Что такое встроенное системное программирование и его языки

Система - это совокупность нескольких единиц, собранных вместе для работы в соответствии с данными инструкциями. Встроенная система - это комбинация аппаратного и программного обеспечения, которая выполняет конкретную задачу в течение указанного периода (что означает, что она должна выполнять только одну конкретную задачу, например, стиральная машина). Основное преимущество использования встроенной системы в приложении состоит в том, что она может минимизировать размер и стоимость, а также повысить надежность и эффективность задачи. В этой статье рассматриваются языки встроенного программного обеспечения, встроенное системное программирование и их функции.

Компоненты встроенных систем

Ниже перечислены компоненты встроенных систем

• Встроенное оборудование: Микроконтроллер - это сердце встроенной системы, где несколько периферийных устройств подключены к встроенному оборудованию для связи.
• Встроенные RTO: Встроенная операционная система реального времени используется для выполнения всех сложных операций.
• Драйверы устройств: Он действует как мост между операционными системами и периферийными устройствами.
• Коммуникационные стеки: Он используется для связи с внешними устройствами.
• Встроенные приложения: Он выполняет стандартную функцию встроенного устройства.

Встроенное программное обеспечение

Встроенное программное обеспечение или встроенное системное программирование - это компьютерное программное обеспечение, которое используется для управления устройствами путем предоставления набора инструкций. Это также называется прошивкой, различные устройства с различными функциями могут быть запрограммированы с использованием встроенного программного обеспечения, поддерживая конструктивные ограничения (например, ограничения времени отклика, строгие сроки и обработанные данные) и сохраняя окончательные данные в памяти (Ram / Rom).

Программное обеспечение управляется или запускается через машинный интерфейс. Встроенное программное обеспечение встроено во всю электронику, такую ​​как автомобили, телефоны, роботы, системы безопасности и т. Д., Которое легко запускается на 8-битном микроконтроллере с использованием памяти до нескольких КБ. Он помогает в обработке сложных операций и определяет структуру точных вычислений.

Языки встроенного системного программирования

Встроенное программное обеспечение использует операционную систему, которая представляет собой операционную систему реального времени, которая выполняет несколько задач одновременно. Встроенные программы программируются с использованием языков C / C ++, Phyton и Java Scripts и обрабатываются в операционных системах, таких как ОС Linux, VxWorks, Fusion RTOS, Nucleus RTOS, micro C / OS, OSE и т. Д. Выбор языка программирования играет важную роль. жизненно важная роль в разработке встроенного программного обеспечения, которая основана на определенных факторах, как показано ниже,

• Размер :Объем памяти, необходимый программе, играет важную роль, поскольку встроенные процессоры (микроконтроллеры) имеют определенный объем ПЗУ (постоянная память для чтения) в зависимости от приложения.
• Скорость :Скорость выполнения программы должна быть высокой.
• Переносимость: С помощью одной программы можно скомпилировать разные процессоры.
• Реализация затруднена
• Техническое обслуживание затруднено.

Программирование встроенной системы на языке ассемблера

Программирование встроенной системы на языке ассемблера (ввод) и преобразование его в язык машинного уровня (вывод) с помощью ассемблера можно объяснить с помощью следующего примера, в котором мы выполняем сложение двух чисел с использованием двух отдельных регистров и сохранение результата в регистре вывода.

Ввод

ЗДЕСЬ:MOV R0, # 01H

MOV # 1, # 02H

MOV A, R0

ДОБАВИТЬ A, R1

MOV P0, A

УКАЗАТЬ ЗДЕСЬ

Вывод

Операнд кода операции адреса

0000 78 01
0002 79 02
0004 E8 -
0005 29 -
0006 F5 80
0008 80 00

Ассемблерный код используется для разработки эффективного кода с точки зрения размера и скорости. Разработка более крупного кода на языке ассемблера становится сложной, что может привести к увеличению затрат на разработку программного обеспечения, а переносимость кода отсутствует. Следовательно, чтобы преодолеть этот недостаток, мы используем язык высокого уровня, такой как встроенный C.

О C, C ++, Java и встроенном C

Программирование на C

Язык C - это структурно-ориентированный язык, разработанный Деннисом Ричи. Он обеспечивает меньший доступ к памяти с помощью простого компилятора и эффективно доставляет данные в соответствии с машинными инструкциями. Они применимы в широком диапазоне от встраиваемых систем до суперкомпьютеров.

Встроенный C

Embedded C - это расширение языка C, которое используется для разработки встроенных систем. Синтаксис аналогичен языку C (например, основная функция, объявление функций, объявление типов данных, циклы и т. Д.). Основное различие между встроенным языком C и стандартным языком C - это адресация ввода-вывода оборудования, операции с фиксированной точкой и обработка адресных пространств.

Использование C во встроенной системе благодаря следующим преимуществам

• Это небольшая программа, которую легко изучить, понять и отладить.
• Все компиляторы C совместимы со всеми встраиваемыми устройствами.
• Это не зависит от процессора (то есть не зависит от конкретного микропроцессора или микроконтроллера).
• В языке C используется комбинация языка ассемблера и функций языка высокого уровня.
• Это довольно эффективно, надежнее, гибче и легче переносится между разными платформами.
• Программы, разработанные на C, легче понять, отладить и поддерживать.

Сравнение с другим языком высокого уровня. C предлагает большую гибкость, поскольку это относительно небольшой структурно-ориентированный язык, поддерживающий низкоуровневые побитовые манипуляции с данными.

C ++

Объектно-ориентированный язык, такой как C ++, не является обязательным для разработки эффективных программ в исследовательских средах с ограничениями, таких как встроенные устройства. Виртуальные функции и обработка исключений C ++ - это некоторые особенности, которые неэффективны с точки зрения пространства и скорости системы.

JAVA

Встроенная система может быть запрограммирована на языке JAVA с использованием виртуальной машины JAVA (JVM), которая обращается к большому количеству ресурсов. Он в первую очередь находит применение в высокопроизводительных приложениях (например, в мобильных телефонах) и предлагает переносимость между системами для обработки приложений. Это не рекомендуется для небольших встраиваемых устройств.

Встроенная архитектура программирования на C и пример

Встроенную архитектуру программирования C можно понять на примере использования микроконтроллеров 8051, где его функция - мигать светодиодной лампочкой, подключенной к PORT1 контроллера и компилятора. используется компилятор Keil C. Ниже приведен код мигания светодиода.

# include // директива препроцессора
Void delay (int) // объявление функции задержки
Void main (void ) // Основная функция
{
P1 =0x00; // порт 1 выключен, поэтому индикатор не горит и сохраняется в reg51.h
while (1) // бесконечный цикл
{
P1 =OxFF; //// порт 1 горит, поэтому горит светодиод
delay (1000); // назначаем задержку
P1 =0X00; // порт 1 выключен
delay (1000);
}
}
Пустая задержка (int d) // назначение функции задержки
{
unsigned int i =0; // переменные назначаются локально
for (; d> 0; d-)
{
for (i =250; i> 0; i–);
for (i =248; i> 0; i–);
}
}

Преимущества

Ниже приведены преимущества встроенного программного обеспечения

• Загрузка данных происходит быстрее
• Стоимость низкая
• Использует меньше ресурсов.

Недостатки

Ниже перечислены недостатки встроенного программного обеспечения.

• Обновление сложно
• Каждый раз при возникновении проблем требуется сброс настроек.
• Масштабируемость для малых значений затруднена.

Приложения

Ниже приведены приложения встроенного программного обеспечения

• Банковское дело
• Автомобили
• Бытовая техника
• Автомобиль
• Ракеты и т. д.

Часто задаваемые вопросы

1). Что такое встроенное программное обеспечение?

Встроенное программное обеспечение или встроенное системное программирование - это компьютерное программное обеспечение, которое используется для управления устройствами с помощью инструкций.

2). Какие программы используются во встроенном системном программном обеспечении?

Программное обеспечение встроенной системы запрограммировано на C или C ++, Phyton и Java Scripts.

3). В чем разница между встроенными системами и обычной системой?

Встроенная система - это комбинация аппаратного и программного обеспечения, разработанная для определенной цели. Процессы обрабатываются последовательно. В то время как обычный процессор - это ОС реального времени RTO, он необходим там, где требуется параллельное выполнение.

4). Какие бывают типы встроенных систем?

Встроенные системы делятся на две категории

• В зависимости от производительности и функциональных требований они дополнительно классифицируются как работающие в режиме реального времени, автономные, сетевые, мобильные.
• В зависимости от производительности микроконтроллера они классифицируются как мелкие, средние и сложные.

5). Основные приложения встроенной системы

Основными приложениями встроенной системы являются

• Стиральная машина
• Цифровые камеры
• Музыкальный проигрыватель и т. д.

Встроенная система - это комбинация аппаратного и программного обеспечения. Во встроенных системах разные языки программирования используются для разных целей, например, для управления производительностью машин или компьютеров. В настоящее время у программиста компьютера есть несколько вариантов выбора этих языков, однако между языками программирования есть различные различия. Если встроенные программы запрограммированы на C или C ++, Phyton и Java Scripts. Они работают на ОС Linux, micro C / OS, QNX и т. Д. Язык C является основным языком для написания встроенных программных кодов. Таким образом, это обзор встроенного программного обеспечения и его архитектуры, объясненный с помощью программы.