Программист микроконтроллеров

Микроконтроллеры Процессоры, проекты, программирование

Языки программирования микроконтроллеров по своей структуре мало отличаются  от классических языков для компьютеров. Единственным отличием становится ориентированность на работу со встроенными периферийными устройствами. Архитектура микроконтроллеров требует, например, наличия битово-ориентированных команд.

Последние позволяют выполнять работу с отдельными линиями портов ввода/вывода или флагами регистров. Подобные команды отсутствуют в большинстве крупных архитектур.

Даже ядро ARM, активно применяемое в микроконтроллерах, не содержит битовых команд, вследствие чего разработчикам пришлось создавать специальные методы битового доступа.

Ассемблер

Ассемблер является  языком самого низкого уровня. При этом он позволяет наиболее полно раскрыть все возможности микроконтроллеров и получить максимальное быстродействие и компактный код.

В некоторых случаях альтернативы ассемблеру нет, но тем не менее он имеет множество недостатков. Несмотря на получаемую компактность машинного кода, программа, написанная на языке Ассемблер, громоздка и труднопонимаема.

Для ее создания требуется отличное знание архитектуры  и системы команд микроконтроллеров.
Ассемблер отлично подходит для программирования микроконтроллеров, имеющих ограниченные ресурсы, например 8-ми битных моделей с малым объемом памяти.

Для больших программ и тем более 32-разрядных контроллеров, лучше использовать другие языки,  отличающиеся более высоким уровнем. Это позволит создавать более сложные и при этом понятные программы.

С/С++

Язык программирования С/С++, относится к языкам более высокого уровня, по сравнению с  Ассемблером. Программа на этом языке лучше понятна человеку. Достоинством С/С++ является огромное число программных средств и библиотек, позволяющих просто создавать необходимый код.

Фактически, С/С++ сегодня стал основным языком разработки управляющих программ. Компиляторы данного языка реализованы практически для всех моделей микроконтроллеров. Стандартный язык дает возможность переноса программ с одной платформы на другую.

Теоретически, используя разные компиляторы, можно преобразовать любую программу в команды микроконтроллера нужного типа. На практике дополнительно требуется учитывать архитектуру микроконтроллера каждого типа. 
Язык С/С++ имеет достаточно сложную для изучения структуру.

Получаемый программный код конкретной задачи, имеет больший объем, чем код той же задачи, реализованной на Ассемблере. Тем не менее язык С/С++ следует признать единственным правильным выбором для профессионального программирования микроконтроллеров.

// Пример программы на языке С // Мигание встроенным светодиодом Arduinovoid setup() { pinMode(13, OUTPUT); // Инициализация выхода 13}void loop() { digitalWrite(13, HIGH); // Зажечь светодиод delay(1000); // Задержка digitalWrite(13, LOW); // Зажечь светодиод delay(1000); // Задержка

}

Pascal

Язык Pascal еще более удобен для восприятия и изучения. Тем не менее, он не имеет такого распространения как C/C++, особенно при программировании микроконтроллеров.

Некоторые отдельные фирмы поддерживают данный язык, с целью упрощения перехода на контроллеры с больших ПК.

В частности вариант языка под названием MicroPASCAL входит в состав поставки отладочных средств фирмы Mikroelektronika.

// Пример программы на языке MicroPASCAL// Мигание светодиодомprogram LED_Blinking;begin PORTC := 0; // Инициализация PORTC TRISC := 0; // Настройка PORTC while TRUE do // Начало бесконечного цикла begin PORTC := not PORTC; // Инвертирование PORTC Delay_ms(1000); // Задержка end;

end.

BASIC

Старинный язык первоначального обучения программированию, в настоящее время в основном сохранился в виде реализации Visual BASIC от Microsoft. Используется он и для программирования микроконтроллеров. Реализаций этого языка гораздо больше, чем того же Pascal.

Связано это в первую очередь с простотой языка. BASIC часто выбирают разработчики программно-аппаратных платформ, нацеленных на упрощенную разработку электронных устройств. Можно назвать такие проекты,  как PICAXE, Amicus18, microBASIC и некоторые другие.

Недостатком BASIC является плохая структурированность кода. Этот язык не стоит выбирать для первоначального изучения с целью дальнейшего перехода на С/С++.

  Программирование микроконтроллеров на BASIC можно рекомендовать любителям, не нацеленным на создание, в основном, простых устройств. 

' Пример программы на ProtonBASIC' Мигание светодиодом на PORTB.0 Amicus18. While 1 = 1 ' Начало бесконечного цикла High RB0 ' Включить PortB.0 DelayMS 500 ' Задержка полсекунды Low RB0 ' Выключить PortB.0 DelayMS 500 ' Задержка полсекунды

Wend ' Закрытие цикла

Визуальные языки

В отличие от классических языков программирования, визуальные языки позволяют разрабатывать программы в виде изображений. Среди таких языков можно выделить FlowCODE или Scratah. Достоинством визуальных языков является хорошо воспринимаемая структура алгоритма.

Это позволяет просто разобраться в его функционировании любому человеку, знающему основные символы языка. Перевод структурных схем в команды микроконтроллера, как правило, выполняется не сразу. Вначале алгоритм транслируется в команды ассемблера или какого-либо языка высокого уровня. Только затем, все преобразуется в машинный код.

Такая схема, несмотря на свою сложность, позволяет использовать наиболее удобные компиляторы разных разработчиков.

Еще одним достоинством визуального программирования становится простота изучения, поэтому подобные языки часто используются для обучения детей. Недостатком визуального подхода является громоздкость исходных материалов. Тем не менее, подобные языки программирования нашли очень большое распространение для решения специальных задач.

Заключение

Выбор того или иного языка программирования зависит от множества факторов. В первую очередь необходимо определиться с типом решаемых задач и необходимым качеством кода. Если не требуется разработка объемных и сложных программ, то можно использовать практически любой язык.

Для обеспечения компактности кода подойдет Ассемблер, а если ставятся серьезные задачи, то альтернативы С/С++ практически нет. Также необходимо учитывать доступность компилятора. В некоторых случаях, реализация языка может вообще отсутствовать, или предлагаться за солидные деньги.

В итоге самым универсальным решением можно назвать связку Ассемблера и  C/C++.

You have no rights to post comments

Источник: https://mcucpu.ru/index.php/soft/42-lmcu/67-programmlang

Путь программиста микроконтроллеров

Популярное хобби и востребованная профессия.

18 января 20174 минуты19511

Людей, работающих с программной частью микроконтроллеров, редко причисляют к классическим разработчикам ПО. Всё дело в том, что помимо софтверных знаний, им требуются ещё кое-какие сведения об используемом железе. Многих программистов такие знания не касаются вовсе. 

Плюс, разработчик приложений или сайтов всегда подсознательно стремится к триумфу. Создание уникального и популярного продукта является той отметкой, разделяющей карьеру на нормальную и успешную. А создавая программу для микроконтроллера, вы вряд ли будете думать об общественной оценке вашего вклада. Впрочем, давайте по порядку.

Возраст

Начнём с главного: когда уже (ещё) можно начать прокладывать свой путь в профессию? Ответ предсказуем: чем раньше, тем лучше. И изобилие специальных наборов для детей к этому располагает. Даже дело не в том, что с возрастом вам будет сложнее перестраиваться и обучаться этой дисциплине. Просто опыт, как и во многих других IT-профессиях, здесь играет решающее значение.

Но не всё так плохо. Всё же в России этот рынок не очень развит. Начав путь разработчика ПО для МК после 30, вы сможете сделать неплохую карьеру в какой-то одной сфере или конкретном месте деятельности.

Если, конечно, не пытаться стать «многостаночником». Всегда бывают исключения, но многое зависит от вашей прошлой деятельности.

Наверное, стоит принять во внимание, что даже 10 лет в этой профессии не впечатляют работодателя.

Знания

От пустых слов перейдём к реальным требованиям. «MustKnow» в программировании микроконтроллеров – язык C/C++. Да, мировые тенденции сейчас указывают на переход на более совершенные или хотя бы простые языки (вспомните Arduino или D). Но это будущее довольно отдалённое, закладывать путь в него можно разве что сегодняшним школьникам младших классов.

Кроме того, будет очень полезным знание ассемблера. Это необходимо для пошагового отслеживания исполнения кода, чтобы избежать плавающих ошибок и неоправданных потерь в быстродействии.

В остальном довольно общая компьютерная наука: протоколы передачи, простейшее знание электроники и схемотехники (хотя бы принципы работы АЦП/ЦАП, работать с ключами, питанием и пр.), умение читать (и понимать) техническую документацию на английском языке. Но главное – не работать по принципу “научного тыка”, в противном случае ваши микроконтроллеры рискуют превратиться в “камни”.

Еще один совет: постигать все эти знания необходимо на практике. Начать можно с дешёвых, но эффективных готовых плат со всей необходимой обвязкой, вроде Arduino или Raspberry Pi, которые в будущем наверняка станут для вас хорошими помощниками. А уже потом, если возникнет желание, поиграть с периферией.

Литература

На прошлой неделе, подачи одного из пользователей GeekBrains, я всерьёз задумался над вопросом “Где можно пройти курсы по программированию микроконтроллеров?”, да и вообще о профильной литературе в целом (и это несмотря на профильное высшее образование и около 10 лет опыта работы). Дело не в том, что их не существует (есть и курсы, и книги), просто главный инструмент разработчика ПО для МК – техническая документация, поставляемая вместе с платформой.

Все универсальные книги могут описать отличия, преимущества и недостатки тех или иных микроконтроллеров, на что обратить внимание при написании кода, обучить “красоте” и основным принципам. Но огромный плюс и он же главный недостаток данной профессии – подробная индивидуальная инструкция по работе с каждым более-менее серьёзным контроллером.

Это означает, что абсолютно любой человек может взять, прочитать её и через несколько мгновений организовать стандартное мигание “светодиодами”. Но даже с 50 годами стажа вы не сможете сесть за незнакомый микроконтроллер и, не читая документацию, сделать с ним что-то полезное (придётся, как минимум взглянуть на расположение контактов и их назначение по умолчанию).

IDE

Как и у популярных направлений программирования, здесь также имеются собственные IDE. Каждая крупная компания выпускает собственную среду разработки для своих продуктов. Есть и универсальные решения. Стоит обратить внимание на Keil uVision – это такой универсальный и, пожалуй, наиболее популярный инструмент (хоть и не лучший) на все случаи жизни. Полный перечень можете найти здесь.

Работа

Если вам действительно нравится идея программировать микроконтроллеры, создавая уникальные современные гаджеты, то найти вакансии себе по душе не составит труда. Люди данной профессии востребованы, причём как в стартапах, так и в крупных прогосударственных структурах, в том числе военных.  

Финансово трудно придётся новичкам (до 1 года опыта): зарплата в районе 20 тыс. рублей в месяц для программиста МК. Это вполне реальная цифра в регионах.

Зато если вы живёте в столице, у вас есть опыт работы с популярным видом МК (от 3 лет активной деятельности) и голова на плечах, то вполне можно рассчитывать и на 150 тыс. рублей в месяц.

В целом, не сказать, что конкуренция за места у данных разработчиков высокая, но с течением времени она неизбежно растёт.

Опять же, для людей с опытом есть вариант поискать счастье за границей. Особенно если у вас уже есть опыт полноценной работы. Дело в том, что в России идея IoT пока не слишком развивается.

Да и вообще автоматизация пока не затрагивает небольшие системы. А в США, Японии и других развитых странах хороший разработчик ПО для МК – на вес золота.

Правда, придётся учитывать иной уровень конкуренции и серьёзные требования по производительности труда.

И кстати

В любом случае, прежде чем осознанно встать на эти рельсы, займитесь программированием МК в качестве хобби. Сделайте “умной” свою комнату или дом, повторите несколько экспериментов из популярных блогов, опубликуйте собственные достижения, посвятите этому делу мозги и душу. И если не возникнет ощущения “колхоза”, то… добро пожаловать в клуб! 

Читайте также:  Ардуино инклинометр (угломер) своими руками

Для новичков в программировании: бесплатный онлайн-интенсив “Обучение программированию для новичков”.

Источник: https://geekbrains.ru/posts/programming_mk

Что нужно для программирования микроконтроллеров? ⋆ diodov.net

Теперь, когда мы уже ознакомлены с некоторыми возможностями и функциями микроконтроллеров, естественно, возникает логичный вопрос: что нужно для программирования микроконтроллеров? Какие необходимы программы и устройства, где их взять?

Для того чтобы микроконтроллер мог решать задачи и выполнять определенные функции, его нужно запрограммировать, т. е. записать в него программу или же код программы.

Структура и порядок написания программы

Первым делом, прежде чем приступить к написанию любой программы, а точнее кода программы, следует четко представлять, какие функции будет выполнять микроконтроллер. Поэтому сначала нужно определить конечную цель программы.

Когда она определена и полностью понятна, тогда составляется алгоритм работы программы. Алгоритм – это последовательность выполнения команд.

Применение алгоритмов позволяет более четко структурировать процесс написания кода, а при написании сложных программ часто позволяет сократить время, затрачиваемое на их разработку и отладку.

Следующим этапом после составления алгоритма является непосредственное написание кода программы. Программы для микроконтроллеров пишутся на языке Си или Ассемблере. Только Ассемблер больше относится к набору инструкций, нежели к языку программирования и является языком низкого уровня.

Мы будем писать программы на Си, который относится к языку высокого уровня. Программы на Си пишутся гораздо быстрее по сравнению с аналогичными на Ассемблере. К тому же все сложные программы пишутся преимущественно на Си.

Здесь мы не будем сравнивать преимущества и недостатки написания программ на Ассемблере и Си. Со временем, приобретя некоторый опыт в программировании МК, вы сами для себя сделаете полезные выводы.

Сам код программы можно писать в любом стандартном текстовом редакторе, например в Блокноте. Однако на практике пользуются более удобными редакторами, о которых будет сказано далее.

Компиляция программы

Написанный нами код на Си еще вовсе не понятен микроконтроллеру, поскольку МК понимает команды только в двоичной (или шестнадцатеричной) системе, которая представляет собой набор нулей и единиц. Поэтому Си-шный код нужно преобразовать в нули и единицы. Для этого применяется специальная программа, называемая компилятор, а сам процесс преобразования кода называется компиляция.

Далее откомпилированный готовый код нужно поместить в микроконтроллер, а точнее записать его в память микроконтроллера или, проще говоря, прошить микроконтроллер.

Для прошивки МК применяется устройство, называемое программатор. В зависимости от типа программатора вход его подключается к COM или USB порту, а выход к определенным выводам микроконтроллера.

Существует широкий выбор программаторов и отладочных плат, однако нас вполне устроит самый простой программатор USBASP, который в Китае стоит не более 3 $.

После того, как микроконтроллер прошит, выполняется отладка и тестирование программы на реальном устройстве или, как еще говорят, на «железе».

Теперь давайте подытожим этапы программирования микроконтроллеров.

При написании простых программ можно обойтись без второго пункта, т. е. без составления алгоритма на бумаге, его достаточно держать в голове.

Следует заметить, что отладку и тестирование программы также выполняют до прошивки МК.

Необходимый набор программ

Существует множество полезных и удобных программ для программирования МК. Они бывают как платные, так и бесплатные. Среди них можно выделить три основных:

1) Atmel Studio

2) CodeVisionAVR

3) WinAVR

Все эти программы относятся к IDEIntegrated Development Environment – интегрированная среда разработки. В них можно писать код, компилировать и отлаживать его.

Следует обратить внимание на Code Vision AVR. Эта IDE позволяет упростить и ускорить написание кода. Однако программа платная.

На начальном этапе программирования все программы лучше прописывать вручную, без каких-либо упрощений.

Это поможет быстро приобрести необходимые навыки, а в дальнейшем хорошо понимать и редактировать под свои нужды коды, написанные кем-то другим. Поэтому я рекомендую использовать программу Atmel Studio.

Во-первых, она абсолютно бесплатна и постоянно обновляется, а во-вторых она разработана компанией, изготавливающей микроконтроллеры на которых мы будем учиться программировать.

Прошивка и отладка программы

Прошивать микроконтроллеры мы будем с помощью дополнительной программы AVRDUDE.

Если микроконтроллера в наличии нет, то его работу можно эмитировать с помощью программы Proteus. Она значительно упрощает процесс отладки программы даже при наличии МК, чтобы его часто не перепрошивать, ведь любой МК имеет конечное число перезаписей, хотя это число и достаточно большое.

При прошивке и отладке МК его удобно располагать на макетной плате, но это вовсе не обязательно. Поэтому для большего удобства пригодится и макетная плата. Существует большой выбор макетных плат, однако я вам рекомендую брать ту, которая имеет по возможности большее число отверстий. Когда мы начнем подключать семисегментные индикаторы, вы оцените преимущества «больших» макетных плат.

Еще один важный элемент, который нам пригодится – это техническая документация на МК, называемая datasheet. В общем, нужно скачать datasheet на микроконтроллер ATmega8.

Итак, полный набор для программирования МК состоит из таких элементов:

1) Atmel Studio

2) Datasheet на ATmega8

3) Proteus

4) AVRDUDE

5) Программатор USB ASP (+ драйвер на него)

6) Макетная плата

7) Микроконтроллер ATmega8

Если микроконтроллера нет в наличии, не стоит откладывать изучение микроконтроллеров на потом, достаточно скачать и установить:

1) Atmel Studio

2) Datasheet на ATmega8

3) Proteus

Скачать AVRDUDE

Скачать datasheet ATmega8

Скачать Atmel Studio

Источник: https://diodov.net/chto-nuzhno-dlya-programmirovaniya-mikrokontrollerov/

Востребованность программистов микроконтроллеров

Что нужно для того, чтобы стать профессиональным разработчиком программ для микроконтроллеров и выйти на такой уровень мастерства, который позволит с лёгкостью найти и устроиться на работу с высокой зарплатой (средняя зарплата программиста микроконтроллеров по России на начало 2015 года составляет 80 000 рублей).Подробнее…

Эта статья является частью рассылки Микроконтроллеры для чайников. Подписаться на рассылку можно здесь.

Сегодня мы немного отвлечёмся от практической части и попробуем ответить на вопрос

Зачем всё это надо?

Зачем ломать мозг, сидеть ночи напролёт за компьютером, чертить схемы, паять микросхемы и т.п. Зачем всё это? Может проще пойти торговать сотовыми телефонами в подземном переходе?

На самом деле это сложный вопрос. Это всё индивидуально. Я бы, например, никогда не пошёл работать “менеджером-коекакером”, потому что мне это просто неинтересно. Даже если бы мне предложили зарплату в два-три (да хоть в сто) раза больше, чем зарплата инженера-программиста.

Однако мало кто солидарен со мной в этом вопросе. Большинство людей предпочитают деньги, и с лёгкостью бросают учёбу/работу, если им предложат зарплату на 2-3 тысячи рублей больше, чем у них было. А потом уходят на пенсию никем.

Возможно, им даже удастся заработать на квартиру/дом, машину и т.п. Но если спросить у этого человека: кто ты? То он ничего не сможет ответить. Потому что он никто. Просто человек, которому удалось заработать какие-то деньги.

Впрочем, каждый выбирает по себе…

Я – профессионал. Я специалист в своей области. Ко мне обращаются за советом и просто уважают, как одного из лучших специалистов в городе.

И я хочу, чтобы и вы тоже стали профессионалами. Чтобы и к вам работодатели выстраивались в очередь, и вы, а не они, принимали решение, с кем вы будете работать, а с кем – нет.

Но для этого вам, как минимум, надо определиться с профессией. И если вы всё-таки остановите свой выбор на программировании микроконтроллеров, то какие перспективы вас ожидают?

Давайте подумаем вместе.

  1. Как ни крути, но человеческая цивилизация выбрала техногенный путь развития. А это значит, что придёт время (и очень скоро), когда машины заменят не только токарей, фрезеровщиков, водителей и т.п., но и дворников, сантехников, а может быть даже и актёров (это уже есть!!!). И кто тогда останется пользоваться повышенным спросом на рынке труда? Вот-вот: инженеры и программисты.
  2. Программирование микроконтроллеров – это сложная задача. Поэтому многие бросают при первых же неудачах. Из этого следует, что по-настоящему хороших специалистов не хватает. Поэтому и работу найти проще, и зарплаты выше. На текущий момент средняя зарплата программиста микроконтроллеров по России около 70 000 рублей. В крупных городах это может быть 150 000 и выше. Для сравнения, средняя зарплата по России бухгалтера 45 000, экономиста – 43 000, юриста – 55 000, бармена – 28 000. Очень популярная сейчас профессия веб-программист – 69 000 (однако надо учесть, что здесь конкуренция очень высока, и найти такую зарплату будет непросто). Более свежую информацию по средним зарплатам вы можете посмотреть сами на сайте Яндекс.Работа.

Так стоит ли тратить своё время и деньги на обучение? Решайте сами. Всю необходимую для размышления информацию я вам предоставил.

Источник: http://av-assembler.ru/mc/br/vostrebovannost-programmistov-mikrokontrollerov.htm

Удаленная работа программистом микроконтроллеров: как начать

Главная / Статьи / Удаленная работа программистом микроконтроллеров: как начать

1139 24.05.2016

Работа фриланс программистом привлекает многих людей, которые «дружат» с компьютерами. Но на деле не все так просто, потому что как только вы начинаете учиться или работать, вы сталкиваетесь с рядом проблем и вопросов. Какие навыки я должен иметь? Как найти работу? С чего начать? На эти вопросы мы постараемся ответить в этой статье.

Содержание

    • Какие знания необходимы для удаленной работы программистом микроконтроллеров?
    • Для кого подойдет данная профессия?
    • Особенности удаленной работы программиста микроконтроллеров

Микроконтроллер – это часть любого электронного устройства, компьютера, телефона и т.д. Задача программиста в данном случае – обеспечить и разработать специальное программное обеспечение для микроконтроллера и его нормальную работу.

Для конкретного программирования в данной сфере вы должны быть знакомы с основами написания кода и преобразованиях их в программы.

То есть, для того, чтобы работать удаленно программистом микроконтроллеров, у вас должна быть какая-то база знаний. Лучше, если у вас будет высшее образование в данной сфере.

Но большинству фриланс заказчиков не важен ваш диплом, им важен только результат и сроки вашей работы.

Поэтому если вы прошли онлайн-курсы и делаете успехи в данной сфере, то смело можете размещать резюме на специальных фриланс биржах и брать заказы.

Для кого подойдет данная профессия?

Многие заказчики нуждаются в программном обеспечении и поддержке своих сайтов или устройств, а вы фриланс специалист, который может им в этом помочь. Более того, для этого вам не нужно целый день сидеть в офисе, у вас будет свободный график и удаленная работа.

Это отличная возможность для тех, кому нравиться «кодить», писать программы и они хотят на этом зарабатывать деньги. Наступило время, когда все могут спокойно зарабатывать тем делом, которое они любят.

В большинстве случаев, фриланс программистами в данной сфере становятся молодые люди, которые постоянно занимаются саморазвитием и повышением квалификации.

Особенно в век интернета, когда любую информацию мы может получить по одному щелчку.

Программист микроконтроллеров – это профессия, в которой никогда нельзя стоять на месте, потому что технологии с каждым днем развиваются, и вы должны за этим следить.

Читайте также:  Arduino rfid модуль mfrc522: делаем простой сканер

Видео о профессии – Удаленная работа программистом

Особенности удаленной работы программиста микроконтроллеров

Есть особенность в том, что удаленная работа микроконтроллером не такая уж и легкая. Здесь есть некоторые нюансы, которые зависят от ваших знаний, опыта и от поведения заказчика.

Дело в том, что одной из задач программиста – является наблюдение за работой контроллера, а удаленно это сделать достаточно трудно. И если у вас нет никакого опыта в данном деле, то вообще невозможно.

Работа обстоит так, что заказчик высылает вам материал для работы и говорит, что конкретно нужно делать. Факт в том, что не весь материал можно просто так выслать. Могут быть какие-то особые ценные детали.

Но в современном мире есть экспресс-доставки или курьерные доставки, которые смогут переправить посылку за короткий срок. Таким образом, вы не потеряете много времени.

Многие опытные программисты говорят, что работать штатным сотрудником намного легче и быстрее. Потому как время отнимает передача информации, материалов и прочего. Ваша задача разработать все «от» и «до». А для этого у вас под рукой должны быть все необходимые инструменты.

В любом случае, если у вас есть страсть и желание «творить» в данной сфере, то вы добьетесь больших успехов. И время, расстояние для вас будут не помехой. Если у вас есть опыт в данной сфере, то вы можете сразу зарабатывать большие деньги и брать сложные заказы.

Но если опыта у вас недостаточно, лучше поучится у кого-нибудь более продвинутого, чтобы улучшить свои навыки и скорость работы. Ведь время в данной работе очень важно.

Еще очень важно не указывать конкретные сроки сдачи работы так, чтобы вы судорожно делали все в последний момент. Трезво рассчитывайте свои силы, время и затраты на заказ и всегда говорите срок с запасом на форс-мажоры. Так вы не подведете заказчика и не потеряете авторитет пунктуального и ответственного сотрудника.

Итак, удаленная работа программистом микроконтроллеров довольно трудная. Но если у вас есть желание, то изучить все нюансы фриланс работы будет не сложно.

Не бойтесь просить помощи или напрямую говорить заказчику, что с этой работой вы не справитесь или не успеете. Клиенты всегда идут навстречу, ведь им важен результат.

Начните с самых простых заказов и постепенно переходите на более сложные и высокооплачиваемые.

Источник: https://lifeha.ru/udalennaya-rabota/programmistom-mikrokontrollerov-kak-nachat.html

Программирование микроконтроллеров

Программирование микроконтроллеров

План

Введение

Раздел 1. Назначение и область применения, их архитектура

Раздел 2. Среды программирования. Схемы подключения микроконтроллера

Раздел 3. Практическая реализация программы на микроконтроллере

Вывод

Список использованных источников

Актуальность темы. Микроконтроллеры используются во всех сферах жизнедеятельности человека, устройствах, которые окружают его. Простота подключения и большие функциональные возможности. С помощью программирования микроконтроллера можно решить многие практические задачи аппаратной техники.

Цель работы . На основе практического примера показать преимущественные характеристики использования микроконтроллеров, необходимости их внедрения в различные устройства.

Можно считать что микроконтроллер (МК) – это компьютер, разместившийся в одной микросхеме. Отсюда и его основные привлекательные качества: малые габариты; высокие производительность, надежность и способность быть адаптированным для выполнения самых различных задач.

Микроконтроллер помимо центрального процессора (ЦП) содержит память и многочисленные устройства ввода/вывода: аналого-цифровые преобразователи, последовательные и параллельные каналы передачи информации, таймеры реального времени, широтно-импульсные модуляторы (ШИМ), генераторы программируемых импульсов и т.д. Его основное назначение – использование в системах автоматического управления, встроенных в самые различные устройства: кредитные карточки, фотоаппараты, сотовые телефоны, музыкальные центры, телевизоры, видеомагнитофоны и видеокамеры, стиральные машины, микроволновые печи, системы охранной сигнализации, системы зажигания бензиновых двигателей, электроприводы локомотивов, ядерные реакторы и многое, многое другое. Встраиваемые системы управления стали настолько массовым явлением, что фактически сформировалась новая отрасль экономики, получившая название EmbeddedSystems (встраиваемые системы).

Достаточно широкое распространение имеют МК фирмы ATMEL, которые располагают большими функциональными возможностями.

Применение МК можно разделить на два этапа: первый – программирование, когда пользователь разрабатывает программу и прошивает ее непосредственно в кристалл, и второй – согласование спроектированных исполнительных устройств с запрограммируемым МК.

Значительно облегчают отладку программы на первом этапе – симулятор, который наглядно моделирует работу микропроцессора.

На втором этапе для отладки используется внутрисхемный эмулятор, который является сложным и дорогим устройством, зачастую недоступным рядовому пользователю.

В тоже время в литературе мало уделено внимания вопросам обучения программированию некоторых недорогих МК, в сочетании с реальными исполнительными устройствами.

Разработка макета программатора отличающегося простотой, наглядностью и низкой себестоимостью, становиться необходимой как для самого программирования кристаллов, так и для наглядного обучения широкого круга пользователей основам программирования МК.

Микроконтроллер – компьютер на одной микросхеме. Предназначен для управления различными электронными устройствами и осуществления взаимодействия между ними в соответствии с заложенной в микроконтроллер программой.

В отличие от микропроцессоров, используемых в персональных компьютерах, микроконтроллеры содержат встроенные дополнительные устройства.

Эти устройства выполняют свои задачи под управлением микропроцессорного ядра микроконтроллера.

К наиболее распространенным встроенным устройствам относятся устройства памяти и порты ввода/вывода (I/O), интерфейсы связи, таймеры, системные часы. Устройства памяти включают оперативную память (RAM), постоянные запоминающие устройства (ROM), перепрограммируемую ROM (EPROM), электрически перепрограммируемую ROM (EEPROM).

Таймеры включают и часы реального времени, и таймеры прерываний. Средства I/O включают последовательные порты связи, параллельные порты (I/O линии), аналого-цифровые преобразователи (A/D), цифроаналоговые преобразователи (D/A), драйверы жидкокристаллического дисплея (LCD) или драйверы вакуумного флуоресцентного дисплея (VFD).

Встроенные устройства обладают повышенной надежностью, поскольку они не требуют никаких внешних электрических цепей.

В отличие от микроконтроллера контроллером обычно называют плату, построенную на основе микроконтроллера, но достаточно часто при использовании понятия “микроконтроллер” применяют сокращенное название этого устройства, отбрасывая приставку “микро” для простоты. Также при упоминании микроконтроллеров можно встретить слова “чип” или “микрочип”, “кристалл” (большинство микроконтроллеров изготавливают на едином кристалле кремния), сокращения МК или от английского microcontroller – MC.

микроконтроллер программа микросхема электронный

Микроконтроллеры можно встретить в огромном количестве современных промышленных и бытовых приборов: станках, автомобилях, телефонах, телевизорах, холодильниках, стиральных машинах. и даже кофеварках.

Среди производителей микроконтроллеров можно назвать Intel, Motorola, Hitachi, Microchip, Atmel, Philips, Texas Instruments, Infineon Technologies (бывшая Siemens Semiconductor Group) и многих других.

Для производства современных микросхем требуются сверхчистые помещения.

Основным классификационным признаком микроконтроллеров является разрядность данных, обрабатываемых арифметико-логическим устройством (АЛУ). По этому признаку они делятся на 4-, 8-, 16-, 32 – и 64-разрядные.

Сегодня наибольшая доля мирового рынка микроконтроллеров принадлежит восьмиразрядным устройствам (около 50 % в стоимостном выражении).

За ними следуют 16-разрядные и DSP-микроконтроллеры (DSP – Digital Signal Processor – цифровой сигнальный процессор), ориентированные на использование в системах обработки сигналов (каждая из групп занимает примерно по 20 % рынка).

Внутри каждой группы микроконтроллеры делятся на CISC – и RISC-устройства. Наиболее многочисленной группой являются CISC-микроконтроллеры, но в последние годы среди новых чипов наметилась явная тенденция роста доли RISC-архитектуры.

Тактовая частота, или, более точно, скорость шины, определяет, сколько вычислений может быть выполнено за единицу времени. В основном производительность микроконтроллера и потребляемая им мощность увеличиваются с повышением тактовой частоты. Производительность микроконтроллера измеряют в MIPS (Million Instruсtions per Second – миллион инструкций в секунду).

Термин контроллер образовался от английского слова to control – управлять. Эти устройства могут основываться на различных принципах работы от механических или оптических устройств до электронных аналоговых или цифровых устройств.

Механические устройства управления обладают низкой надежностью и высокой стоимостью по сравнению с электронными блоками управления, поэтому в дальнейшем мы такие устройства рассматривать не будем. Электронные аналоговые устройства требуют постоянной регулировки в процессе эксплуатации, что увеличивает стоимость их эксплуатации.

Поэтому такие устройства к настоящему времени почти не используются. Наиболее распространенными на сегодняшний день схемами управления являются схемы, построенные на основе цифровых микросхем.

В зависимости от стоимости и габаритов устройства, которым требуется управлять, определяются и требования к контроллеру.

Если объект управления занимает десятки метров по площади, как, например, автоматические телефонные станции, базовые станции сотовых систем связи или радиорелейные линии связи, то в качестве контроллеров можно использовать универсальные компьютеры.

Управление при этом можно осуществлять через встроенные порты компьютера (LPT, COM, USB или Ethernet). В такие компьютеры при включении питания заносится управляющая программа, которая и превращает универсальный компьютер в контроллер.

Использование универсального компьютера в качестве контроллера позволяет в кратчайшие сроки производить разработку новых систем связи, легко их модернизировать (путём простой смены программы) а также использовать готовые массовые (а значит дешёвые) блоки.

Если же к контроллеру предъявляются особенные требования, такие, как работа в условиях тряски, расширенном диапазоне температур, воздействия агрессивных сред, то приходится использовать промышленные варианты универсальных компьютеров. Естественно, что эти компьютеры значительно дороже обычных универсальных компьютеров, но всё равно они позволяют экономить время разработки системы, за счёт того, что не нужно вести разработку аппаратуры контроллера.

Контроллеры требуются не только для больших систем, но и для малогабаритных устройств, таких как радиоприёмники, радиостанции, магнитофоны или сотовые аппараты. В таких устройствах к контроллерам предъявляются жёсткие требования по стоимости, габаритам и температурному диапазону работы.

Этим требованиям не могут удовлетворить даже промышленные варианты универсального компьютера. Приходится вести разработку контроллеров на основе однокристальных ЭВМ, которые в свою очередь получили название микроконтроллеры.

Любые устройства, в том числе и устройства связи, радиоавтоматики или аудиовизуальной аппаратуры требуют присутствия в своем составе устройства управления (контроллера). Контроллеры требуются практически во всех предметах и устройствах, которые окружают нас.

Наиболее распространёнными в настоящее время являются микроконтроллеры семейства MCS-51. Это семейство поддерживается рядом фирм – производителей микросхем. Не менее распространёнными в мире являются микроконтроллеры фирмы Motorola. Это такие семейства как HC05, HC07, HC11 и многие другие.

Пожалуй, не менее популярными микроконтроллерами являются микроконтроллеры семейства AVR фирмы Atmel. Если представить все типы современных микроконтроллеров (МК), то можно поразиться огромным количеством разнообразных приборов этого класса, доступных потребителю.

Однако все эти приоры можно разделить на следующие основные типы: встраиваемые (embedded) 8-разрядные МК; 16 – и 32-разрядные МК; цифровые сигнальные процессоры. Промышленностью выпускаются очень широкая номенклатура встраиваемых МК. В них все необходимые ресурсы (память, устройства ввода-вывода и т.д.

) располагаются на одном кристалле с процессорным ядром [3]. Если подать питание и тактовые импульсы на соответствующие входы МК, то можно сказать, что он как бы “оживет” и с ним можно будет работать. Обычно МК содержат значительное число вспомогательных устройств, благодаря чему обеспечивается их включение в реальную систему с использованием минимального количества дополнительных компонентов. В состав этих МК входят:

Источник: http://MirZnanii.com/a/121373/programmirovanie-mikrokontrollerov

Введение в курс «Программирование микроконтроллеров»

Привет начинающим электронщикам. Перед вами статья-введение в рубрику «программирование микроконтроллеров» (для сокращения в дальнейшем будем использовать МК) . Эта рубрика будет знакомить вас с азами программирования таких МК, как AVR-ки и PIC-и.

Читайте также:  Преподаватель компьютерных/it курсов, программирования, информатики, робототехники

Существует несколько способов начать программировать МК:

Можно купить готовую плату Arduino «Андурино» (в плате используется МК ATmega328)

или купить «камень» — микроконтроллер (AVRили PIC)

В этом случаем вам будет необходим программатор (в зависимости от купленного МК)

После того, как вы определитесь, что больше по душе: Андурино или «камушек» понадобится приобрести макетную плату ( с проводами переходниками – джамперами). На фото вместе с макеткой и джамперами показан блок питания.

Светодиоды и резисторы 220 Ом (на начальном этапе этого будет достаточно);

Теперь по порядку:

Плата Андурино – кусок текстолита синего цвета (других не встречал) на котором смонтирован МК. Плата снабжена минимально необходимым набором для нормальной работы МК (индикация, стабилизатор питания, кварцевый резонатор (для тактирования МК), память и т. д.). Стоит порядка от 10 до 50 долларов.

Макетная плата – кусок белого пластика с множеством небольших отверстий. Стоимость 5-10 долларов.

По бокам «+» и «-» — это линии питания.

5 последовательных отверстий (например 1 a b c d e) – одна группа выводов. НЕ ПОДКЛЮЧАТЬ ПИТАНИЕ «+» и «-» в одну группу выводов напрямую, без радиоэлементов (может возникнуть опасность возгорания).

«джамперы» — провода со штырями на концах или гнездами.

Светодиоды – это думаю знаете) Стоимость до 1 доллара.

Резисторы – нужны для того, чтобы вы не попалили светодиоды. Стоимость до 1 доллара.

«Камень» AVR или PIC. Тут все понятно. Стоит от 1 доллара.

Программатор – это устройство (плата), что выполняет запись/считывания информации с памяти МК. Стоимость 5-10 долларов

Вы можете спросить, так что же всё таки покупать: Андурино или микроконтроллер. Давайте разберемся. Кстати сразу отмечу – для начала мы познакомимся с МК AVR, ПИКи будут потом)

Плюсы АНДУРИНО:

  • Его проще программировать;
  • В любом радиомагазине вы сможет найти большое количество дешевых устройств (разные датчики контроля и т.д), которые без проблем будут работать с платой;
  • Безопасная «прошивка». Это вам не фьюзы в АVR выставлять. Чуть-чуть проморгал и прими мои поздравления, ты обладатель «камня» в прямом смысле этого слова;
  • На плате все выводы МК уже выведены в гнезда, в которые устанавливаются джамперы;
  • Андурино — Mega, Uno, Nano- имеют конвертер USB-Serial и разъем USB для заливки программы (на языке Arduino — скетча), поэтому нет необходимости покупать программатор.
  • Питание происходит либо от USB или от внешнего источника тока.

Минусу Андурино – цена!

Важное отличие Ардуино от AVR — это разный вес написанных программ (на андурино прога будет весить больше и может так случится, что просто не запишется в память МК).  AVR имеет свои минусы —  программатор, источник питания, мощный компьютер для работы со средой программирования.

https://www.youtube.com/watch?v=FXkF2lgWMIc

Плат Андурино существует несколько видов (цена у каждой платы своя):

Arduino Uno

Плата имеет меньше выводов для подключения периферийных устройств, чем Мега. На платах UNO и Mega распаяны стабилизаторы питания, что позволяют запитывать плату от батарейки 9В, либо от блока питания.

Arduino Nano

Проще некуда)).

Arduino Mega

Приставка даёт понять разработчику, что плата самая мощная.

За Pro Mini рассказывать не буду. Кому интересно могут почитать отдельно. Скажу только: ей нужен программатор USB-Serial и придется посидеть с паяльником, чтобы впаять гребенки штырьков, с помощью которых плата будет подключаться к макетной плате.

Среда программирования Arduino. Простая программа ничего лишнего нет. За неё поговорим отдельно в следующих статьях.

Для статьи-введения думаю достаточно. Спасибо за внимание. Продолжение следует.

Картотека программирования

Источник: http://mozgochiny.ru/electronics-2/vvedenie-v-kurs-programmirovanie-mikrokontrollerov/

Программирование микроконтроллеров

Микропроцессором называется программно-управляемое устройство, осуществляющее процесс обработки цифровой информации и управление им.

Микропроцессор реализуется в виде большой (БИС) или сверхбольшой (СБИС) интегральной микросхемы. Микропроцессор выполняет роль процессора в цифровых системах различного назначения.

Главной особенностью микропроцессора является возможность программирования логики работы.

Микроконтроллер (MCU) – микросхема, предназначенная для управления электронными устройствами. Типичный микроконтроллер сочетает в себе функции процессора и периферийных устройств, может содержать ОЗУ и ПЗУ.

По сути, это однокристальный компьютер, способный выполнять простые задачи.

Использование одной микросхемы, вместо целого набора, как в случае обычных процессоров, применяемых в персональных компьютерах, значительно снижает размеры, энергопотребление и стоимость устройств, построенных на базе микроконтроллеров.

Микропроцессорная система (МПС) представляет собой функционально законченное изделие, состоящее из одного или нескольких устройств, главным образом микропроцессорных: микропроцессора и/или микроконтроллера.

Микропроцессорное устройство (МПУ) представляет собой функционально и конструктивно законченное изделие, состоящее из нескольких микросхем, в состав которых входит микропроцессор; оно предназначено для выполнения определенного набора функций: получение, обработка, передача, преобразование информации и управление.

Основные преимущества микропроцессорных систем по сравнению с цифровыми системами на «жесткой логике».

  • Многофункциональность: большее количество функций может быть реализовано на одной элементной базе.
  • Гибкость: возможность исправления и модификации программы микропроцессора для реализации различных режимов работы системы.
  • Компактность: миниатюрные габариты микросхем и уменьшения их количества по сравнению с реализацией на «жесткой логике» позволяют уменьшить габариты устройств.
  • Повышение помехоустойчивости: меньшее количество соединительных проводников способствует повышению надежности устройств.
  • Производительность: возможность применения больших рабочих частот и более сложных алгоритмов обработки информации.
  • Защита информации: возможность защитить программу микропроцессора от считывания позволяет защитить авторские права разработчиков.

Хотя микропроцессор является универсальным средством для цифровой обработки информации, однако отдельные области применения требуют реализации определенных специфических вариантов их структуры и архитектуры. Поэтому по функциональному признаку выделяются два класса: микропроцессоры общего назначения и специализированные микропроцессоры.

Среди специализированных микропроцессоров наиболее широкое распространение получили микроконтроллеры, предназначенные для выполнения функций управления различными объектами, и цифровые сигнальные процессоры (DSP – Digital Signal Processor), которые ориентированы на реализацию процедур, обеспечивающих необходимое преобразование аналоговых сигналов, представленных в цифровой форме.

Неполный список периферии, которая может присутствовать в микроконтроллерах, включает в себя:

  • различные интерфейсы ввода-вывода, такие как UART, I²C, SPI, CAN, USB, ETHERNET;
  • аналого-цифровые и цифро-аналоговые преобразователи;
  • компараторы;
  • широтно-импульсные модуляторы;
  • таймеры-счетчики;
  • генератор тактовой частоты;
  • контроллеры дисплеев и клавиатур;
  • массивы встроенной флэш-памяти.

Идея размещения на одном кристалле микропроцессора и периферийных устройств принадлежит инженерам М. Кочрену и Г. Буну, сотрудникам Texas Instruments.

Первым микроконтроллером был 4-х разрядный TMS1000 от Texas Instruments, который содержал ОЗУ (32 байта), ПЗУ (1 кбайт), часы и поддержку ввода-вывода. Выпущенный в 1972 году, он имел новую по тем временам возможность – добавление новых инструкций.

В 1976 году (через 5 лет после создания первого микропроцессора) на свет появился первый микроконтроллер фирмы Intel, получивший имя 8048.

Помимо центрального процессора, на кристалле находились 1 килобайт памяти программ, 64 байта памяти данных, два восьмибитных таймера, генератор часов и 27 линий портов ввода-вывода. Микроконтроллеры семейства 8048 использовались в игровых консольных приставках Magnavox Odyssey, в клавиатурах первых IBM PC и в ряде других устройств.

На сегодняшний день среди крупных производителей микроконтроллеров следовало бы упомянуть Atmel, Microchip, ST Microelectronics, Texas Instruments, Freescale Semiconductor, NXP и др.

Источник: https://prog-cpp.ru/micro-prog/

Программирование микроконтроллеров avr

Всем привет! Хочу рассказать о своем USB программаторе для микроконтроллеров AVR. Данная информация очень пригодится тем, кто только начинает осваивать микроконтроллеры.

Когда я программировал свой первый контроллер для металлоискателя, то с большим трудом нашел нужную информацию, благодаря форуму. Теперь написал эту статью, чтобы упростить путь осваивания микроконтроллеров для других людей.

Собрать его сможет любой желающий, у которого есть опыт паяния smd элементов. Программатор имеет достаточно небольшие размеры – как обычная флешка.

Данный программатор позволяет прошивать любые микроконтроллеры семейства AVR. Его главная особенность в том, что для его сборки не нужно иметь программатор. Это потому, что схема основана на микроконтроллере AT90USB162, а он в свою очередь, может быть прошит без программатора, с помощью программы FLIP, благодаря встроенному буатлодеру. 

Когда вы собрали плату данного устройства, не обходимо скачать программу FLIP. Далее проводим следующие действия:

  1. выбираем AT90USB162 (Device->Select);
  2. открываем usb порт (Settings->Communication->USB);
  3. открываем прошивку (File->Load HEX File…);
  4. нажимаем Run (отмечены Erase, Program, Verify).

И наш программатор готов к использованию. Но без установки драйверов, программатор работать не будет. Драйвера подойдут, только те, которые идут вместе с программой AVR Studio. Я использую четвертую версию данной программы, так как её интерфейс наиболее удобен и прост для пользователя. Первым делом скачиваем и устанавливаем AVR Studio 4 с официального сайта Atmel.

Установка очень проста: соглашаемся с правилами пользования и дальше нажимаем кнопку next. После установки самой программы, на ваш компьютер будет предложено установить драйвера для программаторов, с этим ОБЯЗАТЕЛЬНО нужно согласиться, иначе программаторы не будут работать. 

Далее нужно вставить программатор в компьютер и проверить правильно ли установились драйвера. Для этого заходим в диспетчер устройств(Мой компьютер – Свойства – Диспетчер устройств).

Как видим, компьютер не распознает наш программатор. Чтобы он определял устройство, как программатор, нужно указать путь к драйверам. Для этого нажимаем правой клавишей мыши по нашему устройству и выбираем пункт – Обновить драйверы.

Затем выбираем пункт – поиск драйверов на компьютере – Выбор из установленных.

В появившемся окне выбираем наш драйвер, который установился с AVR studio.

Далее нужно выбрать модель программатора и нажать кнопку «Далее»:

На этом этапе, если у вас включена функция проверки драйверов, может появиться вот такое окно:

(Выбираем второй пункт)

Если вы сделали всё так, как написано, то у вас появиться следующее:

И программатор будет правильно определяться:

На этом этап установки программного обеспечения закончен, можно переходить к практике.

Подключение контроллера AVR к ПК

Подключаем к нашему программатору микроконтроллер. Я это сделал с помощью проводов:

Также не забываем присоединить кварцевый резонатор с двумя керамическими конденсаторами на 22 пФ, если это нужно. (В большинстве случаев это необходимо).

Работа с программой AVR Studio

Когда аппаратная часть готова, переходим к программной. Открываем программу AVR Studio. Сначала нужно выбрать программатор. Для этого нажимаем на кнопку:

Выбираем порт и программатор и нажимаем Connect.

Появиться следующее окно:

Это главное окно, в котором вы должны выбрать микроконтроллер и загрузить файл прошивки, а также установить фьюз-биты и другое.

Для выбора микроконтроллера, есть выпадающий список:

Фьюз биты устанавливаются на вкладке Fuses, на вкладке Program вы загружаете файлы прошивки:

Как вы могли догадаться, кнопка Erase Device – предназначена для очистки памяти контроллера.

Как вы можете заметить на моем скриншоте, поля для выбора прошивки не активны, это связано с тем, что я не подключил микроконтроллер.

При установке фьюз-битов, не убирайте галочку возле SPIEN, это очень ВАЖНО! При программировании проверьте, подключен ли кварцевый резонатор, это также очень важно, иначе ваш контроллер будет не пригоден для дальнейшего программирования. На этом всё. С вами был Кирилл.

   Форум по МК

Источник: http://radioskot.ru/publ/mk/programmirovanie_mikrokontrollerov_avr/9-1-0-1375

Ссылка на основную публикацию