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:

Чувства кота, ожидаюшего возвращения хозяина 16.07.2026

Многие владельцы кошек уверены, что их питомцы совершенно равнодушны к уходу человека из дома. Считается, что кошки - независимые существа, которые спокойно переносят одиночество и даже радуются, оставаясь одни. Однако испанские специалисты по поведению животных считают, что реальность гораздо сложнее. Реакция кошки на отсутствие хозяина зависит от ее индивидуального характера, степени привязанности к человеку и привычного распорядка дня. Кошки хорошо запоминают ежедневные ритуалы своих владельцев. Они способны связывать определенные звуки - звон ключей, шаги у двери или звук закрывающегося замка - с предстоящим уходом человека. Для одних животных эти сигналы означают возможность спокойно лечь спать, а для других становятся причиной беспокойства и длительного ожидания возвращения хозяина. Таким образом, кошка не просто "не замечает" уход, а активно реагирует на связанные с ним изменения в окружающей обстановке. Исследования поведения кошек показывают, что некоторые из них действи ...>>

Целесообразность приема пробиотиков после курса антибиотиков 16.07.2026

Антибиотики остаются одним из самых мощных инструментов современной медицины в борьбе с бактериальными инфекциями. Однако их действие не ограничивается уничтожением только вредных микроорганизмов. Эти препараты способны существенно влиять на состав кишечной микрофлоры, что часто вызывает вопросы у пациентов: насколько серьезны эти изменения, как долго они сохраняются и нужно ли после курса антибиотиков принимать пробиотики для восстановления. На эти вопросы попытались ответить исследователи, проанализировав имеющиеся научные данные. Во время приема антибиотиков многие люди сталкиваются с неприятными симптомами со стороны пищеварительной системы: тошнотой, болями или спазмами в животе, а также диареей. Такие реакции возникают потому, что препараты воздействуют не только на возбудителей инфекции, но и на полезные бактерии, которые населяют кишечник и участвуют в пищеварении, синтезе витаминов и поддержании иммунитета. Некоторые антибиотики, например азитромицин, могут напрямую влия ...>>

Резкое похудение и возврат веса могут навредить сердцу 15.07.2026

Многие люди, желая быстро избавиться от лишних килограммов, прибегают к строгим диетам с резким ограничением калорий. Достигнув желаемого результата, они часто постепенно или быстро возвращаются к прежнему рациону и прежнему весу. На первый взгляд это кажется лишь вопросом внешнего вида, однако ученые предупреждают: постоянные колебания массы тела могут оказывать негативное влияние на сердечно-сосудистую систему и обмен веществ. Так называемый эффект йо-йо, когда периоды активного похудения сменяются повторным набором веса, становится все более распространенным явлением. Новые исследования указывают на возможную связь между такими циклами и ухудшением работы сердца. Организм способен адаптироваться к изменениям питания, но постоянное повторение резких переходов между ограничением калорий и перееданием создает дополнительную нагрузку на различные системы. В одном из экспериментов на лабораторных животных исследователи моделировали эффект йо-йо, периодически снижая калорийность рац ...>>

Случайная новость из Архива Омолодить сердце 13.07.2015 Наша жизнь была бы намного проще, если бы наше сердце могло регенерировать. У многих рыб, амфибий и рептилий оставшиеся клетки сердца могут залечить любое повреждение. Однако у млекопитающих, увы, новые кардиомиоциты могут появляться только во время эмбрионального развития - сразу после рождения стволовые клетки, давшие начало сердцу, засыпают. Поэтому после инфаркта оно у нас не восстанавливается, а рубцуется: вместо мышечных клеток, которые могли бы сокращаться, поврежденный участок закрывается соединительной тканью. Считается, что такова оказалась эволюционная цена за более совершенное сердце: у амфибий и прочих сердечные клетки могут обращать свое развитие вспять, к стволовой стадии, и тем самым залечивать повреждение, но именно способность становиться стволовыми плохо сказывается на собственно сердечных функциях. У зверей кардиомиоциты работают лучше, но и "впасть в детство" потом не могут. Однако в 2011 году кардиолог Хешем Садек (Hesham Sadek) с коллегами из Техасского университета внезапно обнаружили, что у молодых мышей сердце способно быстро регенерировать. После хирургического удаления у однодневных мышат 15% мышцы желудочка в течение трех недель утраченный объем ткани полностью восстанавливался, а через два месяца желудочек возвращался к "штатному" функционированию. Способность к восстановлению сердца держалась семь дней, у семидневных животных желудочек уже не регенерировал. Любопытней всего было то, что регенерация происходила не за счет стволовых клеток, а за счет обычных зрелых клеток сердечной мускулатуры, которые, видимо, вдруг вспоминали, как надо делиться. Но когда эксперимент попытались повторить исследователи из Университета Южной Дании, они увидели лишь обычное рубцевание и никакого восстановления - статья с этими огорчительными результатами вышла в Stem Cell Reports весной прошлого года. Некоторые эксперты попробовали объяснить расхождение экспериментальных данных тем, что при регенерации могут иметь место два конкурирующих процесса, собственно регенерация и рубцевание, и даже малейшие различия в условиях эксперимента могут дать преимущество тому или другому. Кроме того, сами клетки, которые восстановили сердце мышей, никто не видел; вывод о том, что тут работают не стволовые, а зрелые клетки сердечной мышцы, был сделан по косвенным признакам. И все же, по-видимому, восстановление сердца "нестволовыми" клетками совсем не миф и не артефакт. В новой статье, опубликованной в Nature, те же Хешем Садек и сотрудники Юго-западного медицинского центра Университета Техаса утверждают, что они смогли найти именно те самые восстановительные клетки. Ими действительно оказались обычные кардиомиоциты, правда, с сохранившейся способностью к делению. Предварительные эксперименты говорили о том, что такие клетки должны были бы размножаться при гипоксии, то есть при недостаточном снабжении кислородом. В результате удалось найти небольшое число кардиомиоцитов, которые напоминали клетки новорожденных. Чтобы обнаружить их, пришлось создать генетически модифицированную мышь, у которой белок Hif-1alpha, необходимый клеткам при гипоксии, был соединен с белком-меткой, позволявшей увидеть клетку с активированным гипоксическим геном Hif-1alpha. В среднем годовой прирост новых клеток в сердце составил 0,62%, что согласуется с более ранними оценками. Этого, разумеется, мало, но теперь, имея на руках сами восстановительные клетки, медики могут попытаться целенаправленно раскачать их, заставить делиться активнее. В последнее время появилось несколько работ, в которых гены деления в сердечных клетках удавалось "вслепую" разбудить с помощью микрорегуляторных РНК и других эпигенетических механизмов; хотелось бы надеяться, что теперь поиск и оптимизация таких методов пойдут быстрее - разумеется, после того, как такие же клетки смогут найти и в человеческом сердце.

Другие интересные новости:

▪ Новый цифровой драйвер IGBT

▪ Влияние анионов на растворимость полимеров

▪ Разработан препарат, который может заменить физические нагрузки

▪ Система идентификации и беспроводной передачи данных Texas Instruments RF430F5978

▪ Усилитель сигнала Xiaomi Wi-Fi Amplifier 2

Лента новостей науки и техники, новинок электроники

Интересные материалы Бесплатной технической библиотеки:

▪ раздел сайта Опыты по химии. Подборка статей

▪ статья Георг Зиммель. Знаменитые афоризмы

▪ статья Где проводились опыты по скрещиванию шимпанзе и человека? Подробный ответ

▪ статья Плющ. Легенды, выращивание, способы применения

▪ статья Позывные российских радиостанций. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

▪ статья Интеллектуальное зарядное устройство. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

Оставьте свой комментарий к этой статье:

www.diagram.com.ua
2000-2026