Notes

Outline

Verso l’utilizzo di un Microcontrollore Oggi iniziamo una serie di “lezioni” ed esperienze di laboratorio che ci porteranno alla programmazione e utilizzo di un microcontrollore cioe` di un computer in miniatura. Il cuore di questo piccolo computer e’ il microprocessore. Per poter arrivare a comprendere come utilizzare un microcontrollore abbiamo bisogno di qualche lezione ed esercitazione introduttiva per avere almeno un’idea di massima sulla struttura di un computer sia dal punto di vista Hardware (HW) che Software (SW).      HW : “la plastica, gli integrati, l’alluminio...” tutto cio` che si puo` toccare (CPU, ROM, RAM, tastiera, mouse...).      SW : i programmi che fanno fare qualcosa al computer (sistema operativo, drivers per le periferiche, compilatori, programmi applicativi...).

Schema generale

Motherboard e Bus

Collegamenti delle periferiche : le porte e i connettori

La porta che utilizzeremo (1/2)

La porta che utilizzeremo (2/2)

Il Software

Introduzione al linguaggio di programmazione C

Caratteristiche generali Il C è un linguaggio: semplice (~30 keywords) strutturato procedurale tipizzato Basso livello (vicino all’architettura del sistema) Grande flessibilità (adatto anche a grandi progetti)

...un linguaggio strutturato

...un linguaggio procedurale

Formattazione del listato Il C è “case sensitive”: MyFunction ¹ myfunction La formattazione è libera MA gli spazi possono essere inseriti SOLO tra un “token” e l’altro! è necessario almeno uno spazio tra due tokens che non siano delimitatori ( parentesi, “ , ‘ , …. )

Un programma compilabile Le parentesi graffe { … } racchiudono un gruppo di istruzioni da trattare come una singola azione: es.: corpo di una funzione, corpo di un ciclo, ecc.. Il punto e virgola chiude tutte le istruzioni

“Hello World!” At least!

Come fare funzionare un programma ...

Compilazione

Istruzioni per l’uso del compilatore

Le variabili

I tipi numerici del linguaggio C

Dichiarazioni e “scopo” delle variabili

Esempio sull’uso delle variabili

Le istruzioni di controllo (1/3) Cicli (Loop):

Le istruzioni di controllo (2/3) Cicli (Loop):

Le istruzioni di controllo (3/3) Cicli (Loop):

Esempio ciclo for #include <stdio.h> int main() {   int i;   for(i=0;i<10;i++)   {   printf("Hello !\n");   printf(“Lab III !\n");   }   return 0; }

Esempio ciclo while #include <stdio.h> int main() {   int i = 0;   while(i <10)   {   printf("Hello !\n");   printf(“Lab III !\n");   i = i +1;   }   return 0; }

Esempio ciclo do-while #include <stdio.h> int main() {   int i = 0;   do {     printf("Hello !\n");     printf(“Lab III !\n");     i = i +1;      }  while(i <10);   return 0; }

Esempio di uso di for (II)

Le istruzioni di controllo (2/3) Maggior controllo sui cicli: istruzioni di salto istruzione break;: causa l’immediata uscita dal più interno dei cicli in cui si trova istruzione continue;: causa l’esecuzione immediata dell’istruzione di chiusura del ciclo, cui segue l’iterazione successiva del ciclo istruzione goto label;: salto incondizionato all’etichetta label:; consente l’uscita da molti cicli annidati istruzione return espr_opz; esce dalla funzione corrente ritornando opzionalmente il valore di espr_opz

Le istruzioni di controllo (3/3) Istruzioni di scelta:

Esempio if-else if-else

Operatori (1/5) Assegnamento: operatore  = lvalue = espr; significato: valuta l’espressione espr assegna espr ad lvalue ritorna espr è associativo da destra a sinistra per assegnare il valore 10 alle variabili a e b, si può scrivere: a = b = 10;

Operatori (2/5) Tra tipi numerici: moltiplicazione e divisione: *, / resto della divisione : %  (es.: 20 % 9 fa 2) addizione sottrazione: +, - Non esiste un operatore di elevamento a potenza Booleiani Equivalenza (e non) di espressioni logiche: ==, != AND tra espressioni logiche: && OR tra espressioni logiche: || NOT di espressione logica: !

Operatori (3/5) Operatori di manipolazione dei bit: AND bit a bit: & OR ed XOR bit a bit: |, ^ spostamento a sinistra e a destra: <<, >> es.: a: 1000000010101101 a << 2: 10 0000001010110100 NOT bit a bit (complemento a 1): ~ Operatori relazionali: minore e maggiore: <, > minore o uguale, maggiore o uguale : <=, >=

Esempio uso operatori bit a bit

Operatori (4/5) Espressioni di assegnamento in forma compatta: a = (a + b);  si può anche scrivere a += b; L’operatore += si comporta come un operatore di assegnamento, e quindi ritorna il valore assegnato, es.: c += a += b + 1; significa a = a + (b + 1); c = (c + a); Analogamente abbiamo: -=, *=, /=, %=, &=, ^=,|=, <<=, >>=

Operatori (5/5) Operatori di incremento e decremento: notazione prefissa: ++a; incrementa a e ritorna il nuovo valore --a; decrementa a e ritorna il nuovo valore notazione postfissa: a++; ritorna a e, dopo, lo incrementa a--; ritorna a e, dopo, lo decrementa Possono essere applicati a tutti i tipi interi (e ai puntatori)

Due operatori speciali casting: ( type ) espr; forza l’espressione espr ad essere interpretata come fosse di tipo type es.: double f; f = ( double ) 10; sizeof: ritorna la dimensione in bytes di un tipo unsigned int size; size = sizeof( float );

Vettori Dichiarazione

Vettori: immagazzinamento in memoria I vettori sono memorizzati in locazioni di memoria consecutive L’indice del primo elemento è 0

Esempio uso di vettori

Le librerie standard Tutte le istruzioni del linguaggio C sono di basso livello. Le operazioni complesse (compreso l’I/O !) sono effettuate dalle funzioni delle “librerie standard” (abbiamo visto ad es.: printf(…)) Le librerie più comunemente usate sono: Input e output: <stdio.h> Manipolazione stringhe: <string.h> Funzioni matematiche: <math.h> Gestione della memoria ed altre utilità: <stdlib.h>

Per saperne di più Per la parte di HW e struttura di Microprocessore :     - P. Horowitz W. Hill, The Art of electronics. Testo sacro: B.W. Kernighan, D.M. Ritchie: The C programming  language Altri libri: I. Pohl: A Book on C M. Waite, S. Prata: New C Primer Plus (2nd. Ed.) Materiale su www: T. Love: ANSI C for Programmers on UNIX Systems (http://www.nd.edu/~cchen/teaching_C/node3.html)