Wie wird ein Mikrocontroller programmiert? Die beliebtesten Mikrocontroller-Programmiersprachen

Mikrocontroller wurden zunächst in Geräten verwendet, die von Fertigungsunternehmen und großen Industrieanlagen entwickelt wurden, da die für die Erstellung der Software verwendeten Prototyping-Werkzeuge und Compiler sehr teuer waren. Außerdem war die Anforderung, eine große Serie von ROM-maskierten (einfach programmierbaren) OTP-Mikrocontrollern zu bestellen, geradezu alptraumhaft teuer und lohnte sich nur in der großen Serienproduktion. Später wurden die Mikrocontroller mit Flash-Speicher ausgestattet, was ihren Preis erheblich senkte und ihre Funktionalität verbesserte, was sie auch in die Hände von Elektronikenthusiasten brachte. Es stellte sich dann heraus, dass viele Geräte mit einem Mikrocontroller einfacher und billiger zu bauen waren als ohne einen solchen.

• Grundlegende Informationen über Mikrocontroller und Programmiersprachen
• IDE - Entwicklungsumgebung
• Assembler
• Programmiersprache C
• Programmiersprache C++
• Python und MicroPython
• Java
• Sonstige Programmiersprachen

Mikrocontroller, Mikroprozessoren und Programmiersprachen

Zu Beginn der Entwicklung der besagten Technologie war es schwierig, eindeutig zu sagen, was ein Mikrocontroller und was ein Mikroprozessor ist. Heute wissen wir, dass ein Mikrocontroller neben einem Prozessor (der so genannten CPU) einen nichtflüchtigen Programmspeicher und eine Reihe von Peripherieschaltungen enthält, die ihm den Datenaustausch mit der Außenwelt ermöglichen. Zu Beginn verfügten die Mikrocontroller eigentlich nur über E/A-Ports und ein kleines statisches RAM, wobei der Speicher den Code des auszuführenden Programms enthielt und die meisten Peripherieschaltungen als externe Schaltungen angeschlossen waren. Heute wissen wir, dass ein Mikroprozessor über eine oder mehrere CPUs verfügt, während ein Mikrocontroller ein ganzes Ökosystem enthält, das zwar offen für extern angeschlossene Schaltungen ist, aber auch ohne diese ordnungsgemäß funktionieren kann, wenn Strom angeschlossen wird. Vereinfacht gesagt, ist ein Mikrocontroller also ein winziger Mikrocomputer in einem einzelnen Gehäuse, der die Fähigkeit hat, komplexe Aufgaben in unserem Gerät auszuführen.

Seitdem Mikrocontroller in den Mainstream-Anwendungen auftauchen, wird über ihre Programmiersprachen diskutiert. Befürworter und Gegner unterschiedlicher Lösungen debattieren miteinander über die verschiedenen Vor- und Nachteile der verschiedenen Sprachen, während der Markt sie einer harten Prüfung unterzieht und trotz dieser Diskussionen ist es schwierig, zu übersehen, dass einige Programmiersprachen und technische Lösungen, die einst beliebt waren, heute nicht mehr verfügbar sind. Ein perfektes Beispiel ist die Sprache Pascal, die früher als die beste Sprache zum Erlernen der Programmierung angepriesen wurde, die aber heute kaum noch jemand kennt oder sich an sie erinnert.

Eine Diskussion über Programmiersprachen ist unserer Meinung nach wenig sinnvoll - jede hat ihre eigenen Vor- und Nachteile und es liegt nur am Geschick des Programmierers, die Vorteile zu nutzen und die Arbeit trotz möglicher Unzulänglichkeiten zu erledigen. Mit Programmiersprachen ist es auch wie mit Fremdsprachen. Die Kenntnis jeder weiteren eröffnet dem Programmierer eine neue Perspektive und neue Möglichkeiten. Wenn Sie viele davon kennen, können Sie die richtige Sprache für Ihre Anwendung wählen, anstatt Ihre Anwendung auf die Fähigkeiten der Sprache anzupassen. Werfen wir einen kurzen Blick auf die gängigsten Sprachen, die zur Programmierung von Mikrocontrollern verwendet werden.

Entwicklungsumgebung

Die heutigen Mikrocontroller verfügen über weitaus größere Möglichkeiten als viele der älteren Flaggschiff-Mikroprozessoren, die in Personalcomputern verwendet werden. Folglich wurden auch die Softwareentwicklungswerkzeuge für Mikrocontroller im Laufe der Jahre erheblich verbessert. Heutzutage handelt es sich dabei weniger um Sprachcompiler als vielmehr um integrierte Entwicklungsumgebungen, sogenannte IDEs. Man kann die Behauptung aufstellen, dass die Beliebtheit einer bestimmten Programmiersprache in hohem Maße von der jeweiligen IDE und den von ihr gebotenen Möglichkeiten abhängt.

Die von vielen Entwicklern bevorzugte IDE ist Visual Studio Code. Es gibt Windows- und Linux-Versionen dieser Umgebung, so dass auch die Anhänger der sogenannten Open-Source-Software sie nutzen können. Visual Studio Code hat die Form eines Editors, an den wie bei den Modulen Werkzeuge geknüpft sind. Je nach Art des Mikrocontrollers gibt es so viele, dass der potenzielle Nutzer weniger ein Problem mit der Verfügbarkeit als mit der Auswahl des richtigen hat. Dazu gehören z. B. Module, die die Orientierung im Programmcode erleichtern, indem sie Schlüsselwörter hervorheben und ihre Farbe ändern, Module, die das Debuggen (Ausführen des Programms) mit dem Simulator und "in circuit" (in einem auf der Platine gelöteten Mikrocontroller) ermöglichen, die Versionierung des Codes und vieles, vieles mehr. Das Wichtigste dabei – Visual Studio Code ist nicht an eine bestimmte Programmiersprache gebunden und unter den Modulen finden Sie zahlreiche Compiler für verschiedene Sprachen, für verschiedene Familien von Mikrocontrollern und Mikroprozessoren. Es ist sogar möglich, einen Compiler und einen Bootloader für Arduino zu finden, die zugegebenermaßen etwas komplizierter zu bedienen und daher für fortgeschrittene Benutzer gedacht sind, aber Mechanismen bieten, die nach Meinung vieler Benutzer den mit dem Arduino verfügbaren IDEs überlegen sind und ähneln vielmehr dem, was man in der professionellen Arbeit findet.

Man kann sagen, dass die heutigen Entwicklungsumgebungen untereinander sehr ähnlich sind. In den meisten Fällen gibt es kein Problem mit dem "Umstieg", wie es vor einigen Dekaden der Fall war. Die Funktionalitäten und die Arbeitsweise der verschiedenen IDEs sind unabhängig vom gewählten Mikrocontroller-Modell ähnlich, denn auch diese unterscheiden sich (abgesehen von der Anzahl der Bits im Wort) immer weniger in ihren Möglichkeiten und Ressourcen.

Schließlich sollte noch erwähnt werden, dass sich die Entwicklung von Programmen für Mikrocontroller stark von der Entwicklung von Programmen für PCs unterscheidet. Dies liegt daran, dass sie über deutlich weniger Arbeitsspeicherressourcen verfügen und ihr Kern eine viel geringere Leistung aufweist. Obwohl moderne Sprachcompiler für Mikrocontroller halsbrecherische Transformationen von PC-ähnlichen Variablen ermöglichen, werden sie nicht vergleichbar schnell durchgeführt. Bei der Entwicklung einer Anwendung für einen Mikrocontroller muss man sich daher immer bewusst sein, dass bestimmte Operationen langsamer ausgeführt werden - Operationen mit Gleitkommazahlen verbrauchen der knappen Ressourcen und werden viel langsamer ausgeführt als mit der FPU, die in den meisten modernen Mikroprozessoren vorhanden ist.

Assembler

Wer sich beruflich mit der Programmierung von Mikrocontrollern befasst, sollte zumindest die Grundlagen der einfachsten Programmiersprache, Assembler, kennen. Das Wort "einfach" hat einen Haken, denn es handelt sich um eine Sprache mit einer sehr vereinfachten Funktionalität, die sich unter einzelnen Befehlen verbirgt, aber viele Befehle enthält und bei der komplexere Befehle in Sequenzen von einfachen Operationen zerlegt werden müssen. Gleichzeitig zwingt es den Programmierer zu einer guten Kenntnis der Hardware, da es je nach Art des Mikrocontrollers erhebliche Unterschiede gibt, die die Handhabung erschweren können. Gute Assembler-Kenntnisse ermöglichen es Ihnen jedoch, die Funktionsweise des Mikrocontrollers zu verstehen und so seine Möglichkeiten optimal zu nutzen. Der Assembler wird auch für diejenigen nützlich sein, die in anderen Sprachen programmieren, um Module oder Einfügungen in den Code höherer Sprachen vorzunehmen, wenn eine Funktion fehlt oder die Leistung eines Programms optimiert werden muss.

Warum sollten Sie Assembler beherrschen?

Es ist eine Tatsache, dass beim Schreiben in einer höheren Sprache die Kenntnis von Assembler nicht zwingend erforderlich ist und dass es in der Tat nie notwendig sein wird, Assembler zu nutzen und einige "Einfügungen" vorzunehmen, aber ohne seine Kenntnis ist es schwierig zu verstehen, was beispielsweise hinter der Multiplikation von Variablen oder der Adressierung und dem Lesen von Variablen im externen Adressraum des Mikrocontrollers steckt. Es ist auch schwer vorstellbar, wie viele Operationen ein 8-Bit-Kern ausführen muss, wenn in unserem Programm Gleitkommazahlen von z. B. 64 Bit verwendet werden. Es ist auch schwierig zu verstehen, was ein Bit oder Byte ist und welche Bedeutung sie in einem Register oder Speicher eines Mikrocontrollers haben.

Assembler ist eine sehr einfache Programmiersprache. Es ist nicht wahr, dass nur eine Elite von Programmierern Programme in dieser Sprache schreiben kann. Jeder, der sich etwas Zeit nimmt, die Prinzipien des Mikrocontrollerkerns zu verstehen, kann lernen, in Assembler zu programmieren. Vielleicht ist dies der Hauptgrund (das Verständnis der Prinzipien der CPU und der Peripheriemodule), warum Assembler als schwierig gilt.

Assembler und die Übermäßigkeit des Codes

Assembler ist eine elementare Sprache. Jede höhere Sprache, wie z. B. C, wird bei der Kompilierung in Assembler-Befehle übersetzt. Darüber hinaus müssen die einzelnen Befehle der höheren Sprache miteinander kommunizieren, indem sie Konstanten und Variablen in Form von Rechenergebnissen oder Arrays austauschen. Dies hat zur Folge, dass der Compilerautor einige Datenaustausch-Mechanismen schaffen muss, sowie einen Teil des Arbeitsspeichers für den Systemstapel und andere Mechanismen zuweisen muss. Folglich gibt es in jeder höheren Programmiersprache ein gewisses Maß an Code-Übermaß. Dieses Übermaß ist umso größer, je einfacher die betreffende höhere Sprache zu verwenden ist.

Der Assembler fügt nicht von sich aus überflüssige Befehle hinzu. Diese können nur vom Programmierer hinzugefügt werden. Damit hat der Programmierer die Möglichkeit, die Ausführungszeit eines Prozesses letztlich zu beeinflussen und seine Zeitdauer sehr genau zu bestimmen. Dies ist der Hauptgrund für die Verwendung von Assembler bei der Bearbeitung von Aufgaben, die in Echtzeit ausgeführt werden müssen. Manchmal wird die Meinung geäußert, dass man mit Assembler wirklich die Kontrolle über den Mikrocontroller übernehmen kann. In der Tat können die Ausführungszeiten von Funktionen oder Unterprogrammen optimiert sein und der Programmierer kann die endgültige Anordnung der Variablen im Speicher beeinflussen. Assembler bietet eine praktische Möglichkeit, die entweder genutzt wird oder nicht, da dieses weitgehend von den Kompetenzen des Programmierers abhängt.

Kombination einer höheren Sprache mit Assembler

Assembler ist ein sehr undankbares Werkzeug bei der Implementierung der Benutzeroberfläche, die in den meisten Anwendungen mindestens 70 % des Codes ausmacht. Wie die Programmierpraxis zeigt, wird man durch Übung und Programmierung in Assembler nach einiger Zeit eine gewisse Anzahl von vorgefertigten Funktionen zur Handhabung von Anzeigen, Tastaturen und verschiedenen Arten der Signale des Gerätestatus erstellt haben, aber jedes Mal ist es die Benutzeroberfläche, auf die man die meiste Zeit verwendet. Daher ist es sinnvoll, eine höhere Sprache und Assembler zu kombinieren: Erstere bietet die Möglichkeit einer schnellen Implementierung und Änderung der Benutzeroberfläche, letztere ermöglicht die Bearbeitung von Aufgaben in Echtzeit. Entgegen dem Anschein ist die Kombination von Programmiersprachen leicht zu beherrschen und die Vorteile der Kombination sind offensichtlich. Für den Benutzer macht es bei der Eingabe von Einstellungen keinen Unterschied, ob die Funktion, die das Lesen einer Taste unterstützt, die CPU zehn oder fünfzig Maschinenzyklen in Anspruch nimmt - er wird es ohnehin nicht bemerken, während für den Programmierer in der Regel die Verkürzung der Ausführungszeit der Anwendung von großer Bedeutung ist.

Manchmal ist es jedoch aus verschiedenen Gründen nicht möglich, eine höhere Sprache mit Assembler zu verbinden. Ein solcher Grund könnte z. B. die Größe des Programmspeichers des Mikrocontrollers sein. Jede höhere Sprache erzeugt je nach Optimierungsgrad des resultierenden Codes, der Qualität des Compilers und der jeweiligen Aufgabe einen Binärcode, der im Durchschnitt doppelt so groß ist wie ein in der Funktion vergleichbares Assemblerprogramm. Für typische Anwendungen spielt dies natürlich keine große Rolle, da die Preise von Mikrocontrollern mit unterschiedlichen Programmspeichergrößen sehr ähnlich sind. Manchmal erfordert die Änderung der Speichergröße jedoch den Austausch des Mikrocontrollers oder einen Wechsel des Lieferanten, was wiederum problematisch sein kann.

Sonstige Nachteile von Assembler

Der Assembler hat noch eine andere ungünstige Eigenschaft. In Assembler geschriebene Programme lassen sich nur sehr schwer auf ein anderes Mikrocontroller-Modell übertragen, selbst wenn es sich um denselben Kern handelt, ganz zu schweigen davon, dass sich der Kern zwar nicht in der Wortlänge, aber im Design oder in der Hardwarearchitektur unterscheidet (z. B. für den 8051 geschriebene Programme auf AVR und umgekehrt). Sehr oft erfordert dies nicht nur eine Änderung der Programmstruktur, sondern auch eine völlig anderen Ansatz zum Thema oder die Aufgliederung einer einzelnen Anweisung in eine Reihe von Teilschritten. Ein weiterer Stolperstein ist die Tatsache, dass Assembler sehr stark an die Hardware gebunden ist und daher jeder Kern seine eigene Assembler-Sprache hat. Sie sind sich oft sehr ähnlich, unterscheiden sich aber dennoch aufgrund der unterschiedlichen Modi und die Art und Weise, wie die CPU Daten adressiert, die Anzahl der in den Statusregistern verfügbaren Bits und die peripheren Schaltungen, die mit dem Kern zusammenarbeiten.

Für viele Hobbyprogrammierer ist die Bearbeitungszeit eines Programms irrelevant. Wenn man etwas mit Leidenschaft für sich selbst tut, ist der wirtschaftliche Aspekt weniger wichtig. Was zählt, sind die Herausforderung und die Lösung des Problems, nicht die Zeit, die man mit dem Gerät verbringt. Für Profis, bei denen die Zeit von der Idee bis zur Umsetzung von entscheidender Bedeutung ist, kann Assembler jedoch oft die schlechteste Wahl sein, da die Zeit, die benötigt wird, um ein Programm zum Laufen zu bringen und Fehler zu finden, sehr lang sein kann. Sie wird umso mehr benötigt, je komplexer die Aufgabe ist.

Programmiersprache C

Bis vor etwa zehn Jahren brach C die Rekorde in der Beliebtheit bei Mikrocontroller-Programmierern. Aufgrund des technologischen Fortschritts und der Verfügbarkeit immer größerer und billigerer Hardware-Ressourcen hat sie jedoch ihre Vorrangstellung verloren und ist zu einem Protoplast für andere Lösungen geworden, die nachfolgend beschrieben werden.

C als höhere Sprache weist nicht die zwei schwerwiegendsten Nachteile von Assembler auf. Erstens können in C geschriebene Programme bis zu einem gewissen Grad und unter bestimmten Bedingungen zwischen Mikrocontrollern, auch mit unterschiedlichen Architekturen, übertragen werden. Zweitens erfordert die Programmierung in C vom Programmierer keine sehr guten Kenntnisse der Mikrocontroller-Architektur und ist daher viel einfacher zu analysieren und Fehler zu finden. C-Compiler sind für viele Plattformen verfügbar, z. B. für Windows oder Linux und daher ist die Sprache selbst einem viel breiteren Spektrum von Programmierern vertraut als Assembler, für das tiefgreifende Kenntnisse der Hardware erforderlich sind - das Erlernen eines neuen Dialekts der Sprache erfordert lediglich eine Änderung der Gewohnheiten bei der Verwaltung knapper Ressourcen.

Ein in C geschriebenes Programm ist besser lesbar als ein entsprechendes Programm in Assembler. Das liegt daran, dass zum Beispiel die Addition von zwei 32-Bit-Zahlen in einer Zeile Code (einschließlich der Deklaration von Variablen) enthalten sein kann, während die gleiche Operation in Assembler, wenn es sich um einen 8-Bit-Kern handelt, mehrere Zeilen Code und die Einbeziehung von Übertragsbits erfordert. Beim Programmieren in C bekommt der Programmierer auch ein wichtiges Werkzeug in die Hand, wie die Indikatoren. Sie sind in Assembler nicht verfügbar und erleichtern dem erfahrenen Programmierer die Arbeit erheblich.

Die Syntax der Sprache C ist im Vergleich zu Assembler viel einfacher zu verstehen und zu analysieren. Der größte Teil dieser Syntax ist nicht vom Typ des Mikrocontrollers abhängig und – was am wichtigsten ist - C basiert auf vielen bekannten Programmiersprachen, so dass das Erlernen von C eine Einführung in die Beherrschung und das Verständnis anderer Compiler sein kann. Es lohnt sich auf jeden Fall, die Sprache C zu beherrschen, oder vielleicht schon C++?

Programmiersprache C++

Der C++-Compiler ist eine Weiterentwicklung des C-Compilers. Beide Sprachen haben eine sehr ähnliche Syntax, aber in C++ wurden aufgrund der zusätzlichen Funktionalitäten dieser Programmiersprache Erweiterungen eingeführt. Der wichtigste Unterschied zwischen C und C++ besteht darin, dass C eine prozedurale und C++ eine objektorientierte Sprache ist. Dabei ist es wichtig zu beachten, dass es sich nicht nur um eine Wortschöpfung zur Beschreibung von Compilern handelt, sondern dass diese Unterscheidung eine der wichtigsten Unterteilungen in der Programmierung ist. Die vorgenannten Ansätze unterscheiden sich in ihrer Programmier-"Philosophie" und erfordern unterschiedliche Methoden zur Organisation des Quellcodes, der Datenstrukturen und des Zugriffs darauf. Der C++-Compiler erlaubt die Erstellung von prozeduralem Code, d.h. derselbe wie in C, während der C-Compiler die Verwendung von objektorientierten Methoden nicht erlaubt.

Zum jetzigen Zeitpunkt ist es ausreichend zu wissen, dass C++ eine Erweiterung der Fähigkeiten und Mechanismen von C einführt, die in C nicht verfügbar sind. Es ist auch wichtig zu wissen, dass die objektorientierte Programmierung die Arbeitsteilung innerhalb eines Teams von Programmierern wesentlich erleichtert, so dass C++ die offensichtliche Wahl für mehrstufige Projekte ist, die umfangreichen Code erfordern.

Ziel dieses Textes ist es nicht, das Programmieren zu lehren, sondern lediglich ein gewisses Spektrum an verfügbaren Methoden und Lösungen vorzustellen, weshalb wir nicht im Detail auf die Unterschiede eingehen werden. Wenn wir jedoch einen Vorschlag für diejenigen machen könnten, die ihre ersten Schritte in der Mikrocontroller-Programmierung machen, wäre es auf jeden Fall empfehlenswert, C++ zu lernen, da es sich um eine sehr beliebte Sprache handelt, die für eine Vielzahl von Plattformen und Betriebssystemen verfügbar ist, so dass man sich beim Erlernen keine Sorgen machen muss, an einen bestimmten Hersteller und eine bestimmte Hardware gebunden zu sein.

Python und MicroPython

Die Sprache Python ist in den letzten Jahren immer beliebter geworden. Ursprünglich war sie als eine der Programmiersprachen für Personalcomputer verfügbar, bevor sie in den Mainstream-Anwendungen Einzug hielt. Eine Variante von Python, die für Mikrocontroller entwickelt wurde, ist MicroPython, das mit minimalen Hardware-Ressourcen in einer begrenzt ausgestatteten Mikrocontroller-Umgebung arbeitet.

Python ist eine interpretierte Sprache, so wie es einst Basic war. Das bedeutet, dass die Befehle in Echtzeit abgerufen und verarbeitet werden und der Quellcode vor der Ausführung nicht kompiliert wird. Python-Varianten für Mikrocontroller sind für den Betrieb mit geringen Ressourcen optimiert, obwohl einige der Chips, die Mikrocontroller genannt werden, vielmehr zur Verfügung haben als frühe PCs, wie der IBM XT.

Python ist ein sehr vielseitiges Werkzeug. Es wird für eine Vielzahl von Anwendungen eingesetzt: Steuerung von Modellen, Robotern, Internet der Dinge oder intelligenten Gebäudegeräten, Geräten, die über ein Mobilfunknetz oder das Internet verbunden sind. Das bereits erwähnte MicroPython kann auch zur Programmierung von Mikrocomputern auf Basis von ESP8266, ESP32, dem sehr beliebten Arduinos, Raspberry Pi, Raspberry Pi Pico und anderen verwendet werden. Da es sich um einen Interpreter und nicht um einen Compiler handelt, besteht eines seiner Merkmale in der Fähigkeit, mit dem Mikrocontroller zu interagieren. Diese Eigenschaft war bei älteren Modellen von Personalcomputern, die mit Basic programmiert wurden, verfügbar. Man brauchte nur einen Befehl über die Tastatur einzugeben, und er wurde sofort ausgeführt. Die gleiche Möglichkeit der Interaktion bietet der MicroPython-Interpreter, was das Testen der Anwendung und der kollaborativen Umgebung erleichtert. MicroPython bietet außerdem leistungsstarke Unterstützung in Form von vielen Standardbibliotheken und Erweiterungen, die eine Vielzahl von Aufgaben erleichtern, von der Handhabung von Sensoren bis zur Kommunikation mit Peripheriegeräten.

MicroPython enthält viele Standardmodule, aber es sind nicht so viele wie in der Standard-Python-Implementierung. Die Vollversion dieser Sprache verfügt über ein umfangreiches Ökosystem von Bibliotheken und Modulen, die es Entwicklern ermöglichen, von einer Fülle von Funktionen und Werkzeugen zu profitieren. Außerdem können einige fortgeschrittene dynamische Funktionen in MicroPython eingeschränkt oder nicht verfügbar sein.

Java

Wie Python wurde auch Java von traditionellen PC- und Webanwendungen übernommen. In der Welt dieser Computer sind sowohl Java-Interpreter als auch Compiler zu finden. Für die Mikrocontroller wurde die Sprache Java ME (Java Micro Edition) entwickelt, eine Variante von Java, die im Vergleich zu einem Personal Computer oder Server mit begrenzten Ressourcen arbeiten kann.

Java ME ist eine Teilmenge von Java SE, die speziell für eingebettete und mobile Geräte mit begrenzten Ressourcen, wie Mobiltelefone und Handhelds, entwickelt wurde. Java ME enthält einige Funktionen von Java SE, bietet aber gleichzeitig neue APIs, die speziell für eingebettete Geräte geeignet sind, wie z. B. Bluetooth-Konnektivität, Standortdienste, Sensor-APIs und mehr. Aufgrund der begrenzten Ressourcen dieser Geräte hat Java ME jedoch einige Einschränkungen im Vergleich zu Java SE. So verfügt Java ME beispielsweise über einen kleineren Satz von APIs als Java SE und unterstützt nicht die gesamte Java-Sprachenspezifikation.

Java ist eine vielseitige Sprache, die für eine Vielzahl von Anwendungen verwendet werden kann, einschließlich der Programmierung von Mikrocontrollern und Einplatinencomputern (SBC). Java ist bei eingebetteten Computeranwendungen sehr beliebt, da es leicht zwischen verschiedenen Plattformen migriert werden kann, zuverlässig und funktional flexibel ist und sich der Code leicht ändern lässt. Das Java-Ökosystem bietet zahlreiche Werkzeuge, Bibliotheken und Frameworks, mit denen Entwickler effiziente und zuverlässige Anwendungen für eingebettete Systeme erstellen können. Java ME ist notwendigerweise etwas bescheidener aufgerüstet. Dennoch bietet es eine leichtgewichtige und effiziente Betriebsumgebung, die für kleine, ressourcenbeschränkte Geräte optimiert ist.

Für wen sind die sonstigen Programmiersprachen geeignet

Die Programmierer von Mikrocontrollern sind sich bewusst, dass es neben den genannten Sprachen noch viele weitere Programmiersprachen gibt. Leider haben der technologische Fortschritt und die Entwicklung von Anwendungen, die eine Vielzahl von Schnittstellen erfordern, dazu geführt, dass Sprachen, die auf Basic basieren, fast vollständig ausgestorben sind. Es ist sehr leicht zu erlernen, einige Varianten verfügen über viele großartige, sofort einsetzbare Funktionen, aber derzeit scheint die Verwendung von Basic nicht über den Hobby- oder Grundschulunterricht hinauszugehen. Unter den Programmierern sind Python, C, C++ und Java eindeutig führend und es sieht nicht so aus, als würde sich diese Situation in naher Zukunft ändern. Es gab eine Zeit, da schienen die auf Flussdiagrammen basierenden Programmiermethoden die Zukunft zu sein. Wie Basic haben sie ihren Weg in die Schulen gefunden, wo sie für den Programmierunterricht verwendet werden, aber nicht für die Entwicklung professioneller Anwendungen.

Um zu verstehen, warum dies der Fall ist, muss man die beiden Welten trennen. Der erste Bereich ist die Welt der professionellen Anwendungen. Ihre Entwicklung erfordert die Arbeit eines Teams von Menschen und selbst wenn wir glauben, das Programm selbst geschrieben zu haben, gibt es eine große Anzahl von Funktionsbibliotheken "darunter", die durch die objektorientierte oder modulare Struktur unseres Programms unterstützt werden. Heutzutage, wo die Zeit bis zur Marktreife zählt, entwickelt niemand mehr z.B. Bibliotheken für FLASH-Speicher selbst, wenn diese vom Hardwarehersteller erstellt und bereitgestellt werden. Der Profi-Programmierer ist also sogar dazu verdammt, in einem Team zu arbeiten, auch wenn er seine Teammitglieder nicht kennt. Er braucht auch die objektorientierte Programmierung, weil sie ihm die Möglichkeit gibt, Methoden in einer bestimmten Bibliothek zu ersetzen, die für ihn unbequem sind, Variablen oder Klassen hinzuzufügen und so weiter. Die andere Welt sind Anwendungen, die zum Spielen, zum Vergnügen, zum Spaß geschaffen wurden. Hier steht niemand unter Zeitdruck; sie werden oft nur entwickelt, um ein bestimmtes Ergebnis zu erzielen. Ein Hobbyprogrammierer kann es sich leisten, Bibliotheken auf eigene Faust zu erstellen und niemand wird die Stunden und das Geld zählen. Natürlich hindert niemand den Hobbyprogrammierer daran, in einem Team zu arbeiten oder fertige Lösungen zu verwenden, aber es ist keine Priorität. Aus diesem Grund kann ein Hobbyprogrammierer auch weniger populäre Werkzeuge verwenden und Programme in Basic, Pascal und anderen Programmiersprachen erstellen, die heute bereits eine Nische darstellen.

Die nächste Revolution in der Mikrocontroller-Programmierung wird wahrscheinlich durch Technologien im Zusammenhang mit künstlicher Intelligenz ausgelöst. Vielleicht wird es die Aufgabe des Programmierers sein, die Funktionalität des Programms genau zu beschreiben, so wie es jetzt die Aufgabe des Grafikdesigners ist, wenn er mit Algorithmen zur Bilderzeugung arbeitet und der entsprechende KI-Algorithmus wird den Code erzeugen und kompilieren. Derzeit ist dies noch Zukunftsmusik und ein Thema für einen separaten Artikel, aber Hobbyprogrammierer nutzen bereits erfolgreich künstliche Intelligenz, um einfache Codes zu entwickeln.

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