Разработка алгоритма управляющей программы для устройства

Особенности разработки и отладки программ на MPLAB C для PIC24: Компилятор MPLAB C для PIC24 представляет собой эффективный программный инструмент разработки приложений для 16-битных микроконтроллеров фирмы Microchip, базирующийся на стандарте ANSI C.

Компилятор MPLAB C для PIC24 выполняет компиляцию файлов исходных текстов, создавая промежуточные ассемблерные и объектные файлы. Полученные объектные файлы затем компонуются с другими объектными файлами и библиотеками и собираются компоновщиком (линкером) в исполняемый файл программы.

Рисунок 3.1 — электрическая принципиальная схема Кроме того, объектные файлы в формате COFF или ELF можно использовать при создании библиотек, либо загрузить в отладчик среды MPLAB IDE для дальнейшего тестирования и отладки. С помощью утилиты преобразования форматов можно преобразовать COFF или ELF-файл в формат HEX-файла, пригодный для загрузки в память программ целевой системы. На практической стороне разработки. Везде, где это нужно, будет даваться краткое пояснение работы того или иного элемента языка.

Практическое знакомство с MPLAB C для PIC24 начнем с разработки и отладки простого приложения на Си для микроконтроллера PIC24FJ128GA010.

Для этого с помощью мастера приложений создадим новый проект точно так же, как это делали для программы на ассемблере. Компилятор MPLAB C для PIC24 включает средства оптимизации программ при трансляции стандартных ANSI C программ в ассемблерный код микроконтроллера PIC24.

В компилятор включены многочисленные расширения, позволяющие эффективно работать с периферийными модулями микроконтроллеров, а также дополнительные библиотеки с готовыми функциями для работы с периферией. При разработке демонстрационных программ этой книги мы будем использовать среду разработки MPLAB IDE фирмы Microchip и студенческую версию компилятора С30.

В этом разделе практические аспекты разработки программ для PIC24, в частности, отладки программ с помощью симулятора MPLAB SIM. Отладчик MPLAB SIM предоставляет намного больше возможностей для отладки и трассировки Си-программ по сравнению с приложениями на ассемблере, что позволяет успешно разрабатывать и тестировать довольно сложные приложения, написанные на языке Си. Задержка между переключениями формируется функцией Delay, а величина этой задержки определяется значением счетчика cnt в самой функции.

Поскольку мы будем выполнять отладку в программном симуляторе MPLAB SIM, то начальное значение cnt можно выбрать достаточно большим, чтобы можно было наблюдать изменения состояния бита 0 порта, А визуально. Компиляцию программы нужно выполнить в режиме Debug, а для наблюдением за состоянием порта А, вернее, его младшего бита в раскрывающемся списке окна просмотра переменных следует выбрать PORTA.

Изменения состояния бита 0 лучше всего наблюдать в режиме Animate отладчика, хотя можно запустить программу и в режиме Run, а затем остановить и запустить ее несколько раз для анализа состояния бита. Также можно использовать пошаговое выполнение программы, хотя это потребует больше времени. Это далеко не самая сложная программа, поэтому процесс отладки довольно очевиден. Намного сложнее протестировать программу, которая должна работать с внешними прерываниями или, например, с точными временными интервалами.

Методы тестирования и отладки подобных программ предполагают хорошие знания аппаратно-программной архитектуры микроконтроллера и возможностей программного симулятора MPLAB SIM. Создадим в MPLAB IDE проект, в котором приложение будет переключать тот же бит 0 порта А, но уже в обработчике прерывания Таймера 1. В микроконтроллерах PIC24 °F имеется несколько таймеров, но мы будем использовать 16-битный Таймер 1 (его часто называют таймером А-типа).

При превышении значения PR1 устанавливается флаг прерывания _T1IF, и если разрешено прерывание Таймера 1, то вызывается функция-обработчик этого прерывания. В начало этой программы включен макрос _CONFIG2, который определяет параметры источника тактового сигнала микроконтроллера. При отладке программы в симуляторе MPLAB SIM этот макрос можно не использовать, поскольку все необходимые настройки производятся в самом симуляторе.

При работе с реальным оборудованием, в зависимости от аппаратного решения, выбранного для тактирования устройства, следует правильно указать константы этого макроса. Смысл констант, используемых для настройки источника тактового сигнала, описан в заголовочном файле устройства. Программа должна переключать бит 0 порта, А в противоположное состояние каждые 3 с, для чего мы используем прерывание Таймера 1 микроконтроллера PIC24FJ128GA010. Каждые 3 с инициируется прерывание Таймера 1, и управление передается функции-обработчику _T1Interrupt.

В режиме Animate изменения состояния переменных и регистров можно наблюдать в окне просмотра переменных в процессе выполнения программы, однако следует помнить, что в этом случае программа будет выполняться далеко не в режиме реального времени. Промежуточные состояния переменных можно наблюдать, установив в определенных местах программы точки прерывания или же перейдя в пошаговый режим работы.

Еще одно замечание: точность временных интервалов в режиме Run зависит от производительности процессора персонального компьютера, его загрузки и выбранной в окне настройки тактовой частоты микроконтроллера. Тем не менее, не следует полагать, что если в отладчике установить определенную частоту процессора, то все команды программы и временные зависимости будут точно соответствовать этой частоте.

Но в любом случае, временные соотношения между интервалами выполнения команд, вызовы и обработка прерываний и т. д. будут выполняться по возможности максимально точно. Если процессор персонального компьютера загружен выполнением других программ, то отклонения от реального режима при отладке программы в режиме Run будут больше. Вернемся к отладке нашей программы.

Что же касается регистра W3, то в него помещается адрес метки J2, который зависит от настроек компилятора и компоновщика, выполняющего сборку программы.

Для разработки сложных программ намного больше возможностей предоставляет компилятор языка Си фирмы Microchip, известный под названием MPLAB C для PIC24. Весь последующий материал этой книги будет опираться на методы разработки и отладки программного обеспечения на языке Си. В следующем разделе мы коснемся основных методов разработки и отладки программного обеспечения с использованием данного компилятора.