Рябов В.Т. - Разработка и отладка программного обеспечения микропроцессорной системы управления на базе однокристальных микроЭВМ

МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯДоц., к. т. н. В. Т. РябовМетодические указанияпо лабораторным работам«Разработка и отладка программногообеспечения микропроцессорной системыуправления на базе однокристальныхмикроЭВМ»2015 г.Факультет «Машиностроительные Технологии»Кафедра «Электронные технологии в машиностроении (МТ11)»Курс «Системы автоматического управления технологическим оборудованием»Доц., к.

т. н. В. Т. Рябов Методические указания к лабораторным работам«Разработка и отладка программного обеспечения микропроцессорной системы управленияна базе однокристальных микроЭВМ». Самиздат лаб. САУ каф. МТ11, 2009 г.Редакция 28.03.09.Пока не рассмотрено методической комиссией факультета МТ2015 г.-2-ВВЕДЕНИЕ........................................................................................................................................41. СПОСОБЫ ОТЛАДКИ ПРОГРАММНОГО ОБЕСПЕЧЕНИЯ.

........................................52. ПРАВИЛА НАПИСАНИЯ ПРОГРАММ НА ЯЗЫКЕ АССЕМБЛЕР ...............................73. СИСТЕМА КОМАНД ОМЭВМ К1816ВЕ51 ...........................................................................74. ОСНОВЫ РАБОТЫ С АППАРАТНО-ПРОГРАММНЫМ ЭМУЛЯТОРОМ Е-52 .........84.1 РАБОТА С ОКНАМИ РАЗЛИЧНЫХ ТИПОВ. ......................................................................................................94.1.1 Окно программирования на ассемблере ...........................................................................94.1.2. Окна периферийных устройств .....................................................................................104.1.3. Окно службы времени выполнения программы. ...........................................................104.2 ТОЧКИ ОСТАНОВА ПРОГРАММЫ ...................................................................................................................104.3.

НАЗНАЧЕНИЕ ФУНКЦИОНАЛЬНЫХ КЛАВИШ ............................................................................................114.4 ИСПОЛЬЗОВАНИЕ МАНИПУЛЯТОРА «МЫШЬ» ...........................................................................................125. СОСТАВ И РЕКОМЕНДАЦИИ ПО РАЗРАБОТКЕ ПРОГРАММНОГООБЕСПЕЧЕНИЯ ЛОКАЛЬНЫХ МИКРОКОНТРОЛЛЕРОВ .............................................135.1. ТРЕБОВАНИЯ К ПРОГРАММНОМУ ОБЕСПЕЧЕНИЮ МИКРОКОНТРОЛЛЕРОВ ......................................135.2. ПРОГРАММА ПРОСТОГО ДИСПЕТЧЕРА ПРОЦЕССОВ ДЛЯ MCS-51. ....................................................146. ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА «НАСТРОЙКА И ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ДИСПЕТЧЕРАПРОЦЕССОВ» ................................................................................................................................206.1.

ДИСПЕТЧЕР ПРОЦЕССОВ. КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ АРХИТЕКТУРЫ .........................................................206.2. ПРИМЕРЫ НАПИСАНИЯ ПРОГРАММ. НАСТРОЙКА ДИСПЕТЧЕРА ........................................................236.3. КОМПИЛЯЦИЯ ПРОГРАММЫ. ........................................................................................................................247. ЗАДАНИЕ НА ЛАБОРАТОРНУЮ РАБОТУ №1 "ОТЛАДКА ДИСПЕТЧЕРАПРОЦЕССОВ" ................................................................................................................................268. УСТРОЙСТВО И ПРИНЦИП РАБОТЫ ШАГОВОГО ДВИГАТЕЛЯ .........................279.

ПРОГРАММНОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ УПРАВЛЕНИЯ ШД .............................................309.1. ПРОГРАММА ДВУХФАЗНОГО ВРАЩЕНИЯ ШАГОВОГО ДВИГАТЕЛЯ ....................................................309.2. ПРОГРАММА ОПРОСА КНОПОК И УПРАВЛЕНИЯ ШАГОВЫМ ДВИГАТЕЛЕМ ......................................3210. ЗАДАНИЕ НА ЛАБОРАТОРНУЮ РАБОТУ №2 "ПРОГРАММНОЕОБЕСПЕЧЕНИЕ УПРАВЛЕНИЯ ШАГОВЫМ ДВИГАТЕЛЕМ. .......................................34ПРИЛОЖЕНИЕ..............................................................................................................................35П1. СИСТЕМА КОМАНД МИКРОКОНТРОЛЛЕРОВ СЕМЕЙСТВА MCS-51. ..........................................35П2.

ДИСПЕТЧЕР ПРОЦЕССОВ. ПРОКОММЕНТИРОВАННЫЙ КОД ПРОГРАММЫ ..............................38СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ ..................................................................40-3-ВВЕДЕНИЕРазработка и отладка программного обеспечения (ПО) является одним из самых трудоемких и ответственных этапов. Ее начинают с формального описания работы управляемогообъекта или системы, при этом используют в зависимости от степени сложности следующиеметоды: циклограммы, автоматные графы, блок-схемы алгоритмов, ориентированные науниверсальные или специальные языки программирования.Особенностью программного обеспечения является привязка его работы к, так называемому, «жесткому реальному времени».

Термин «жесткое реальное время» означает, что контроллер должен выполнять свои действия строго в предписанные моменты.Структурно управляющая программа представляет из себя некий универсальный диспетчер процессов, основной задачей которого является запуск набора синхроквантов, интерквантов и экстраквантов пользователя, собственно и представляющего из себя пользовательскую управляющую программу, заставляющую объект работать предписанным ему образом.Синхрокванты запускаются через предписанные интервалы времени.

Например: выполнять шаг шагового двигателя каждые 10 миллисекунд,или: каждую секунду измерять фактическую температуру печи Тф, рассчитывать заданную температуру Тз и рассогласование Тф - Тз, по рассогласованию рассчитать управляющее воздействие (включить или отключить нагреватель), подать управляющее воздействие на блок энергообеспечения.Интеркванты запускаются диспетчером в соответствии с их приоритетом при наступлении предписанного внешнего события, например, при появлении единицы на выводе портаР1.1, экстракванты запускаются при наступлении предписанного внешнего события вне очереди и используются обычно для отработки аварийных ситуаций.

Их обычно пишут, какподпрограмму обработки прерывания, возникающего при наступлении внешнего события.Кванты управляющей программы пишут обычно как функции диспетчера на языке С илиподпрограммы диспетчера на Ассемблере.Язык С или РАSСАL применяют для описания сложных алгоритмов в системах, где нетжесткого ограничения в объемах памяти и быстродействия. Язык Ассемблер по своемууровню близок к машинным кодам и поэтому эффективен при реализации несложных алгоритмов. Его используют в системах, где существенно ограничен объем памяти и быстродействие.

Существенным преимуществом Ассемблера является возможность активного управления распределением собственно кода управляющей программы и переменных в памятимикроконтроллера. Коды программы и константы можно разместить в РПЗУ, ответственныепеременные – в энергонезависимом ОЗУ, содержимое которого сохраняется при выключении питания, в том числе и несанкционированного. Ряд локальных переменных, содержимоекоторых нет необходимости сохранять при выключении, можно разместить в обычном ОЗУмикроконтроллера.После разработки программы на одном из алгоритмических языков переходят к следующему шагу - исправлению синтаксических ошибок и получению текста программы - в загрузочных кодах. На этом шаге используют программные средства автоматизации – кросcсредства, работающие на инструментальной ЭВМ.

В качестве инструментальной ЭВМ используют обычно офисный РС компьютер. К кросс-средствам на этом шаге относятся:а) для Ассемблера: кросс-Ассемблер (ассемблер, работающей не на микроконтроллере,на который он ориентирован, а на инструментальной машине); редактор связей; библиотекиязыка Ассемблер.б) для языка С: транслятор с языка С на Ассемблер; библиотеки С; кросс-Ассемблер; редактор связей.Транслятор языка высокого уровня позволяет преобразовать программу, написанную нанем (файлы с расширением *.С, *.РАS и др.) в программу на языке Ассемблер (файлы с расширением *.АSМ).

Кросс-Ассемблер переводит программу с языка Ассемблер в объектные-4-коды микропроцессора (файлы с расширением *.ОВJ).Исполняемая программа, размещенная в памяти бывает жестко привязана к адресам.Каждый оператор по своему адресу. Особенно это необходимо, если используются переходыс абсолютной адресацией. Каждый модуль управляющей программы в объектных кодахначинается с нулевого адреса.Редактор связей используют в следующих случаях:- для объединения нескольких написанных по отдельности программ в одну;- для присоединения библиотечных подпрограмм;- для получения общего файла в загрузочном формате (файл с расширением *.НЕХ).На этапе трансляции выявляются и могут быть устранены синтаксические ошибки написания программ.Следующий шаг разработки программного обеспечения - исправление ошибок на логическом и физическом уровне.

Ошибка на логическом уровне связана с неправильным описанием логики работы объекта управления (не туда переход по условию, переполнение ячейкипамяти при расчетах и т.п.). Такие ошибки транслятор не обнаружит, найти их можно, просто проигрывая в уме выполнение программы.