Разработка алгоритмического обеспечения мпс.
На основании результатов анализа задачи и функциональной схемы МПС, можно выполнить:
разработку общей схемы алгоритма работы МПС в виде совокупности модулей программы;
разработку схемы продвижения данных в системе;
разработку детализированных схем отдельных процедур, выделенных на основании модульного принципа составления программ;
более детальную проработку алгоритма с учетом возможности реализации его на выбранном микропроцессоре (микроконтроллере);
внесение исправлений в общую схему и детализированные схемы алгоритмов;
распределение рабочих регистров, памяти и других компонентов микропроцессора (микроконтроллера).
Алгоритм – точно определенная процедура, предписывающая контроллеру однозначно определенные действия по преобразованию исходных данных в выходные данные. Поэтому разработка алгоритма требует точности и однозначности используемой атрибутики: символических имен переменных, подпрограмм, констант, портов ввода вывода и других элементов МПС. Используя метод декомпозиции, при котором вся задача последовательно разделяется на меньшие функциональные модули, каждый из модулей можно отдельно от других разрабатывать и отлаживать. Разработка схемы алгоритма функционального модуля программы может потребовать многократных проб, прежде чем будет определен алгоритм реализации правильной процедуры. Вне зависимости от назначения процедуры при ее разработке необходимо придерживаться следующей последовательности действий:
Определить операции, которые должен делать модуль.
Определить способ получения исходных данных модулем.
Определить необходимость в предварительной обработке исходных данных и определить метод их преобразования в выходные данные.
Провести анализ полученного результата и возможное возвращение к пункту 1 для итеративной корректировки схемы алгоритма.
Проверить работоспособность алгоритма на бумаге путем подстановки в него реальных данных.
Провести мысленный эксперимент по определению работоспособности алгоритма в реальном масштабе времени.
Разработанные алгоритмы необходимо прокомментировать и при необходимости указать нюансы функционирования, а также принятые решения в тексте пояснительной записки.
Пример разработки и представления алгоритмического обеспечения.
Общая схема алгоритма.
Общая схема позволяет в укрупненном виде представить основные компоненты алгоритмического обеспечения (модули). С ее помощью легко понять и проверить работоспособность принятых разработчиком решений. На данной схеме должны быть указаны основные события, которые определяют активизацию модулей алгоритма, а также периодичность и характер их появления. В нашем примере такими событиями являются метки времени длительности основного цикла и такты динамической индикации.
Рис. . Общая схема алгоритма
Схема «продвижения» данных в системе.
Часто для лучшего понимания процессов в МПС используют схему продвижения данных. В данном случае используется диаграмма или схема, на которой указываются структурные элементы хранения данных в МПС и последовательность «продвижения» по ним обрабатываемых данных. Пример такой схемы для отображения данных на семисегментном дисплее представлен на рис.. На рис. представлена аналогичная схема при обработке данных, принимаемых по связному интерфейсу.
Рис. . Пример схемы «продвижения» данных при использовании динамической индикации на семисегментном дисплее
Рис. . Пример схемы «продвижения» данных при получении данных по связному интерфейсу.
Использование графов (диаграмм) состояний.
Часто поведение системы удобно рассматривать и описывать с помощью диаграмм состояний. В этом случае применяются те же методики, что и при разработке управляющих автоматов. Необходимо указать возможные состояния автомата и условия переходов между ними. Применение таких диаграмм в нашем примере характерно для «алгоритма управления», где производятся расчеты управляющих сигналов в зависимости от текущего состояния автомата (управления) и совокупности входных сигналов. Это позволяет избежать циклов и получить детерминированную систему.
На рис. . показан пример отображения диаграммы состояний процедуры управления рычагами, имеющими два крайних положения «открыты» и «закрыты». Действия выполняются в зависимости от получаемых команд (или сигналов): «стоп», «открыть», «закрыть» и состояния концевых выключателей «закрыто», «открыто». Управление мотором привода производится с помощью двух реле: «направление» и «включить питание». Реле должны управляться с определенной временной задержкой (включаться и отключаться поочередно).
Рис. . Диаграмма состояний процедуры управления рычагами (пояснения в тексте).
Детализованные схемы алгоритмов отдельных процедур.
Используя общий алгоритм, производят детализацию отдельных процедур. Это позволяет подготовить базу для разработки программного обеспечения МПС. Например, в нашем примере требуют детализации следующие процедуры:
инициализация подсистем МПС
обслуживание клавиатуры
формирование видеобуфера
управление динамической индикацией
Кроме того, необходимо детализировать функции чтения входной информации, вывода данных и ожидания 100 мс. Детализация в этом случае заключается в указании конкретных команд обращения к соответствующим портам МПС.
Пример детализации модуля «инициализация подсистем МПС».
При выполнении детализации модуля необходимо указать последовательность инициализации используемых БИС, с указанием конкретных адресов и значений слов инициализации. Например, в следующем виде:
Аналогичным образом производится детализация всех необходимых модулей.