Мови програмування для інженерів-електроніків

Я студент електроніки та комунікацій з інженерії, до того як я вступив до коледжу, я зацікавився програмуванням та комп’ютерними додатками. Я зосереджувався на розробці програм для Windows та вивченні її методик, але зараз, я вважаю, що це марно в моїй галузі ... Мені не потрібно вчити все про інформатику та розробку програмного забезпечення! (Я маю рацію щодо цього?)

Я знаю VB .Net, C # і C ++. У мене є багато часу у відпустці, тому я хочу глибше програмно заглибитися у "електроніку". То що б ви порадили вивчити чи зосередити увагу?

Я хочу, щоб ті мови, які використовуються при програмуванні мікроконтролерів та інших інтегральних мікросхем. Чи достатньо C ++ або я також повинен опанувати C? Скажіть мені, будь ласка, свої думки.

Так, це майже напевно хороший хід , щоб навчитися використовувати C , а також , наскільки це можливо (C ++ дасть вам корисну відправну точку, хоча , як leftaroundabout ноти, все ще буде багато , щоб забрати, особливо відмінність між кодуванням для невеликих вбудованих систем порівняно з написанням для чогось типу Windows), враховуючи всюдисущість.

Більшість мікроконтролерів нижче певного розміру (наприклад, PIC, AVR, MSP430 тощо) використовують C (або асемблер), оскільки існує багато високої якості (безкоштовні та $$ версії - наприклад, багато комерційних компіляторів засновані на вільному компіляторі GCC) .
Ви маєте інші мови, такі як відмінний JAL для PIC (оригінальний автор Wouter Van Ooijen, який є його членом), варіанти PICBASIC, Ada, але завдяки популярності та кількості доступних компіляторів, я б сказав, що C - це мова вибору для більшості. Хоча це, звичайно, не означає, що це найкраща мова, але використання найпопулярнішої мови має очевидні переваги (документація, підтримка, портативність, співпраця тощо).
Для складніших і більших 32-бітних мікросхем, як і багато варіантів ARM, також є C ++ та інші компілятори.

Я б стрибнув прямо та захопив кілька плат для розробки та отримав кодування. Ви можете вибрати 8-бітний мікрофон низького рівня, як PIC16F (безліч наборів для початківців на Microchip Direct)
. Середина діапазону 16-бітових мікро, як PIC24, а також C / C ++ / вбудований Linux ARM якогось типу - STM32F4 ARM Cortex M4 Discovery - це дуже дешева платформа розробників, яку, можливо, варто захопити.
Що стосується програмируемой мови опису логіки та обладнання (HDL - великі два - це Verilog та VHDL), можливо, варто також придбати плату розробки FPGA або CPLD від Diglent або подібної.

Якщо ви не хочете чекати плати для розробників, ви можете завантажити MPLAB або MPLABX і використати відмінний симулятор, щоб спробувати свої сили в розробці PIC. Те саме стосується і інших інструментів, наприклад, ви можете безкоштовно завантажити Xilinx ISE Webpack та випробувати HDL та програмований логічний дизайн.

Вивчіть C та отримайте дешеву плату розробки мікроконтролерів, як-от MSP430 або ARM Cortex, і принаймні напишіть і завантажте кілька програм C.

У мене є ступінь інформатики та передумови розробки програмного забезпечення, в основному програмування C ++ для ігор, а тепер ігри та додатки для iOS, але останньою моєю роботою була напівпрофесійна концертна програма EE, яка розпочалась із створення програми програмування програмного забезпечення для системи ARM Cortex M3 , а потім я зрозумів, як зробити основні схеми дизайну та компонування дошки та створити пару простих дощок. Таким чином, я в основному повинен був зіткнутися з проблемою використання найкращої мови програмування для з'єднання дизайну апаратного / програмного забезпечення, як того, хто відповідав за обидва кінці цього.

C - це абсолютно та мова, яку потрібно знати. Люди, які програмують на C ++, і ніколи насправді не повинні обмежуватися набором функцій C, щоб сказати "це те саме", але це не так. Тим більше, як C ++ розвивався та набирав функції, і те, як основні програмісти C ++ використовують ці функції, працювати над досить великим додатком C на відміну від додатка C ++ - це дійсно набагато інша справа. Ваш SDK для мікропрограмного забезпечення буде купою бібліотек C, все інше, що вміститься в MCU, буде бібліотекою C, будь-яка ОС, яка має сенс на MCU, буде записана на C і т.д. тощо.

Однак, оскільки багато ланцюгів інструментів MCU в кінцевому підсумку використовують GCC як їх компілятор, ви майже напевно будете мати компілятор C ++, якщо ви використовуєте гідну сім'ю MCU. Але ви повинні бути дуже обережними щодо функцій, якими ви користуєтесь, особливо до речей зі стандартної бібліотеки, оскільки це дуже просто в кінцевому підсумку з двійковим файлом, який занадто великий, щоб поміститися на вашому пристрої. Я думаю, що для використання C ++ на вбудованих пристроях слід створити хороший випадок, у C ++ є досить багато приємних функцій, які мають засмічення або відсутність розміру або швидкість покарання, ви просто повинні знати, що ви робите, і писати код таким чином далі на кінці спектру в стилі С, ніж кінець спектру STL з точки зору розумного використання функцій.

Не звертайте занадто багато уваги на людей, які кажуть, що ви можете використовувати Lua або Python на MCU з правильним вбудованим перекладачем, бла. Це правда, я це зробив, і це весело, але на даний момент це більше для іграшкових проектів і речей, які з'являються на Hack a Day. Я думаю, що ми побачимо більше подібного, оскільки закон Мура невблаганно застосовується навіть до найменших процесорів, це те, що трапилося з іграми, де раніше було багато збірок, тоді вони довше трималися з C і C ++ ніж у всіх інших, і зараз все настільки швидко, і продуктивність розробників настільки важлива, що багато розробок робиться з вбудованими мовами вищого рівня або мовою високого рівня прямо. Незважаючи на це, пройде кілька років, перш ніж ви побачите компанії, які наймають програмістів програмного забезпечення з фоном Python та Lua.

Не витрачайте занадто багато часу на складання. Непогано бути знайомим з поняттями, але навряд чи ви виявите, що ви робите багато, якщо якесь програмування монтажу. Ось така звичайна мудрість з іграми та вбудованою, що це «добре знати» збірку, часто повторювану людьми, які насправді не працюють у цих сферах. Але насправді це малоймовірно, що ви взагалі будь-коли будете писати будь-яку збірку, і якщо ви це зробите, можливо, це буде лише кілька рядків для оптимізації або щось із апаратним забезпеченням, для якого у вас просто немає API (але ви будете мати після того, як ви напишете той, який обгортає кілька рядків складання). Я працював над декількома іграми, і цей проект дизайну дошки / прошивки та загальна кількість ліній складання, які я написав для комерційних проектів, мабуть, у підлітків. Це '

Я погоджуюся з усіма іншими, що вам потрібно бути дуже компетентними в С.

Я також рекомендую вивчити хоча б одну мову складання. Це зробить вас набагато кращим програмістом на C. Вам потрібно знати, що відбувається під капотом, і це набагато вірніше у вбудованому світі, ніж це у світі ПК.

Розуміння асемблера, який генерує ваш C, дозволить вам написати більш оптимальний C з точки зору швидкості та компактності. Швидший код означає:

• ви можете використовувати повільніші дешевші MCU та підбивати конкурента.
• ви можете відключити тактову частоту, щоб покращити відповідність ЕМС.
• у додатку з малою потужністю MCU може проводити більше часу уві сні, що безпосередньо призводить до збільшення тривалості роботи акумулятора.

Більш компактний код означає, що ви можете використовувати дешевший MCU з меншою кількістю пам'яті. Або мати місце для додаткових функцій.

Іншою мовою, яку ви можете розглянути, є вивчення - Verilog . Це мова опису апаратних засобів, і вона справді зовсім відрізняється від C не тільки за своїм виглядом, але і за її функціональністю. Verilog відкриє шлях до використання таких потужних чіпів, як Cypress PSoC3 та 5 . Це мікроконтролер з аналоговим та цифровим перепрограмуваним обладнанням, який дозволяє робити дивовижні речі, які дуже важко зробити з будь-яким іншим MCU. Ви також зможете зробити дизайн FPGA .

Як MSEE, який працює у галузі оборони 8 років, я можу сказати вам, що розуміти, як добре програмувати LabVIEW (графічна, строго набрана мова даних мови) означає, що вам ніколи не вистачить роботи.

LabVIEW розпочався як мова програмування для інженерів апаратних засобів, ви можете бачити це в тому, що код дуже схожий на схему. Однак за останні 25 років LabVIEW перетворився на повноцінну, багатофункціональну мову з підтримкою об'єктної орієнтації та багатопотоковості. Справді, я б заперечив, що немає іншої мови програмування, заснованої на тексті чи іншим способом, що легше запрограмувати багатопотокове додаток, ніж LabVIEW; це значною мірою завдяки його парадигмі потоку даних. Коли кількість ядер процесора продовжує збільшуватися, LabVIEW стане все більш актуальною як мова загального призначення.

Ще одна перевага знання LabVIEW полягає в тому, що ви лише в одному забігу програмування FPGA, використовуючи модуль LabVIEW FPGA, який приймає ваш код LabVIEW і перетворює його на VHDL за кадром, перш ніж передавати його компілятору Xilinx. Ви також можете використовувати свої навички LabVIEW для переходу до програмування коду в реальному часі через модуль реального часу LabVIEW який використовує або VxWorks, або Phar Lap.

Примітка. Я сертифікований розробник LabVIEW.

Якщо ви хочете зайнятись програмуванням мікроконтролерів низького рівня, тоді вам слід зручно програмувати монтажно-лангаж (чим більше різних архітектур, тим краще), і так, ви будете використовувати C набагато більше, ніж використовуєте C ++.

Для загальних інженерних робіт для моделювання та складання прототипів зазвичай використовуватимуться математично орієнтовані мови, такі як Matlab (також Scilab та GNU Octave).

Крім того, багато IDE для програмного та апаратного забезпечення є сценарієм, як правило, використовуючи TCL або LUA, тому деяке ознайомлення з мовами сценаріїв загалом (також Perl, Python, PHP, Javascript тощо) було б корисним.

Для дизайну обладнання вам знадобляться навички Verilog та / або VHDL.

Чи достатньо C ++? Можливо.

Будь ласка, пам’ятайте, що C використовується у чомусь на зразок 90-99% усіх mcu: s, тому C є обов'язковим у вашому резюме.

Але оскільки ви хлопець високого рівня, ви можете почати грати з Arduino: s, оскільки вони запрограмовані зі зменшеним C ++, і це дасть приблизне уявлення про те, що C ++ може робити у світі mcu зараз.

Що стосується мікроконтролерів (і я торкнуся лише мікроконтролерів), я думаю, що C є набагато кращою мовою введення, ніж C ++. Наступним кроком буде складання, фантастичне для того, щоб допомогти вам зрозуміти, як ваш компілятор C накручує вас, створює помилки, краде кліщі годинника тощо, а також видавлює найбільшу продуктивність із вашої платформи. Це все припускаючи, що ви говорите про мікроконтролер, а не про ардуїно, BASIC Stamp або будь-яку іншу платформу, що включає завершений мікроконтролер.

Важко сказати, що корисне для "вашого поля" - і припустити, що як студент ви, можливо, ще не знаєте, що таке ваше поле !! - але я думаю, що ваш мовний набір здається досить розумним, і ви знову і знову опинитесь ним. По крайней мере, добре володіння однією структурованою мовою значно полегшує наступний, але, я думаю, ви завжди знайдете свої навички програмування Windows приємно мати у кишені.

Ви можете дізнатись C та тип коду асемблера, який генерується висловлюваннями C, якщо ви працюєте з процесорами, але ви також повинні навчити себе використовувати оболонку командного рядка Unix, таку як bash та інструменти, що входять до неї, такі як sed, ed, awk, vim / vi, find, tar, gzip, ... а також Python, який ви можете використовувати на багатьох платформах, і це хороший спосіб "зробити все".

Ви повинні навчитися C, якщо хочете бути серйозним вбудованим розробником. Ви також повинні знати асемблер, хоча ви, ймовірно, дуже рідко ним користуєтесь.

Спочатку визначусь з інженером-електроніком, щоб мати на увазі когось, хто займається дизайном обладнання, від прошивки до дизайну дошки та дизайну мікросхем. У деяких випадках ви будете робити прошивки, як зазначено вище, вам знадобиться "C". Програмне забезпечення глибшого внизу стає просто інструментом, розуміння деяких концепцій компліментів у додаткових мовах від C / C ++ до Lisp, як мови, буде важливішим, ніж специфіка. Вам знадобиться програмне забезпечення для підтримки ваших дизайнерських зусиль, але це не має переваги в розумінні фундаментальних меж того, що можна зробити при фізичній реалізації. Цифровий дизайн НЕ Verilog / VHDL, навіть якщо дизайн виражений цими мовами. У повному користувальницькому та силіконічному дизайні ви побачите подібні до Lisp мови та C - функціональні мови.