МАТЕМАТИЧНЕ ТА ЛІНГВІСТИЧНЕ ЗАБЕЗПЕЧЕННЯ АВТОМАТИЗАЦІЇ НАПИСАННЯ ПРОГРАМ ВОСЬМИРОЗРЯДНИХ МІКРОКОНТРОЛЕРІВ

summary

ОСНОВНИЙ ЗМІСТ РОБОТИ

У вступі обґрунтована актуальність проблеми розробки методів та підходів з автоматизації процесу написання програм восьмирозрядних мікроконтролерів при проектуванні пристроїв на їх основі. Надається структура роботи, відомості про публікації, апробацію та впровадження результатів роботи.

У першому розділі здійснено аналіз та класифікацію радіоелектронних пристроїв на основі мікроконтролерів по типу вхідних і вихідних сигналів. У розділі також проведено аналіз існуючих САПР, які використовуються для розробки та відлагодження систем на основі мікроконтроллерів та проаналізовано характеристики, що повинні мати САПР для забезпечення повного процесу автоматизації проектування. Показано, що на сьогодні жодна з САПР не задовольняє сформульваним вимогам стосовно повного переліку можливостей. Автоматизоване складання алгоритму програми та автоматизований вибір мікроконтролера в сучасних САПР не присутні, насамперед через відсутність нормальної методики задавання вхідних даних щодо роботи пристрою, який треба розробити.

Проведено порівняльну характеристику програм розробки й налагодження програм на основі мікроконтролерів. З аналізу видно, що незважаючи на велику розмаїтність засобів розроблення й налагодження програмного забезпечення для мікроконтролерів, всі вони мають один істотний недолік – кожний з них, в основному, розрахований тільки на окремий вид мікроконтролерів з певною структурою й системою команд.

Проведено аналіз структур файлів даних існуючих САПР (файлів, що зберігають опис мікроконтролерів, периферійних пристроїв, що входять до складу мікроконтролерів, системи команд процесорів) найпоширеніших САПР по роботі з мікроконтролерами. Як приклади обрано САПР MPLAB, AVR Studio і UMPS, оскільки вони найчастіше використовуються при розробці та налагодженні програм. Аналіз показав в кожному з проаналізованих САПР наявність недоліків у побудові файлів опису мікроконтролерів.

Далі у розділі проаналізовано методи та засоби автоматизації розроблення програм. Є спроби створити універсальні процедурно-орієнтовані мови, що поєднують в собі можливості вирішення більшості класів завдань. Це мови ПЛ/1, СИМУЛА-67, АЛГОЛ-68. В даний час, незважаючи на безсумнівні їх переваги, практичне застосування цих мов обмежено через труднощі оволодіння ними і складнощі в розробці трансляторів.

Проблемно-орієнтовані мови призначені для опису системи завдань з певної проблеми. Однак, не дивлячись на досить солідний арсенал існуючих проблемно- та процедурно-орієнтованих мов, що дають змогу скоротити програмний код при введені його програмістом, всі вони мають наступні недоліки: кожна з наведених мов спеціалізується в своїй окремій задачі чи окремій області знань; жодна з мов не передбачає можливості врахування впливу програмного коду на апаратне забезпечення, яке включає в себе мікроконтролер, як цілісна програмно-апаратна система; усі ці мови створювались для використання на ПЕОМ та працюють або безпосередньо з процесором, не враховуючи периферії, або зі стандартним набором периферійних пристроїв, що наявний в кожному ПЕОМ.

До засобів автоматизації програмування належать також програми-транслятори, які автоматично перетворюють мовні описи алгоритмів в робочі програми на мові команд конкретної ЕОМ. Однак транслятори не в змозі виявити помилки алгоритму, які при правильному синтаксисі програми мають змістовний математичний характер.

Існує багато програмних засобів, за допомогою яких можна представити програмний код у вигляді блок-схеми алгоритмів, але, знов таки, в них є істотний недолік, вони не дають змогу працювати з периферією мікроконтролерів.

Проведено також аналіз математичних методів автоматизації створення програм та теорій побудови програмних систем, таких як алгебра алгоритміки, теоретико-модельні семантики та мережі Петрі, однак їх аналіз показав неможливість або складність при використанні для автоматизації процесу написання програм мікроконтролерів.

Загалом треба зазначити, що не дивлячись на наявність достатньої кількості методів та засобів автоматизації створення програм вони або не дають змогу враховувати особливості апаратної частини мікроконтролерів, або мають дуже складний механізм роботи, а отже підходять лише для мікропроцесорних систем, що не мають вбудованої периферії.

Далі у розділі розглянуто основні проблеми, що виникають при розробленні систем на основі мікроконтролерів та проведена класифікація, що в свою чергу дає змогу визначити основні напрямки подальших розробок спеціалізованих систем автоматизації націлених на проектування пристроїв на основі мікроконтролерів.

Проаналізовані проблеми ще раз вказують на гостру необхідність використання автоматизації створення програм мікроконтролерів, що дасть змогу частково або повністю їх вирішити.

Перший розділ закінчується формулюванням мети дисертаційної роботи і задач дослідження.

У другому розділі розроблено математичну модель мікроконтролерів різних типів для створення загальної методики написання программ. Для цього проведено декомпозицію задачі автоматизованого програмування на шість основних етапів.

Проведено аналіз структур восьмирозрядних мікроконтролерів та основних конструктивних модулів провідних фірм виробників мікроконтролерів, з якого видно, що всі розглянуті сімейства восьмирозрядних мікроконтролерів мають у своєму складі стандартизовані периферійні модулі (АЦП, таймери, компаратори, контролери апаратних протоколів та тощо) і відрізняються одне від одного, як правило, їх набором, складністю та структурою взаємодії.