 |
|
Программные средства
Микропроцессорные системы управления в робототехнике и мехатронике Часть 2
Глава 1.3. Аппаратные и программные средства МПС
Определение аппаратных и программных средства МПС
Общая структура микропроцессорной системы представлена на рис. 1
|
Рис. 1.
Аппаратные средства включают в себя: микропроцессор, запоминающее устройство, устройства ввода вывода, вспомогательные устройства и линии связи между ними.
Программные средства включают систему команд микропроцессора, а также средства для разработки программ, по которым работает микропроцессорная система (в том числе трансляторы).
Аппаратные средства
Архитектура микропроцессора — описание устройства микросхемы в виде крупных структурных единиц (блоков).
Интерфейс микропроцессора — описание выводов микросхем и правил изменения сигналов на них.
Микропроцессорный комплект — набор микросхем, совместимых друг с другом с точки зрения интерфейса.
Совместимость с точки зрения интерфейса предполагает логическую и физическую совместимость.
Логическая совместимость — совместимость с точки зрения состава и назначения выводов. Например, на рис. 2 представлены две логически совместимые микросхемы — они имеют одинаковые выводы для управления обменом.
|
Рис. 2.
На рис. 3 представлен пример двух микросхем, интерфейсы которых логически несовместимы
|
Рис. 3.
Под физической совместимостью интерфейсов понимается одинаковость их электрических параметров (уровни напряжений, способ кодирования логических "0" и "1").
Изучение аппаратных средств МПС предполагает изучение архитектуры и интерфейса входящих отдельных устройств, таких как МП, ЗУ, УВВ и вспомогательные устройства.
Программные средства
Работа программных средств строится по следующей схеме (рис. 4)
|
Рис. 4.
При написании программы на языке высокого уровня, транслятор осушествляет ее перевод в команды микропроцессора. При этом перевод не всегда бывает оптимальным с точки зрения размера получаемого набора команд и быстродействия (времени выполнения программы). Это происходит вследствие того, что транслятор переводит выражения языка высокого уровня в команды микропроцессора по неким общим правилам без учета специфики конкретных участков программы, и программист не может воздействовать на процесс этого перевода.
В некоторых случаях неоптимальность трансляции играет отрицательную роль (например, если важен размер результирующего машинного кода или его время его выполнения процессором). В этих случаях для составления исходной программы используется язык "Ассемблер", в котором каждый оператор соответствует одной строго определенной команде микропроцессора. Поскольку каждый микропроцессор имеет свою собственную систему команд, язык "Ассемблер" индивидуален для каждого МП.
Так как "Ассемблер" тоже является языком программирования, программа написанная на нем также должна быть преобразована в команды микропроцессора с помощью транслятора. Но так как каждый оператор "Ассемблера" всегда преобразуется в одну определенную команду МП, программист, составляя программу на языке "Ассемблер", имеет возможность непосредственно определять результирующий набор команд, в который в конечном итоге будет преобразована программа.
Однако программирование на "Ассемблере" является весьма трудоемкой задачей. Поэтому часто применяют комбинированный способ разработки программ: программа пишется на языке программирования высокого уровня (C, Pascal, Basic), а определенные части, для которых важна скорость выполнения, пишутся на языке "Ассемблер".
Изучение программных средств МПС предполагает изучение системы команд МП (на примере какого-либо конкретного микропроцессора, так как системы команд разных МП различны). Изучение системы команд МП также удобно вести с использованием "Ассемблера", так как каждый оператор этого языка соответствует определенной команде МП.