Наибольший эффект от применения сегментов можно получить при написании основного текста программы с использованием модулей. Обычно каждый программный модуль оформляется в виде отдельного перемещаемого сегмента. Это позволяет редактору связей скомпоновать программу оптимальным образом. При использовании абсолютных сегментов памяти программ пришлось бы это делать вручную, а т. к. в процессе написания программы размер программных модулей постоянно меняется, то пришлось бы вводить защитные области неиспользуемой памяти между программными модулями.
Пример использования перемещаемых сегментов в исходном тексте программы содержится в листинге 8.30. В этом примере приведен начальный участок основной программы микроконтроллера, на который производится переход с нулевой ячейки памяти программ. Использование такой структуры программы позволяет в любой момент времени при необходимости использовать любой из векторов прерывания, доступный в конкретном микроконтроллере, для которого пишется эта программа. Достаточно поместить определение этого вектора с использованием директивы cseg.
В приведенном примере использовано имя перемещаемого сегмента _code. Оно было объявлено в самой первой строке исходного текста программы. Конкретное имя перемещаемого сегмента может быть любым, но, как уже говорилось ранее, оно должно отображать ту задачу, которую решает данный конкретный модуль.
Итак, подведем итоги
В данной главе рассмотрены основные средства языка программирования ASM-51, достаточные для написания довольно сложных программ, однако в процессе работы может потребоваться дополнительная информация, которую можно получить в описании языка программирования, поставляемом вместе с самой программой-транслятором.
Язык программирования ассемблер позволяет разрабатывать самые компактные и эффективные программы, однако процесс создания программ на этом языке трудоемкий, а это значит, что он занимает достаточно длительное время. В то же время сейчас предлагаются, причем по приемлемой цене, микросхемы с внутренними ресурсами, достаточными для размещения и выполнения программ, написанных на языке высокого уровня. Поэтому в настоящее время программы все чаще создаются на языке С как наиболее распространенном для микроконтроллеров. В следующей главе мы рассмотрим один из таких языков программирования - С-51.
Глава 9
Язык программирования С-51
С - это язык программирования общего назначения, предназначенный для написания программ, эффективных по исполняемому коду, с элементами структурного программирования и богатым набором операторов. Это позволяет использовать его для эффективного решения широкого круга задач. Однако при написании программ для микроконтроллеров, принадлежащих к семейству MCS-51, необходимо учитывать особенности построения аппаратуры этих микросхем, поэтому создан диалект этого языка, С-51.
В состав языка программирования С-51 введен ряд изменений, отображающих особенности построения памяти микроконтроллеров семейства MCS-51. Кроме того, эти изменения позволяют непосредственно обращаться к встроенным портам, таймерам и другим устройствам микроконтроллеров указанного семейства. Особенности микроконтроллеров этого семейства в основном отображаются через описания переменных.
Язык программирования С-51 удовлетворяет стандарту ANSI–C и предназначен для получения компактных быстродействующих программ для микроконтроллеров семейства MCS-51. Язык С-51 обеспечивает гибкость программирования на широко известном языке С, при скорости работы и компактности, сравнимой с программами, написанными на ассемблере.
Так как язык программирования С не имеет собственных средств ввода и вывода, то он обращается к соответствующим функциям операционных систем. В языке программирования С-51 вместо этого имеется возможность изменять библиотечные функции, и тем самым обращаться к конкретным ячейкам памяти микроконтроллера, для которого пишется программа.
Язык программирования С-51 поддерживает модульное написание программ, что позволяет в полной мере воспользоваться преимуществами структурно-модульного программирования. В том числе и написание отдельных модулей программы на языке ассемблер. Возможно использование уже готовых модулей, в том числе и написанных на языках программирования ASM-51 и PLM-51.
Графическое изображение процесса разработки и отладки программы на языке программирования С-51 приведено на рис. 9.1. Необходимо отметить, что в состав языков программирования высокого уровня, предназначенных для написания программ для микроконтроллеров, обязательно входит язык программирования ассемблер. Это, как уже говорилось ранее, позволяет писать эффективные программы как с точки зрения скорости работы, так и с точки зрения наглядности программы и скорости ее написания.
Рис. 9.1.Разработка и отладка программы на языке программирования С-51
При разработке программного обеспечения выполняются следующие этапы:
- постановка задачи (полное определение решаемой проблемы);
- разработка принципиальной схемы и выбор необходимого программного обеспечения;
- разработка системного программного обеспечения. Этот важный шаг состоит из нескольких этапов, включающих: описание последовательности выполняемых каждым блоком задач, выбор языка программирования и используемых алгоритмов;
- написание текста программы и подготовка к трансляции при помощи любого текстового редактора;
- компиляция программы;
- исправление синтаксических ошибок, выявленных компилятором, в текстовом редакторе с последующей перетрансляцией;
- создание и сохранение библиотек часто используемых объектных модулей при помощи программы Iib51.exe;
- связывание полученных перемещаемых объектных модулей в абсолютный модуль и размещение переменных в памяти микроконтроллера при помощи редактора связей bl51.exe;
- создание программы, записываемой в ПЗУ микроконтроллера (загружаемый модуль) в hex формате, при помощи программы oh.exe;
- проверка полученной программы при помощи символьного отладчика или других программных или аппаратных средств.
Файл, в котором хранится программа, написанная на языке С-51 (исходный текст программы), называется исходным модулем. Для исходного текста программы, написанной на языке программирования С-51, принято использовать расширение имени файла "*.с". Исходный текст программы можно написать, используя любой текстовый редактор, однако намного удобнее воспользоваться интегрированной средой программирования, подобной Keil-C. Кроме текстового редактора, в интегрированную среду программирования обычно входят отладчик программ, менеджер проектов и средства запуска программ-трансляторов.
В интегрированной среде программирования процесс трансляции исходного текста программы проходит намного проще. Для получения объектного модуля достаточно нажать на кнопку трансляции файла, как это показано на рис. 9.2.
Рис. 9.2.Кнопка трансляции исходного текста файла в интегрированной среде программирования Keil-C
Готовый оттранслированный участок программы обычно хранится на диске в виде файла, записанного в объектном формате. Такой файл называется объектным модулем. Получить объектный модуль можно, указав имя исходного модуля программы в качестве параметра программы-транслятора с51 в командной строке или строке командного файла операционной системы, как это показано в следующем примере:
c51.exe modul.c
В этом примере в результате трансляции исходного текста программы, содержащегося в файле modul.c, будет получен объектный модуль, который будет записан в файл с именем modul.obj. Как показано на рис. 9.1, объектный модуль не может быть загружен в память программ микроконтроллера. В память микроконтроллера загружается исполняемый модуль.
Программа, которая может быть выполнена микроконтроллером, получается после соединения объектных модулей в единый исполняемый модуль. Получить исполняемый модуль программы можно, указав все имена объектных модулей программы в качестве параметров программы-редактора связей bl51 в командной строке операционной системы или строке командного файла, как это показано в следующем примере:
bl51. exe main.obj, modul1.obj, modul2.obj
Имя исполняемого модуля программы по умолчанию совпадает с именем первого объектного файла в списке параметров командной строки редактора связей. Исполняемый модуль программы хранится на жестком диске компьютера в объектном формате и записывается в файл с именем, но без расширения. При выполнении приведенной выше в качестве примера командной строки будет получен исполняемый модуль, который будет записан в файл с именем main.
В интегрированной среде программирования процесс получения исполняемого модуля не сложнее предыдущего варианта. Для трансляции всего программного проекта достаточно нажать на соответствующую кнопку, как это показано на рис. 9.3.