Programowanie mikrokontrolerów w języku C++

pytanie zadane 8 kwietnia 2015 w C i C++ przez marek2012r Początkujący (260 p.)

Witam.Chciałbym się nauczyć programowania mikrokontrolerów w języku C++. Czy programowanie mikrokontrolerów i programowanie na konsoli lub aplikacji okienkowych bardzo się różni od programowania uC. Z góry dziękuję za odpowiedź. Pozdrawiam.

9 odpowiedzi

odpowiedź 8 kwietnia 2015 przez MrWeb Stary wyjadacz (10,200 p.)
wybrane 8 kwietnia 2015 przez marek2012r

Najlepsza

Cześć, może nie mam dużego doświadczenia w programowaniu uC ale trochę w tym siedziałem.

Chciałbym się nauczyć programowania mikrokontrolerów w języku C++.

C++ i uC się nie łączą... Wszelkie mikroprocesory programuje się w języku C wraz ze zbiorem bibliotek dla danego urządzenia np C i ToolKit AVR do mikrokontrolerów AVR, lub biblioteki dla PIC'ów.

Co prawda istnieje kompilator C++ dla AVR ale nie obsługuje on 90% zalet C++ czyli, nie wspiera w pełni obiektówki, nie ma szablonów itd itd, i kod wynikowy jest dużo większy a to ma znaczenie szczególnie w mikrokontrolerach gdzie liczy się każdy bajt (pamięć takiego procesorka to np 8kB).

Wyjątkiem jest Arduino które działa w oparciu o mikrokontrolery AVR i wspiera obiektowy C++ ale nigdy nic nie robiłem w arduino więc nie wiem jak to jest dokładnie.

Czy programowanie mikrokontrolerów i programowanie na konsoli lub aplikacji okienkowych bardzo się różni od programowania uC

Programowanie uC prawie zawsze sprowadza się do grzebania w dokumentacji mikroprocesora by odnaleść nazwę i konfigurację odpowiedniego rejestru i jego zmianę. Czyli trochę mało ma to wspólnego z aplikacjami okienkowymi.

Np. Program dla AVR który co 1s będzie zmieniał stan diody podłączonej na pin 1 portu D może wyglądać np. tak:

#include <avr/io.h>
#include <util/delay.h>

int main(void)

{
   DDRD |= (1 << 0); //pin 1 portu D - jako WYjście
   PORTD &= ~(1 << 0); //pin 1 portu D - stan niski

   while(1)
   {
      PORTD ^= (1 << 0); //pin 1 portu D - operacja XOR
      _delay_ms(1000); //czekaj 1sec
   }
   return 0;
}

Jak widać, całość programu opiera się na przestawianiu rejestrów, ustawiłem DDRX, PORTX itd. Programowanie uC to 30% używania funkcji, 70% ustawiania rejestrów procesora i operowaniu na wnętrznościach (np timer 8bitowy)

Można oczywiście pisać pod Arduino gdzie to wszystko było by dużo ładniejsze i przyjemniejsze dla kodera ale jak już mówiłem, nie mam doświadczenia w tej platformie.

Jeśli chcesz wiedzieć coś więcej na ten temat, polecam:

http://mirekk36.blogspot.com/ - blog o programowaniu na AVR

https://www.youtube.com/user/mirekk36 - wersja wideo informacji z bloga

http://forum.atnel.pl/portal.php - możesz się ich spytać, napewno odpowiedzą ;)

komentarz 8 kwietnia 2015 przez marek2012r Początkujący (260 p.)

Aha. Ja myślałem że to jakoś trzeba sięgnąć w głąb języka C a to praktycznie tylko wystarczy znać operacje bitowe instrukcje warunkowe i tyle. Dzięki kolego za bardzo dokładną odpowiedź ;)

komentarz 8 kwietnia 2015 przez marek2012r Początkujący (260 p.)

A w tym kodzie można zamiast przesunięć typu (1 << 0) wpisywać postać szesnastkową z tymi 0xFF itp ?

komentarz 8 kwietnia 2015 przez januchoxd Nowicjusz (160 p.)
edycja 8 kwietnia 2015 przez januchoxd

oczywiście, że tak, ale daj 5 minut na zrozumienie metody wykorzystującej operatory bitowe !!! bardzo ułatwiają, przyspieszają pracę i czynią kod bardziej przejrzysty np

pisząc (1<<PB1) od razu wiesz że gmerałeś przy PB1 na uC ;)
Przykład:
Bez operatorów:

#include <avr/io.h>
#include <util/delay.h>

int main (void)    {
        DDRB = 0x20;

        while (1)
        {
            PORTB = 0x00;
            _delay_ms (1000);
            PORTB = 0x20;
            _delay_ms (1000);
        }
    }

Z operatorami:

#include <avr/io.h>
#include <avr/delay.h>

int main(void){
    DDRB |= (1<<PB5);
    PORTB |= (1<<PB5);

    while(1){
        PORTB ^= (1<<PB5); //zmień stan na PB5
        _delay(1000);
    }

}

oba programy migają diodą podłączoną do pinu uC - PB5 - takie oznaczenie znajdziesz w nocie katalogowej mikrokontrolera

Dodam jeszcze dla jasności skąd te PB5, DDRB itp się biorą - dodana bilioteka <avr/io.h> będąca elementem biblioteki avr-libgc kompilatora AVR-GCC.

Więc kiedy tylko określimy w projekcie jaki uC programujemy, biblioteka od razu wie że np PB3 to odpowiednik nóżki na mikrokontrolerze PB3.

DDRx - rejestr kierunku (pinów/portu)

PORTx - rejestr wyjściowy

PINx - rejestr wejściowy

x- konkretny port A,B,C...itd

komentarz 8 kwietnia 2015 przez MrWeb Stary wyjadacz (10,200 p.)

@up, dokładnie tak :)

Aha. Ja myślałem że to jakoś trzeba sięgnąć w głąb języka C a to praktycznie tylko wystarczy znać operacje bitowe instrukcje warunkowe i tyle. Dzięki kolego za bardzo dokładną odpowiedź ;)

Noo... może nie do końca.... Nie ma jakichś mega wymyślnych ficzerów z języka C bo zazwyczaj po prostu brakuje miejsca w pamięci flash, ale operacje bitowe, maski bitowe, przesunięcia bitowe itd to wszystko trzeba mieć w jednym palcu żeby płynnie działać na uC.

Dochodzi do tego czynnik zewnętrzny, tzn układ który budujesz zapewne będzie złożony na stykówce która się zużywa - po pewnym czasie styki będą luźne i coś po prostu nie będzie stykać Gdy przekroczysz indeks tablicy w C/C++ komputer natychmiast zatrzyma program i Ci powie gdzie, co i jak się zepsuło a w przypadku programowania "niskopodłogowego" nie masz praktycznie żadnych informacji zwrotnych poza własną wiedzą, doświadczeniem i ewentualnie diodą-debbugerem ;)

odpowiedź 8 kwietnia 2015 przez HaKIM Szeryf (87,590 p.)

odpowiedź 8 kwietnia 2015 przez krecik1334 Maniak (58,390 p.)

Lepiej naucz się C. To jest język pod mikrokontrolery. Przejście z C++ na C to nic strasznego.

komentarz 8 kwietnia 2015 przez marek2012r Początkujący (260 p.)

Znaczy język C już opanowałem ale wydaje mi się że język C++ jest dla mnie prostszy i wygodniejszy do pisania na komputerze.

komentarz 8 kwietnia 2015 przez krecik1334 Maniak (58,390 p.)

Będziesz miał większą wygodę w C, bo jest lepiej udokumentowany do mikrokontrolerów. Spokojnie, przyzwyczaisz się do C. Moim pierwszym językiem był C++, a na spoj'u często rozwiązuję zadania właśnie w C.

odpowiedź 8 kwietnia 2015 przez jeremus Maniak (59,720 p.)

odpowiedź 8 kwietnia 2015 przez AndreAS Początkujący (400 p.)

odpowiedź 8 kwietnia 2015 przez januchoxd Nowicjusz (160 p.)
edycja 8 kwietnia 2015 przez januchoxd

Warto by było jeszcze dodać o jakie mikrokontrolery chodzi : AVR, PIC, ARM,

Programowałem do tej pory tylko AVR-y więc tylko do tego mogę się odnieść:

1 Co do różnic - o ile w pisaniu oprogramowania na PC operatory bitowe nie są zbyt często stosowane, tak dla uC są codziennością ( przesunięcia bitowe, bitowy iloczyn logiczny, bitowa suma logiczna, bitowa różnica symetryczna, bitowa negacja) - i nie mylić z operatorami logicznymi !

To jedna z pierwszych rzeczy jaka przychodzi mi na myśl. Oczywiście dochodzi korzystanie z bibliotek stricte dla uC takich jak np <avr/io.h> czy <avr/delay.h>. Przed skompilowaniem pliku z kodem ustawia się wykorzystywany programator, mikrokontroler i częstotliwość na jaką jest ustawiony - takie informacje są zapisywane w pliku makefile, tutaj sporo osób zamieszcza informację o częstotliwości uC w pliku kodu - co nie jest raczej dobrą ani wygodną praktyką ;)

Ogólnie jest parę małych różnic, ale jak umiesz C/C++ to od strony kodu nie powinieneś mieć problemu ;)

2 Co do wyboru C czy C++ tutaj zgodzę się że zdecydowanie więcej jest źródeł do nauki wykorzystujących C i dlatego polecam zacząć naukę programowania MCU od właśnie C, odrzucając podejście obiektowe.

ALE !!! co do różnic w szybkości kodu wynikowego jak i ilości zajmowanej pamieci przez program między C a C++ jest to bardzo mała różnica, która przy starannym wykorzystaniu kodu jest nawet na korzyść C++. Nie mówię, że C++ jest lepszy ale jak bardziej Ci odpowiada nie widzę problemu by programować uC w tym języku.

Jakość programu zależy wyłącznie od umiejętności danego programisty a nie wybranego języka ;)

O a tutaj jest super artykuł o C++ dla uC, oczywiście już wiele razy wymienianego bloga mirek36

http://mirekk36.blogspot.com/2014/06/c-dla-avr-tutorial-w-odcinkach.html

komentarz 8 kwietnia 2015 przez marek2012r Początkujący (260 p.)

Dzięki kolego za tak szczegółową odpowiedź ;)

komentarz 8 kwietnia 2015 przez januchoxd Nowicjusz (160 p.)

nie ma sprawy, jestem amatorem, ale jeżeli masz jeszcze jakieś pytania - wal śmiało, programowanie uC to bardzo przyjemna sprawa ;)

odpowiedź 17 sierpnia 2016 przez Macek Kolo Mądrala (5,480 p.)

odpowiedź 8 kwietnia 2015 przez szmq Pasjonat (22,770 p.)
edycja 8 kwietnia 2015 przez szmq

odpowiedź 8 kwietnia 2015 przez marek2012r Początkujący (260 p.)

A jeszcze się spytam przy okazji czy w C można pisać programy okienkowe czy tylko można je pisać w C++?

komentarz 8 kwietnia 2015 przez szmq Pasjonat (22,770 p.)

Kod C skompiluje się pod kompilatorem C++ :D A jeżeli chodzi o biblioti graficzne możesz korzystać z Allegro, Sdl, WinApi(które jest napisane w C i umożliwa pisanie aplikacji okienkowych)