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Fazit aus den hier dargestellten Lektionen
Prozessorhardware
Die AVR bieten eine Menge eingebauter Hardware zur Nutzung an. Die kann mit ein paar wenigen
Konfigurationsbits in den richtigen Ports mühelos zur Mitarbeit bewegt werden. Das
Einschalten ist mit ein paar SBI- oder CBI-Instruktionen auf die richtigen Portbits einfach zu
bewerkstelligen. Wer einmal kapiert hat, wie der Timer funktioniert und welche Bits sein
Verhalten wie beeinflussen, braucht sich nicht mehr mit den Eigenheiten einer rudimentären
Hochsprache wie Basic herumschlagen. Die ganze Welt des Timers steht dann offen und nicht nur
das, was der Basic-Compiler gerade so anzubieten geruhen will. Man kann erstaunlich viel mit so
einem Timer anfangen, wenn man sich nur traut, wie die entsprechenden Lektionen demonstriert
haben. Und die paar SBI und CBI sind nicht gerade ganz große Programmierkunst oder
undurchschaubares Hexenwerk.
Nur ein paar wenige Hardware-Features sind in den 14 Lektionen bislang nicht vorgekommen, was
aber zu verschmerzen sein wird. Zum Einen ist das assynchrone (z. B. UART) und synchrone
(z. B. I2C) Übetragungshardware. Wer zu Hause was Funktionierendes basteln will,
braucht diesen Quatsch aber meistens auch gar nicht, es sein denn er möchte unbedingt eine
ganze Farm von Prozessoren miteinander verkabeln (wie das Autohersteller oder voll ausgeflippte
Informatiker gerne tun) oder man möchte Messwerte gerne dem PC mitteilen. Braucht also
kaum ein Mensch, der eine maßgeschneiderte Lösung für sein Hardwareproblem
haben will.
Selbige Klientel verwenden auch sehr gerne ein weiteres Hardware-Feature, das hier aber voll zu
kurz kommt: den Bootmodus. Wer viele Tausend AVR immer mit den neuesten Ergüssen seiner
Programmierkünste versehen möchte, braucht das unbedingt. Heute dies, morgen das, und
übermorgen wieder alles anders. Das macht die Unausgereiftheit des Erdachten zum Konzept,
wie das heute bei der Herstellung von Software so Sitte und ganz üblich ist. An so was
kann nur jemand Freude haben, der sich unbedingt mehr Probleme wünscht als er lösen
kann, um so mehr Daseinsberechtigung zu erringen. Natürlich braucht man das unbedingt, wenn
man mehrere Millionen Dieselautos von Betrugssoftware in den Ehrlich-Modus zurückstellen
muss. Normale Menschen brauchen das aber nicht, weil sie nie auf die Idee kämen,
Betrugssoftware zu schreiben.
Externe Hardware
Das ist ein Punkt, der dem Programmierer immer Kopfzerbrechen machen sollte. Eine fehlerhaft
konzipierte externe Hardware ist immer von Übel. Sie macht naheliegende Softwarekonzepte
zunichte und zwingt im ungünstigen Fall zu immer neuen Kompromissen in Bezug auf die
Funktionssicherheit. Wer das Prellen von Schaltern und Tasten vergessen hat, wird mit seiner
Software nicht sehr glücklich werden. Meine
HighTech-ATmega-Weckuhr
zwingt mich morgens dazu, den WeckAus-Taster drei bis vier Mal zu drücken, bis der Alarm
endlich aus ist. Das Prellen hat der Taster erst nach zwei Jahren Betrieb angefangen,
wahrscheinlich hat sich die Korrosion Zeit gelassen, daher fiel das noch nicht beim Design der
Software auf.
Da das Design der externen Hardware immer auch Konsequenzen für die Typauswahl und das
Programm haben, können sich geänderte externe Beschaltungen bis hin zu einer
völligen Neukonzeption des Assemblerprogramms auswirken. Hier frühzeitig Grips zu
investieren, ist reiner Selbstschutz.
Da zu behaupten, man sei halt mit Elefantendesign auf der sicheren Seite, ist reine Theorie.
Wozu soll man in einem Modellflugzeug 96-polige Chips einsetzen, von denen man aber nur
ganze sechs Pins tatsächlich braucht (einen als Impulseingang, einen als PWM-Ausgang
für die Motorleistung und je zwei für Richtung und Intensität für
Höhen- und Seitenruder)? Es scheint, die Arduino-sozialisierten Programmierer hatten noch
nie wirkliche Probleme zu lösen, deshalb konnten sie sich lange in ihrem selbsterrichteten
Arduino-Elfenbeinturm einmauern und können sich eine Problemlösungswelt ohne
USB-Schnittstelle schon mal gar nicht vorstellen. Sie kennen den Wert einer LED fürs
Debugging überhaupt nicht, weil sie schon immer viel mächtigere Werkzeuge ihr Eigen
nennen. Die aber halt bei einer Rudermaschine mit einem putzig kleinen ATtiny10 aber rein gar
nix bringen, weil in den allenfalls Bruchteile ihrer Megabibliothek reinpassen und kein Platz
mehr ist für echten Code.
Selbstbeschränkung bleibt Selbstbeschränkung, auch wenn sie sich mit modernen
Schlagworten ein knallbuntes Mäntelchen überstreift.
Programmdesign
Besonders für Anfänger im Mikroprozessor-Programmiergeschäft dürfte dieser
Punkt der abschreckendste sein. Die elendig langen Listings, die spätestens mit Lektion 6
hier Einzug hielten, dürften den Eindruck erwecken, als sei das alles viel zu kompliziert
um es zu kapieren. Deshalb hier folgende Ratschläge als Lese-, Analyse- und
Verständnishilfe:
- Interruptgesteuerte Programme haben immer diesselbe Grundstruktur, denselben Aufbau.
Finde heraus, was die einzelnen Interrupts tun und welche Flaggen diese unter welchen
Bedingungen setzen. Das ist schon die halbe Miete beim Verständnis der Abläufe.
- Die Pozessorhardware wird immer zuerst initialisiert. Welche interne Hardware wird hier
für welche Zwecke wie eingeschaltet? In welchen Modi laufen Timer, ADCs und andere
interne Hardware?
- Versuche aus der Dokumentation auf Standardabläufe zu schließen. Eine
Multiplikationsroutine sieht immer gleich aus, die 18 bis 20 Instruktionen dafür
gehören zusammen, ein genaues Verständnis jeder einzelnen Codezeile ist dann
überflüssig, wenn der Sinn und Zweck dieses Codepackens klar ist.
- Versuche die Ablaufalgorithmen aufzumalen und die entsprechenden Bedingungen zu
klären.
Die Grundentscheidung, ob für die Lösung eines Problems bestehende und verfügbare
Softwareschnipsel geeignet sind oder ob deren Anpassung an den geänderten Bedarf mehr
Aufwand erfordert als das Neudesign dürfte für den Anfänger sehr schwer zu
entscheiden sein. Mit zunehmender Erfahrung in Design und Programmierung dürfte das
Neudesign zunehmend die Oberhand gewinnen.
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