Федеральное агентство по образованию

Санкт-Петербургский государственный

электротехнический университет «ЛЭТИ»

Кафедра ВТ

Реферат № 6

по дисциплине

«Микропроцессорные системы»

на тему

«Программное обеспечение встроенных МПС»

Выполнил:

Группа:

Санкт-Петербург

2013

Для работы с МПС требуется программное обеспечение, которое разделятся на системное и прикладное.

Программное обеспечение

Системное ПО - это набор программных средств разработки программ для МК, в своей сути это инструментарий. Данное ПО исполняется на более мощных компьютерах и эмулирует систему команд МК с помощью своих инструкций. Современные средства собраны в большие среды разработки, которые предоставляют много функций.

Прикладное ПО – это управляющие программы, которые зашиваются в ПЗУ микроконтроллера. Данное ПО разрабатывает сам разработчик МК.

МК традиционно делятся на 3 группы:

• универсальные

• сигнальные

• микроконтроллеры

Характерные черты МК, которые определяют специфику разработки прикладного ПО, определяются следующими утверждениями:

• незначительная емкость памяти (универсальные МП);

• незначительное количество памяти данных и программ;

• физическое и логическое разделение памяти на ПЗУ и ОЗУ;

• упрощенная система команд;

• простые методы адресации;

• специфическая организация системы ввода-вывода.

Все это отражается на алгоритме работы устройства, на работе ассемблера и на функционировании отладочных устройств.

Проектирование мк

При проектировании контроллеров приходится решать одну из самых сложных задач разработки, а именно задачу опти­мального распределения функций контроллера между аппаратными сред­ствами и программным обеспечением. Решение этой задачи осложняется тем, что взаимосвязь и взаимовлияние аппаратных средств и программно­го обеспечения в микропроцессорной технике претерпевают динамичные изменения. В начале развития МП-техники определяющим было правило, в соответствии с которым аппаратурные средства обеспечивали произво­дительность системы, а программное обеспечение - дешевизну изделия. В настоящее время это правило претерпевает серьезную корректировку. Так как МК представляет собой стандартный, массовый и относительно недо­рогой микроэлектронный прибор, конкретное назначение и функциониро­вание которого определяет сам пользователь с помощью программного обеспечения, то с ростом степени интеграции и, следовательно, функционально-логических возможностей МК резко понижается стоимость изде­лия в пересчете на выполняемую функцию. В конечном итоге это обеспе­чивает достижение высоких технико-экономических показателей изделий на МК. При этом затраты на разработку программного обеспечения изде­лия в 2 - 10 раз превышают за время жизни изделия затраты на приобре­тение и изготовление аппаратных средств.

Программирование МК - обязательная и важная функция разработчика контроллера, управляющего заданным объектом. Функционирование при­кладного ПО разрабатывается параллельно с аппаратурной частью.

Типичная структура МК-системы состоит из объекта управления, самого микроконтроллера и аппаратуры связи для систем сбора информации и исполнительных устройств.

МК непрерывно опрашивает порты ввода-вывода, генерирует в соответствии с алгоритмом, прошитым в ПЗУ, последовательности управления и т.д. Все поведение системы полностью определяется прикладной программой, которая размещена в резидентной памяти программ МК.

Цикл разработки

Весь цикл разработки рассматривается как последовательность трех фаз:

• анализ задачи и выбора аппаратурных средств;

• разработка прикладного программного обеспечения;

• согласование аппаратурных средств и ПО, а также его отладка.

Аппаратные средства

МК представляет собой логический автомат. Как правило, в его состав входит МПС, ППЗУ, ОЗУ, АЦП, схемы управления и синхронизации. Можно построить систему изначально из указанных компонентов, а можно использовать этот набор в виде одноплатного универсального программируемого контроллера.

Тут стоит отметить, что потребуется разбить требуемые функций системы на программно и аппаратно реализуемые. Большинство функций могут быть реализованы программным, либо аппаратным способом. В первом случае требуется минимальное количество дополнительных аппаратных устройств, но скорость выполнения функции может быть низкой. Во втором случае требуется использование специальных аппаратных средств, реализующих функцию, но при этом скорость выполнения функции выше, чем при программной реализации. Например, реализация арифметических операций в формате с плавающей точкой в системе может реализовываться либо в виде специальных подпрограмм, либо с использованием специального устройства - арифметического сопроцессора или специализированного устройства, реализованного на основе программируемых логических интегральных схем.

Для реализации быстрых алгоритмов фильтрации, преобразования Фурье, вычисления сверток, разностных уравнений могут применяться специализированные сигнальные процессоры (DSP), что обеспечит при необходимости высокую скорость обработки измеренной информации.

Прикладное ПО

В условиях быстро дешевеющей памяти изменились стиль и тех­нология разработки программ. Теперь экономят не на памяти системы, а на времени разработчики ПО. Это позволяет сократить сроки разработки изделия и трудозатраты.

Фаза разработки программного обеспечения разбивается на два различных этапа:

• от постановки задачи к исходной программе;

• от исходной программы к исполнительному коду.

Второй этап разработки программного обеспечения считается самым легким.

Цель данного этапа - получение машинных кодов прикладных программ, работающих в МК. Этот этап разработки прикладного программного обеспечения легко под­дается формализации и поддержан всей мощью системного ПО МК, направленного на автоматизацию процесса получения прикладных программ. В состав средств системного программного обес­печения входят компиляторы с различных алгоритмических языков высокого уровня, ассемблеры, редакторы текстов, программы-отладчики, программы-документаторы и т. д. Так как имеются только "голый" МК, то выполнять отладку разрабатываемого прикладного программного обеспечения на нем невозможно. Это из-за отсутствия средств ввода-вывода, ОЗУ большой емкости и операционной системы. Следовательно, нужно обращаться к средствам вычислительной техники для выполнения всех формализуемых стадий разработки: трансляции, редактирования, отладки, загрузки объектных кодов в программируемую постоянную память МК. Средства автоматизации разработки ПО сейчас широко распространены и существуют как в среде операционных систем микро-ЭВМ, так и в Windows для персональных компьютеров.

Первый этап сильно отличается от второго т.к. он практические не поддается формализации и следовательно не может быть автоматизирован. Проектная работа здесь носит творческий характер и изобилует решениями, продиктованными конъюнктурными соображениями. Именно на этом этапе сталкиваются с наибольшим количеством трудностей. Качество прикладного программного обеспечения всецело зависит от уровня решений, которые были приняты на данном этапе.