Lección 1: ¿Por qué programar microcontroladores Atmel (AVR) en lenguaje C?

 Programando Embedded System Microcontroller con Metologia interactiva.

          

GILBERTO PASCUAL, 2024

gpascualt@gmail.com

 

Lenguaje C y el Microcontrolador AVR

 

Lección 1:

¿Por qué programar microcontroladores 

Atmel (AVR)en lenguaje C?

 

Passive Avr Programmer  

Figura1 

Figura2

 

 “Ahora usted puede aprender a Programar Microcontroladores de forma muy fácil”.

 

1. Introducción: 

 

En el mundo de los microcontroladores AVR, programar en lenguaje C se ha convertido en una opción más eficiente y accesible en comparación con otros lenguajes como Assembler. En esta lección, analizaremos por qué elegir el lenguaje C para programar microcontroladores AVR, comparándolo con Assembler, y cómo esto puede facilitar el desarrollo de proyectos más complejos.

2. Mi punto de vista sobre las ventajas de lenguaje C: 

Todos los que estamos metidos dentro del mundo de los microcontroladores sabemos bien que estos dispositivos están limitados por espacio de memoria muy pequeña, por ejemplo el microcontrolador Atmel, Atmega16 solo tiene 16K bytes de memoria flash, por lo cual para optimizarlos deberíamos hacer que estos dispositivos se programen como en sus primeras épocas, es decir usar el lenguaje Assembler, el lenguaje máquina,  creo que en esta época, año 2024, es difícil encontrar jóvenes que programen en Assembler, porque desconocen este lenguaje en el que uno se inmersen en los registros, flag y una combinación de instrucciones muy básicas de programación.

Bueno en la actualidad la mayoría utiliza Arduino que esta basado en lenguaje C, pero lo que desconoce es que este compilador al generar el archivo. hex (el que se copia dentro del microcontrolador), tiene un tamaño mucho mayor que el generado por un compilador que solo está escrito en lenguaje C o el código escrito en Assembler, limitando el espacio en el microcontrolador. Es decir, cuando escribe el código para el microcontrolador en lenguaje Assembler, el archivo. hex generado tiene un tamaño mucho menor que el código escrito en lenguaje C. Pero entonces porque deberíamos programar nuestros microcontroladores en lenguaje C, porque la programación en lenguaje C consume menor tiempo de programación y es más fácil de escribir a diferencia de Assembler.

 

Los siguientes puntos dan mayor razón por el cual es mejor escribir el código de programación para microcontroladores en lenguaje C que en Assembler u otro lenguaje de programación:

- Es fácil y consume menor tiempo escribir el código en lenguaje C en un compilador.

- El código del lenguaje C es más fácil de modificar y actualizar.

- Se puede usar librerías ya desarrolladas en nuestro código.

- El lenguaje C es portable, es decir podemos usar el mismo código para diferentes microcontroladores.

 

Frente a los puntos indicados, si trabajáramos en desarrollo de nuevos prototipos basándonos en alguna versión de Arduino, veríamos en un futuro limitaciones de diferentes características que esos prototipos ya vienen definidos, a diferencia de generar código para cualquier microcontrolador y poder migrar al microcontrolador que cumple con los nuevos requerimientos de nuestro prototipo, aparte de poder tener un desarrollo propio sin depender de la marca y sus políticas de derechos de autor.

Bueno existen diferentes compañías que desarrollan compiladores de lenguaje C para microcontroladores Atmel (AVR), nosotros usaremos el compilador AVR Studio, pero la finalidad de este curso es que usted pueda aprender los fundamentos de programación de lenguaje C para microcontroladores Atmel (AVR).

Figura3. Ejemplo de código en lenguaje C para microcontrolador AVR (Atmega16) en AVR Studio.

En este módulo 1, están los fundamentos y principios básicos del lenguaje C que se usaran para la programación de microcontroladores y de esta manera dar a conocer la ventaja que tiene el leguaje C sobre Assembler, los cuales se usaran en las siguientes lecciones, donde se explicara los tipos de datos, retardo de tiempo, programación de entradas y salidas (I/O), programación de operaciones lógicas entre otros puntos básicos para entender y hacer uso del lenguaje C para los microcontroladores y poder compilarlos en AVR Studio.

 3.    Ventajas de programar microcontroladores AVR en Leguaje C

Facilidad y Rapidez en la Escritura del Código

El lenguaje C a diferencia un lenguaje maquina hace uso de variables, operaciones lógicas y aritméticas, condicionales, funciones que lo hacen un lenguaje de alto nivel a diferencia de otro tipo de lenguaje, esto permite crear código funcional con pocas líneas de código.

Facilidad de Modificación y Actualización

El leguaje C tiene una sintaxis que permite poder realizar modificaciones y actualizaciones del código de manera más eficiente y simple.

Uso de Librerías Desarrolladas

Por ejemplo la librería io.h permite tener ya definido por nombre los registros de entrada y salida dependiendo del microcontrolador a usar, eso significa que esta librería le indica al compilador que pines debe usar de acuerdo al microcontrolador seleccionado, sin tener que estar definiendo desde cero los registros, pines y puertos del microcontrolador, otro ejemplo es la libreria delay.h, que ya cuenta con funciones que nos generan retardos de tiempo o temporizado, sin tener que nosotros programar desde cero los delay de tiempo, como se hacía en Assembler.

Portabilidad del Código en Diferentes Microcontroladores

Con se indico en diferentes momentos, podemos usar el mismo código para diferentes microcontroladores, siempre en cuanto tengamos las mismas funciones en hardware y compatibilidad, es por ello que con la experiencia de programación se empieza a crear diferentes hojas de configuración, funciones y código de ejecución que permita migrar el código de manera fácil a cualquier microcontrolador.

  4.    Resumen de la lección 1:

"Esta lección explora las razones detrás de la elección del lenguaje C para programar microcontroladores Atmel AVR, en lugar de Assembler. Explicamos cómo el lenguaje C simplifica el proceso de desarrollo y por qué es la opción preferida en proyectos modernos". 

 5.    Descargar el paper de la lección 1: "¿Por qué programar microcontroladores Atmel (AVR) en Lenguaje C?"

Puedes descargar el paper de la Lección 1 sobre la programación en lenguaje C de microcontroladores AVR directamente desde Google Drive aquí.

 

 6.    Preguntas frecuentes:

 

 ¿Por qué es más eficiente programar microcontroladores AVR en C que en Assembler?

El lenguaje C ofrece un equilibrio entre simplicidad y eficiencia, permitiendo escribir código más rápidamente y con menos errores que en Assembler.

 

¿Qué compilador es mejor para programar microcontroladores AVR?

AVR Studio es una de las mejores opciones por su integración con microcontroladores AVR, pero también puedes usar otros compiladores como GCC para AVR.

 

 7.  Enlaces: 

• - "Tipos de Lenguajes de Programación" 
• - "Introducción a la electrónica de Microcontroladores" 
• - "Introducción a los Microcontroladores" 
• - "Familia de Microcontroladores (µC)"
• - "Programando en Basic: Lenguaje de alto Nivel para Microcontroladores" 
• - "Programando un Atmel: Mi primer programa" 
• - "Puedes consultar más detalles sobre los compiladores AVR en el sitio oficial de Microchip que adquirió Atmel aquí: https://www.microchip.com/"

 

 

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Atte. Gilberto Pascual