но при этом полностью разлагается в природных условиях. Испытания показали, что новая пленка обладает прочностью, превышающей устойчивость традиционных полиэтиленовых пакетов. В то же время она легко возвращается в природный цикл: в почве материал исчезает всего за 17 дней, не оставляя после себя токсичных следов. Таким образом, этот биополимер не только безопасен для окружающей среды, но и гораздо более устойчив в практическом использовании. Особый интерес вызывает прозрачность созданного материала. Она позволяет использовать его для упаковки продуктов питания, сохраняя возможность видеть содержимое без необходимости открывать упаковку. Такое свойство делает его удобным и функциональным аналогом привычных пластиковых пакетов и пленок. Разработка американских исследователей показывает, что отходы сельского хозяйства могут стать ценным ресурсом для создания инновационных решений. Применение виноградной лозы в качестве сырья не только снижает объем мусора, но и способствует развитию циркулярной экономики, когда отходы одной отрасли превращаются в полезный продукт для другой. Экологичный пластик из виноградной лозы пока существует в виде лабораторного прототипа, но его потенциал очевиден. Если технология будет доведена до промышленного масштаба, она способна существенно сократить загрязнение окружающей среды одноразовыми изделиями и предложить человечеству более устойчивый путь развития.

Другие интересные новости:

▪ Рыбы эволюционируют от рыболовов

▪ Электромобиль Nio ET5

▪ Заспинный помощник

▪ Защищенный ноутбук Gigabyte U4

▪ Видеокарта AMD FirePro R5000 для центров обработки данных

Лента новостей науки и техники, новинок электроники

Интересные материалы Бесплатной технической библиотеки:

▪ раздел сайта Применение микросхем. Подборка статей

▪ статья Парацельс. Биография ученого

▪ статья Что делает язык? Подробный ответ

▪ статья Стоматит. Медицинская помощь

▪ статья Замена регулятора напряжения. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

▪ статья Монета из-под платка попадает в карман. Секрет фокуса

Оставьте свой комментарий к этой статье:

www.diagram.com.ua
2000-2026