Bài giảng Lập trình hệ thống nhúng - Bùi Quốc Bảo

Hệ thống nhúng (Embedded system) là một thuật ngữ để chỉ một hệ thống có khả năng tự trị được nhúng vào trong một môi trường hay một hệ thống mẹ. Đó là các hệ thống tích hợp cả phần cứng và phần mềm phục vụ các bài toán chuyên dụng trong nhiều lĩnh vực công nghiệp, tự động hoá điều khiển, quan trắc và truyền tin. Đặc điểm của các hệ thống nhúng là hoạt động ổn định và có tính năng tự động hoá cao....

BỘ MÔN KỸ THUẬT ðIỆN TỬ-ðH BK TP.HCM

BÙI QUỐC BẢO

LẬP TRÌNH HỆ THỐNG

NHÚNG

Mục tiêu môn học

Tự mình thiết kế phần mềm cho một hệ thống

nhúng dùng 1 hay nhiều CPU dựa trên vi ñiều

khiển (8051, ARM) dựa trên một phần cứng có

sẵn.

Phần mềm ñược thiết kế có cấu trúc, dựa trên

ngôn ngữ cấp cao (C) hoặc sử dụng cả hợp

ngữ và C.

Nắm ñược lý thuyết cơ bản về hệ ñiều hành

nhúng; sử dụng ñược các hệ ñiều hành nhúng

Tài liệu tham khảo

Khái niệm về hệ thống nhúng

cứng máy tính và phần mềm, ñược thiết

kế ñể thực hiện một chức năng chuyên

Tùy thuộc vào ứng dụng và giá thành, người

thiết kế quyết ñịnh loại vi xử lý dùng trong hệ

Vi xử lý dùng trong môn học này

Lý do sử dụng ngôn ngữ C

C cho phép lập trình có cấu trúc.

Ngôn ngữ C cho phép dễ dàng truy cập ñến

cấu trúc phần cứng (ví dụ thông qua con trỏ)

kích thước nhỏ nhất và chạy với tốc ñộ

nhanh nhất

cầu nghiêm ngặt về thời gian

<= less than or equal to

>= greater than or equal to

<<= shift value left

>>= shift value right

#define LCD *(unsigned char volatile *)(0x1003)

Key word (Từ khóa)

asm Insert assembly code

auto Specifies a variable as automatic (created

on the stack)

break Causes the program control structure to finish

case One possibility within a switch statement

char 8 bit integer

const Defines parameter as constant in ROM

continue Causes the program to go to beginning of loop

default Used in switch statement for all other cases

do Used for creating program loops

double Specifies variable as double precision floating point

else Alternative part of a conditional

extern Defined in another module

float Specifies variable as single precision floating point

Key word (Từ khóa)

location

register store the variable onto the CPU register if

space on the register is available

return Leave function

short 16 bit integer

Key word (Từ khóa)

signed Specifies variable as signed (default)

sizeof Built-in function returns the size of an

object

static Stored permanently in memory, accessed

locally

struct Used for creating data structures

switch Complex conditional control structure

typedef Used to create new data types

unsigned Always greater than or equal to zero

void Used in parameter list to mean no parameter

volatile Can change implicitly

while Used for creating program loops

Dấu chấm phẩy (semicolons)

unsigned char LastData;

Start: Cnt=0; /* number of times Port C is the same */

LastData=PORTC;

Loop: if(++Cnt==100) goto Done;

/* same thing 100 times */

if(LastData!=PORTC) goto Start;/* changed */

goto Loop;

Done: return(LastData);

}

Dấu phẩy (Commas)

short add(short x, short y) ;

Dấu nháy (Apostrophes)

mych='a' ;

Dấu nháy kép (Quotation marks )

unsigned char Name[] = “embedded";

Dấu ngoặc nhọn (braces)

Dùng ñể bắt ñầu và kết thúc một khối câu lệnh

Dấu ngoặc vuông (Brackets )

Dấu ngoặc tròn (Parentheses )

Biến tĩnh (Static)

giữ trong suốt quá trình chương trình

chạy, nhưng chỉ truy cập ñược bên trong

chương trình mà nó ñược ñịnh nghĩa

Từ khĩa volatile

cĩ thể thay đổi khơng đốn trước được

Các ngoại vi được thiết kế theo kiểu

extern char LCD_value;

Biến ñược khởi tạo trước

6, 5};

char Name[4] = "Jon";

char Name[6] = "Jon";

char Name[] = "Jon";

char *NamePt = "Jon";

Con trỏ (pointer)

Khai báo biến a: int a;

ðịa chỉ của biến a: &a có phải là con trỏ hay

Phép toán với con trỏ

Con trỏ luôn chỉ vào ñịa chỉ ñầu của một ñối

tượng (object) Cộng 1 vào con trỏ làm nó

chỉ ñến ñối tượng tiếp theo.

Khi so sánh 2 con trỏ, giá trị chúng ñang

mang ñược coi như số không dấu

0x2000 0x2001

0x2002 0x2003

0x00 p

k

Mảng và chuỗi (array and string)

Mảng là tập hợp các biến giống nhau có cùng

Mảng và chuỗi (array and string)

Kiểu cấu trúc (structure)

Một structure là tập hợp của nhiều biến Các

biến trong struct có thể khác kiểu nhau.

struct theport

{

int mode; // 0 for I/O, 1 for in only -1 for out only

unsigned char volatile *addr; // pointer to its address

unsigned char volatile *ddr; // pointer to its direction reg

int mode ; // 0 for I/O, 1 for in only -1 for out only

unsigned char volatile *addr ; // pointer to its address

struct theport

{

int mode; // 0 for I/O, 1 for in only -1 for out only

unsigned char volatile *addr; // pointer to its address

unsigned char volatile *ddr; // pointer to its direction

reg

};

typedef struct theport port;

port PortA, PortB, PortC;

Struct

typedef struct

{

int mode ; // 0 for I/O, 1 for in only -1 for out only

unsigned char volatile *addr ; // pointer to its address

unsigned char volatile *ddr ; // pointer to its direction

//reg

} port;

port PortA, PortB, PortC;

Truy cập phần tử con của struct

PortC.addr=(unsigned char volatile *)(0x1003);

PortC.ddr=(unsigned char volatile *)(0x1007);

p->mode=0; (dùng dấu -> ñể truy cập phần

tử con của 1 con trỏ kiểu struct)

Khởi tạo struct

(unsigned char volatile *)(0x100A),

(unsigned char volatile *)(0)};

Struct and union

I uint32_t RESERVE0:2;

IO uint32_t CFGUEN:1;

IO uint32_t LDUEN:1;

IO uint32_t ISPFF:1;

IO uint32_t SWRST:1;

IO uint32_t PT:3;

I uint32_t RESERVE1:1;

IO uint32_t ET:3;

I uint32_t RESERVE2:17;

#define AHB_BASE (( uint32_t)0x50000000)

#define FMC_BASE (AHB_BASE +0x0C000)

#define FMC ((FMC_T *)FMC_BASE)

FMC->ISPCON.ISPEN = 1 FMC->ISPADR = 0x20000000;

Function (Hàm, chương trình con)

thành nhiều khối (module)

(input), xử lý và xuất ra kết quả (output)

Mô tả hàm (function declaration)

Mô tả hàm cho ta biết tên hàm, kiểu của các

tham số và kiểu kết quả trả về.

void Ritual(void); // none none

char InChar(void); // none 8-bit

void OutChar(char letter); // 8-bit none

short InSDec(void); // none 16-bit

void OutSDec(short i); // 16-bit none

char Max(char in1,char in2); // two 8-bit 8-bit

int EMax(int in1,int in2); // two 16-bit 16-bit

void OutString(char* mystring); // pointer to 8-bit none

char *alloc(int size); // 16-bit pointer to

8-bit int Exec(void(*fnctPt)(void)); // function pointer 16-bit

ðịnh nghĩa hàm (function definition)

Mô tả hàm

extern void InitSCI(void);

extern char InChar(void);

extern void OutChar(char character);

Truyền tham số (Arguments

passing)

chương trình con:

Truyền tham chiếu (call by reference)

Truyền giá trị (call by value)

Truyền tham chiếu (call by

reference)

Tham chiếu (con trỏ) ñến tham số ñược ñưa

vào chương trình con.

Các tính toán trong chương trình con sẽ ảnh

hưởng ñến biến ñược ñược truyền vào.

int increment(int *num)

Truyền giá trị (call by value)

Giá trị của biến sẽ ñược sao chép và truyền

vào chương trình con.

Các phép tính trên tham số trong chương trình

con không ảnh hưởng biến ban ñầu.

int increment(int num)

int mode; // 0 for I/O, 1 for in only -1 for out only

unsigned char volatile *addr; // pointer to its address

unsigned char volatile *ddr; // pointer to its direction reg

};

typedef struct theport port;

unsigned char Input(port thePort)

Con trỏ hàm (function pointer)

Con trỏ hàm là tham số của 1 hàm

khác

int fun1(int input){

return(input+1); // this adds 1

};

int fun2(int input){

return(input+2); // this adds 2

sự kiện xảy ra

MyButton

void create_button( int x, int y, const char *text, function callback_func );

MyButton

ButtonClickedEvent callback_func

Truyền tham số cho hàm callback

typedef struct _myst

Chỉ dẫn tiền biên dịch

(Preprocessor Directives )

#define Debug

#define LCD *(unsigned char *)0x2000

void LCD_write(char data)

Chỉ dẫn tiền biên dịch

(Preprocessor Directives )

#include "Filename"

#include <Filename>