Что такое программирование встроенных систем и его языки

Система - это совокупность нескольких единиц, собранных вместе для работы в соответствии с данными инструкциями. Встроенная система - это комбинация аппаратного и программного обеспечения, которая выполняет определенную задачу в течение указанного периода (что означает, что она должна выполнять только одну конкретную задачу, например, стиральная машина). Основное преимущество использования встроенной системы в приложении состоит в том, что она может минимизировать размер и стоимость, а также повысить надежность и эффективность задачи. В этой статье рассказывается о языках встроенного ПО, встроенных системах. программирование , и их функции.

Компоненты встроенных систем

Ниже приведены компоненты встроенных систем.

• Встроенное оборудование: Микроконтроллер - это сердце встроенной системы, где несколько периферийных устройств подключены к встроенному оборудованию для связи.
• Встроенные RTO: Встроенная операционная система реального времени используется для выполнения всех сложных операций (ar.
• Драйверы устройств: Он действует как мост между операционными системами и периферийными устройствами.
• Коммуникационные стеки: Он используется для связи с внешними устройствами.
• Встроенные приложения: Он выполняет предопределенную функцию встроенного устройства.

Компоненты встроенной системы

Встроенное программное обеспечение

Встроенное программное обеспечение или встроенное системное программирование - это компьютерное программное обеспечение, которое используется для управления устройствами с помощью набора инструкций. Его также называют прошивка, различные устройства с различными функциями могут быть запрограммированы с использованием встроенного программного обеспечения, поддерживая конструктивные ограничения (например, ограничения времени отклика, строгие сроки и обработанные данные) и сохраняя окончательные данные в объем памяти (Рам / Ром).

Программное обеспечение управляется или инициируется машинным интерфейсом. Встроенное программное обеспечение встроено во всю электронику, такую ​​как автомобили, телефоны, роботы, Охранные системы и т. д., который легко запустить на 8-битном микроконтроллер используя память до нескольких КБ. Это помогает в обработке сложных операций и определяет точную структуру вычислений.

Языки программирования встроенных систем

Встроенное программное обеспечение использует операционную систему, которая представляет собой операционную систему реального времени, которая выполняет несколько задач одновременно. Встроенные программы программируются с использованием C / C ++ , Phyton и Java Scripts и обрабатываются в таких операционных системах, как ОС Linux , VxWorks , Fusion RTOS, Nucleus RTOS, micro C / OS, OSE и т. Д. Выбор языка программирования играет жизненно важную роль при разработке встроенного программного обеспечения, которое основывается на определенных факторах, как показано ниже.

• Размер : Объем памяти, необходимый программе, играет важную роль, поскольку встроенные процессоры (микроконтроллеры) имеют определенный объем ПЗУ (постоянная память для чтения) в зависимости от приложения.
• Скорость : Скорость выполнения программы должна быть высокой
• Переносимость: С помощью одной программы можно скомпилировать разные процессоры.
• Осуществление сложно
• Техническое обслуживание сложно.

Программирование встроенной системы на языке ассемблера

Программирование встраиваемой системы в язык ассемблера (ввод) и преобразование в машинный язык (вывод) с использованием ассемблера можно объяснить с помощью следующего примера, где мы выполняем сложение двух чисел, используя два регистра Sperate, и сохраняем результат в регистре вывода.

Вход

ЗДЕСЬ: MOV R0, # 01H

MOV # 1, # 02H

MOV A, R0

ДОБАВИТЬ A, R1

MOV P0, A

SIMP ЗДЕСЬ

Выход

Операнд кода операции адреса

0000 78 01
0002 79 02
0004 E8 -
0005 29 -
0006 F5 80
0008 80 00

Ассемблерный код используется для разработки эффективного кода с точки зрения размера и скорости. Разработка более крупного кода на языке ассемблера становится сложной, что может привести к увеличению затрат на разработку программного обеспечения, а переносимость кода отсутствует. Следовательно, чтобы преодолеть этот недостаток, мы используем язык высокого уровня, такой как встроенный C .

О C, C ++, Java и Embedded C

Программирование на C

Язык C - это структурно-ориентированный язык, разработанный Деннисом Ричи. Он обеспечивает меньший доступ к памяти с помощью простого компилятора и эффективно доставляет данные в соответствии с машинными инструкциями. Они применимы в широком диапазоне от встроенных систем до суперкомпьютеров.

Встроенный C

Embedded C - это расширение языка C, которое используется для разработки встроенных систем. Синтаксис аналогичен языку C (например, основная функция, объявление функций, объявление типов данных, циклы и т. Д.). Основное различие между встроенным языком C и стандартным языком C - это адресация ввода-вывода оборудования, операции с фиксированной точкой и адресные пространства обработки.

Использование C во встроенной системе за счет следующих преимуществ

• Он небольшой, и его легко изучить, понять и отладить программу.
• Все компиляторы C совместимы со всеми встроенными устройствами
• Он не зависит от процессора (то есть не зависит от конкретного микропроцессора или микроконтроллера).
• Язык C использует сочетание языка ассемблера и функций языка высокого уровня.
• Он довольно эффективен, надежнее, гибче и переносится между разными платформами.
• Программы, разработанные на C, легче понять, отладить и поддерживать.

По сравнению с другим языком высокого уровня C предлагает большую гибкость, потому что это относительно небольшой структурно-ориентированный язык и поддерживает побитовые операции низкого уровня. манипуляции с данными .

C ++

Объектно-ориентированный язык, такой как C ++, не является обязательным для разработки эффективной программы в исследовательских средах, таких как встроенные устройства. Виртуальные функции и обработка исключений C ++ - это некоторые специфические особенности, которые неэффективны с точки зрения пространства и скорости системы.

ЯВА

Встроенная система может быть запрограммирована на языке JAVA с использованием виртуальной машины JAVA (JVM), которая обращается к большому количеству ресурсов. Он в основном находит применение в высокопроизводительных приложениях (например, в мобильных телефонах) и предлагает переносимость между системами для обработки приложений. Это не рекомендуется для небольших встроенных устройств.

Встроенная архитектура программирования на C и пример

Встроенную архитектуру программирования на C можно понять на примере использования 8051 микроконтроллеры , где его функция - мигать светодиодной лампочкой, которая подключена к PORT1 контроллера, а используемый компилятор - Keil C. Compiler. Ниже приведен код для ВЕЛ мигать.

#include // директива препроцессора
Void delay (int) // объявление функции задержки
Void main (void) // Основная функция
{
P1 = 0x00 // порт 1 выключен, поэтому индикатор не горит и сохраняется в reg51.h
while (1) // цикл бесконечности
{
P1 = OxFF //// порт 1 включен, поэтому светодиод горит
delay (1000) // назначаем задержку
P1 = 0X00 // порт 1 выключен
задержка (1000)
}
}
Void delay (int d) // назначение функции задержки
{
unsigned int i = 0 // переменные назначаются локально
для (d> 0 d-)
{
для (i = 250 i> 0i–)
для (i = 248 i> 0i–)
}
}

Преимущества

Ниже приведены преимущества встроенного программного обеспечения.

• Загрузка данных происходит быстрее
• Стоимость низкая
• Использует меньше ресурсов.

Недостатки

Ниже перечислены недостатки встроенного программного обеспечения.

• Обновление сложное
• Каждый раз перезагрузка необходима при возникновении проблем
• Масштабируемость для малых значений затруднена.

Приложения

Ниже приведены приложения встроенного программного обеспечения.

• Банковское дело
• Автомобили
• Бытовая техника
• Машина
• Ракеты и др.

Часто задаваемые вопросы

1). Что такое встроенное программное обеспечение?

Встроенное программное обеспечение или встроенное системное программирование - это компьютерное программное обеспечение, которое используется для управления устройствами путем предоставления инструкций.

2). Какие программы используются во встроенном системном ПО?

Встраиваемые системные программы программируются на C или C ++, Phyton и Java Scripts.

3). В чем разница между встроенными системами и обычной системой?

Встроенная система - это комбинация аппаратного и программного обеспечения, разработанная для определенной цели. Процессы обрабатываются последовательно. В то время как обычный процессор - это ОС реального времени RTO, он необходим там, где есть необходимость в параллельном выполнении.

4). Какие бывают типы встроенных систем?

Встроенные системы делятся на две категории.

• В зависимости от производительности и функциональных требований они классифицируются как работающие в режиме реального времени, автономные, сетевые и мобильные.
• Основываясь на производительности микроконтроллера, они классифицируются как мелкие, средние и сложные.

5). Основные приложения встроенной системы

Основные области применения встроенной системы:

• Стиральная машина
• Цифровые фотоаппараты
• Музыкальный плеер и др.

Встроенная система - это комбинация аппаратного и программного обеспечения. Где встроенные программы запрограммированы на C или C ++, Phyton и Java Scripts. Они работают на ОС Linux, micro C / OS, QNX и т. Д. Язык C является основным языком для написания встроенных программных кодов. Таким образом, это обзор встроенного программного обеспечения и его архитектуры, объясненный с помощью программы.