Математичне та лінгвістичне забезпечення автоматизації написання програм восьмирозрядних мікроконтролерів

Abstract

Дисертацію присвячено подальшому розвитку математичного та алгоритмічного забезпечення автоматизації написання програм мікроконтролерів (МК), опису мікроконтролерів як технічних об’єктів у САПР радіоелектронних пристроїв. Знайшли подальший розвиток математичні моделі й методи автоматизації програмування. Запропоновані в роботі розширення мови УАМПМ дають змогу моделювати властивості будь-яких розповсюджених мов програмування мікроконтролерів, тим самим створюється більш конструктивна основа для здійснення оптимізуючих перетворень програмних моделей МК. Розроблена модель опису мікроконтролеру з урахуванням як програмних, так і апаратних особливостей зі збереженням чіткого взаємозв'язку між ними. Розроблений метод перетворення програм проміжною мовою УАМПМ, на відміну від відомих у теорії компіляції методів оптимізуючих перетворень програм, що працюють над графами потоків керування, дозволяє одержувати програмний продукт вихідною мовою програмування будь-якого мікроконтролеру описаного в базі системи. Розроблені методи оптимізації відрізняються від відомих тим, що використовують у якості вхідних даних вхідну мову програмування, яка має однакову структуру для всіх видів мікроконтролерів. Розроблено програмний комплекс автоматизації написання програм мікроконтролерів для радіоелектронних пристроїв на їх основі. Основні результати роботи впроваджено на промислових підприємствах при проектуванні радіоелектронних пристроїв, для проведення науково-дослідних робіт та в навчальний процес.Диссертация посвящена дальнейшему развитию математического и алгоритмического обеспечения автоматизации написания программ микроконтроллеров, описания микроконтроллеров как технических объектов в САПР радиоэлектронных устройств. Проведен анализ устройств на основе микроконтроллеров, возможностей современных САПР при проектировании и отладке программ микроконтроллеров, методов и средств автоматизации разработки программ, а также методов и моделей описания микропроцессорных устройств. В диссертационной работе разработана общая математическая модель микроконтроллеров, которая позволяет описывать любой тип микроконтроллеров в независимости от производителя и на ее основе разработан метод описания функционального состава микроконтроллеров, что позволит определить структуру микроконтроллеров различных типов. Разработан унифицированный язык (УАЯПМ) для описания функционирования микроконтроллеров, периферийных устройств, встроенных в микроконтроллеры и радиоэлектронных устройств на основе микроконтроллеров. Разработана модель описания функционального состава микрокотроллеров, основанный на математической модели микроконтроллеров, и представляет собой структуру данных с плавающей длиной, что позволяет проводить разработку информационного обеспечения в виде баз данных для САПР микроконтроллеров. Разработана модель описания системы команд восьмиразрядных микроконтроллеров на основе УАЯПМ, что позволяет описывать наборы инструкций и их влияние на аппаратное обеспечение микроконтроллера. Разработан метод описания инженерных задач при проектировании радиоэлектронных устройств на основе микроконтроллеров, что позволяет упростить процесс составления технического задания для систем автоматизации написания программ микроконтроллеров. Разработан алгоритм автоматизированного выбора микроконтроллера, основанный на десяти критериях, которые учитывают как технические так, и экономические показатели, что позволяет выбирать оптимальный с точки зрения быстродействия при заданном наборе встроенной периферии микроконтроллер с минимальной стоимостью из базы данных САПР. Разработан метод автоматизации создания программ микроконтроллеров на основе введенного пользователем алгоритма работы проектируемого радиоэлектронного устройства и используя теорию трансляции, что позволит повысить скорость написания программного кода управляющего микроконтроллера от 2 до 15 раз в зависимости от сложности поставленной инженерной задачи. Разработано базовое программное обеспечение для автоматизации написания программ микроконтроллеров и алгоритм его применения и проведен сравнительный анализ результатов, полученных благодаря ему результатам написания программ непосредственно программистами без использования автоматизации. Основные результаты работы внедрены на промышленных предприятиях при проектировании радиоэлектронных приборов, для проведения научно-исследовательских работ и в учебный процесс. The disertation is devoted to the further development of mathematical and algorithmic software automation writing programs of microcontrollers, microcontrollers describe how technical objects in CAD of electronic devices. Found a further development of mathematical models and methods of automatic programming. The suggested language extensions UALPM allow you to simulate the properties of any common programming languages microcontrollers, thus creating a more constructive basis for optimizing transformations of program models MC. The model describes the microcontroller including both software and hardware features while maintaining a clear relationship between them. The developed method of Programs intermediate language UALPM, unlike famous theory of compilation methods optimizing transformations applications running on control flow graphs, can receive software source language programming any microcontroller described in a system. The methods of optimization are different from the known fact that using as input the input programming language that has the same structure for all types of microcontrollers. A program complex automation of programming microcontrollers for electronic devices based on them. The main results are implemented at industrial enterprises in the design of electronic devices, for scientific research and educational process.