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mardi 7 juillet 2015

Carte de développement pour le système Micromite MKII.

En matière de programmation, il existe une multitude de langages disponibles. Suivant le matériel sur lequel devra s'effectuer le programmation, seuls certains d'entre eux seront disponibles. En effet, les ressources matérielles mais surtout systèmes, nécessaires à l'exécution d'un programme, peuvent être du tout au tout différentes.

Pour programmer un matériel simple, typiquement un petit processeur ou plus généralement un micro-contrôleur, il est possible de distinguer deux grands type de langages. Ceux nécessitant la présence d'un système d'exploitation, et les autres. Un langage interprété comme Phython par exemple ne fonctionne que sous environnement Linux (en général) et exploite largement les ressources fournies par ce système. Ce type de langage n'est donc pas imaginable sur un système simple.

Par contre, il existe d'autres langages dits évoluées qui permettent la programmation d'un tout petit système. Pascal, C/C++, Basic et autres du même type sont parfaitement adaptés à cet usage. Dans cette catégorie de langages, il est encore possible de différencier les langages compilés et les langages interprétés.

Un langage compilé sera en fait interprété une fois par un programme particulier, le compilateur, qui produira un fichier exécutable qui devra être écrit dans le petit système. Dans ce cas, le compilateur est exécuté sur une machine différente que celle sur laquelle devra s'exécuter le fichier exécutable.

Un langage interprété consiste en fait en un programme qui lit constamment des lignes de code et en exécute les instructions. C'est le cas du Basic, donc de l'interpréteur Basic. Ce type de solution peu paraître inefficace car même dans une boucle exécutant mille fois la même chose, l'interpréteur exécutera mille fois le décodage et l'exécution des mêmes instructions.

Le Basic Microsoft, omniprésent dans les années 80
Relativisons, même s'il semble évident qu'un programme écrit en Basic s'exécutera bien moins rapidement qu'un programme compilé, les ressources disponibles aujourd'hui permettent de ne pas trop avoir à se soucier de cet aspect des choses. D'une part on ne demandera jamais à un petit système à processeur de gérer des fichiers ou d'effectuer du traitement de signal comme peuvent le faire les 'gros' processeurs et les PC.

De plus, certains 'artifices' permettent d'augmenter artificiellement la vitesse d'exécution d'un programme écrit en Basic. Le procédé est simple, il suffit d'écrire dans un langage compilé, donc plus rapide, des bouts de codes particuliers et de les exécuter en les appelant depuis un programme écrit en Basic.

C'est exactement ce qu'est capable de faire l'interpréteur Basic Micromite MKII écrit par Geoff Graham.

Encore mieux, cet interpréteur laisse la possibilité à l'utilisateur, s'il maitrise bien la programmation en langage 'C' par exemple, de créer ses propres bouts de programmes compilés, de les insérer et de les exécuter dans un programme Basic. Si l'on rajoute à cela que l'interpréteur Basic dont il est question fonctionne sur un processeur rapide fonctionnant à quelques 50Mhz, on se retrouve assez éloigné des faibles performances des machines programmables en Basic des années 80 dont certaines ne fonctionnaient même pas à 1Mhz. Et pourtant, de belles choses furent réalisées avec ces anciennes machines comme avec le Commodore 64 et son Basic intégré, équipé d'un processeur 8 bits fonctionnant à 1,023Mhz :

Un des ordinateur de l'époque les plus vendu au monde!
J'ai déjà eu l'occasion de comparer la vitesse d'exécution du Basic de Geoff Graham avec celle de l'interpréteur présent dans le fameux PC1500 de Sharp. J'arrive à un rapport de 200! Pour fixer les idées, Micromite MKII exécute en 1 seconde, ce qui demande un temps de plus de 3 minutes au PC1500!

Le vénérable PC1500A de sharp
De plus, Micromite MKII fournit une interface complète et bien pensée pour divers composants électroniques comme des horloges temps réél, des décodeurs de télécommande infra-rouge etc etc...
Il devient alors très facile avec ce système, d'écrire des applications sophistiquées et faciles à maintenir, sous réserve toutefois que le programme ait été bien écrit et facile à comprendre.

Que dire des capacités? 80 Koctets sont disponibles en flash pour l'écriture des programmes ainsi que 52 Koctets en RAM pour les variables basic, soit environ 130 Koctets au total!. Evidemment à côté des gigas octets de mémoire dont sont équipés aujourd'hui nos PC, cela semble bien ridicule. Ne pas perdre de vue que la finalité du système n'est pas du tout la même. Allumer une ampoule avec un bouton ne requiert que quelques octets sur Micromite MKII, mais requiert des mégas octets sur un PC!
Le prix n'est pas le même non plus. Quelques dizaines d'Euros pour un système confortable basé sur Micromite MKII, des centaines d'Euros pour un PC, voire des milliers pour un Mac!

Et tout cela, dans ceci, pour quelques Euros :

Pour beaucoup de programmeurs, Basic est largement dépassé. A mon sens, cela ne veut strictement rien dire. D'un point de vue technique tout d'abord, un petit système programmable dans ce langage permet de réaliser très rapidement des applications fiables. Null besoin de posséder de grosses compétences en C#, en framework, en OS, et de posséder une grosse équipe de programmeur pour réussir, après des mois d'efforts et des dizaines de milliers d'Euros dépensés, à programmer une application somme toute tout juste à peu près convenable! Ensuite d'un point de vue plus philosophique, avec un tel système Basic, une seule personne peut être en mesure de réaliser de petites applications performantes en un minimum de temps et pour un cout minimum tout en restant totalement autonome sur les ressources et donc affranchi des contraintes de droit, de redevance, d'obligation de quoi que ce soit envers qui que ce soit. Seules, la compétence, l'autonomie et l'inventivité du programmeur, de la programmeuse, deviennent importantes.

Il semblerait d'ailleurs que Microsoft, qui après s'être nourri, devrais-je dire gavé, dans les années 80 de l'essor de la micro-informatique avec son Basic, et aillant contribué dès les années 90 à exploser le milieu pour tenter d'en devenir le seul maitre à bord, ait commencé à comprendre la situation actuelle ou de nouvelles compétences se développent, de nouveaux réseaux se montent, de nouvelles applications naissent, totalement en dehors de son contrôle. D'ou la très grosse opération actuelle de racolage tout azimut dans le petit monde de l'embarqué envers ceux qui étaient considérés il n'y à encore pas longtemps, comme des amateurs sans intérêt.

Incroyable non? Est-il vraiment aussi abordable que les premiers Basics?
N'adoptez JAMAIS les produits Microsoft! Le seul but de Microsoft est aujourd'hui de tenter de reprendre le contrôle des nouveaux écosystèmes naissants. Ne vous laissez pas faire. Microsoft ré-itérera ce qui s'est passé dans les années 90. Dès que vous serez pieds et poings liés avec lui, il vous explosera!!! Il n'a jamais été question pour cette entreprise de considérer un contrat gagnant/gagnant. C'est vous qui travaillez, c'est eux qui encaissent! J'ai à plusieurs reprise fait état de cette attitude désastreuse de Microsoft dans mon Blog... Je devrais aussi ajouter qu'il est nécessaire de se méfier de l'Education National, qui, loin de générer de l'autonomie en interne sur le sujet de l'informatique, se contente souvent de suivre la mode et la facilité en adoptant les ressources fournies 'gracieusement' par différents type de sociétés comme Microsoft!

Si vous souhaitez faire de l'informatique, veillez scrupuleusement à votre autonomie, cultivez VOS compétences, et ajoutez-y VOTRE façon de voire la chose!

C'est dans cet esprit que Geoff Graham a créé son superbe Basic! Je considère qu'il était presque de mon devoir, d'une part de l'utiliser, d'autre part d'en faire ici la 'publicité'!

Bien que toutes les informations nécessaires soient disponibles sur le site de Geoff, le montage d'un système minimal peut s'avérer un peu compliqué quand on ne possède absolument aucune compétence ne serait-ce que minimum en montage électronique. Il n'était pas question cependant de proposer une machine du type de celles disponibles dans les années 80 comme le commodore 64 précédemment cité, mais plutôt une carte d'étude se prêtant bien à de multiples expérimentations, facile à utiliser et peu onéreuse. Voici donc la carte que j'ai développé spécialement pour ce système Basic :

Le système, prêt a fonctionner.

Le processeur possède déjà l'interpréteur Basic. Il m'a été possible d'écrire le fichier programme de cet interpréteur dans le processeur après l'avoir téléchargé du site de Geoff puis transféré à l'aide de l'outil Pickit 3 de Microchip :
J'ai en effet implémenté sur la carte de développement, le connecteur permettant d'y raccorder le programmateur d'une façon simple et efficace. De ce fait, il sera possible à tout moment de reprogrammer le processeur avec une nouvelle version de l'interpréteur Basic. Il peut en effet arriver qu'un bug apparaisse au fil du temps, qui mérite correction, ou que l'ajout éventuelle de nouvelles fonctionnalités rende intéressante la mise à jour du processeur.

Configuration pour la programmation du firmware Basic

L'utilisation du programmateur Pickit 3 est simplifiée grâce au logiciel disponible en téléchargement sur le site de Microchip, le fabriquant du processeur. Bien que l'opération de programmation du processeur ne soit pas très compliquée, elle impose tout de même l'installation du logiciel Microchip,  MplabX,  sur un PC qui devra être assez moderne et fonctionner sous Windows. A titre indicatif, voici les opérations à suivre pour reprogrammer le processeur avec le fichier Micromite :

1- Dans la page principale du logiciel MplabX, demander l'importation d'un fichier hexadécimal :


2 - Une fenêtre apparaît alors ou il est nécessaire de renseigner l'endroit ou le fichier hexadécimal a été sauvegardé, ainsi que le type de processeur et de programmateur utilisé :


Le processeur est un PIC32MX170F256B.
Le programmateur est le PICkit3

3- Après validation de la fenêtre précédente, le logiciel revient sur sa page principale en affichant certaines informations :


A gauche, le logiciel à bien accepté le fichier ainsi que le type de processeur configuré.
En haut, l'icône de programmation vers le processeur est devenue active.

4- C'est sur cette icône qu'il faut cliquer pour lancer le processus de programmation. Ce processus démarre alors en faisant apparaître les différentes 'sortie' d'affichage du programme. J'ai agrandi vers le haut cette partie pour rendre lisible un maximum d'informations sur le processus de programmation :



J'ai sélectionné la 'tab' PICkit 3 pour suivre le déroulement du processus avec le programmateur. Tout semble bien se passer...

Au bout d'un certain temps, la programmation s'est effectuée :


5 - Il ne reste plus qu'à tester le système. Pour cela il faut retirer le programmateur PICkit 3 et appuyer sur le bouton RESET après avoir démarré un émulateur de terminal sur le PC, configuré sur le bon port de COM à 38400 baud. Le message suivant apparaît alors :


Pas de doute, le système fonctionne!

6- Il ne reste plus qu'à tester l'interpréteur Basic en tapant exactement l'exemple fourni dans la documentation du système :


Et la LED que j'ai installé à cet effet sur la carte de développement se met à clignoter.

Simple? Effectivement. Et maintenant, les ressource de ce Basic et de ce processeur étant assez complète, il ne reste plus qu'à envisager des application et à les développer, tout simplement!

Des remarques ou des suggestions :

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