فیلم آموزش زبان C میکروکنترلرها – پک 3 جلسه ای

فیلم آموزش زبان C میکروکنترلرها شامل مباحثی برای یادگیری کدنویسی میکروکنترلرها به زبان C است. این آموزش را در سه جلسه آورده ایم که در ادامه، جلسات آموزش را بیان خواهیم کرد. زبان C با توجه به ویژگی هایی که دارد، برای میکروکنترلرها بسیار مناسب است. از این رو زبان C در صنعت و آموزش، در حوزۀ میکروکنترلرها، بسیار پر استفاده است. از جمله ویژگی های زبان C که آن را مناسب برنامه نویسی میکروکنترلرها می کند، می توان به موارد زیر اشاره کرد:

• سرعت بالا؛
• امکان مدیریت حافظه؛
• انعطاف پذیری؛
• سادگی و کوچک بودن؛
• دارای سطح میانی که زبان C جزء زبان های سطح میانی است. و علاوه بر داشتن انتزاع و کتابخانه های استاندارد و نزدیک بودن به زبان های سطح بالا، قابلیت مدیریت حافظه و سرعت بالا را مانند زبان های سطح پایین، دارد؛
• عدم نیاز به دانش نسبت به جزئیات پردازنده؛
• انعطاف پذیری ذاتی و پشتیبانی و پتانسیل زبان C برای خاصیت قابل حمل بودن در طیف وسیعی از سخت افزارها؛
• پشتیبانی زبان C از عملیات ورودی/خروجی با سرعت بالا و سطح پایین؛
• مناسب بودن C نسبت به زبان اسمبلی در برنامه های پیچیده؛
• اشغال شدن کمتر حافظۀ RAM در زبان C نسبت به زبان های سطح بالای دیگر.

ویدئوی 1 – معرفی فیلم آموزش زبان C میکروکنترلرها

پر استفاده بودن و مناسب بودن زبان C برای میکروکنترلرها، لزوم دانش عمیق نسبت به برنامه نویسی C میکروکنترلرها و نیاز فعالان و علاقه مندان حوزۀ میکروکنترلر و دیگر سیستمهای نهفته، از دلایل ارائۀ آموزش برنامه نویسی میکروکنترلرها به زبان Cی یوبرد است. آموزش کدنویسی میکروکنترلرها اغلب با زبان C آغاز می شود و برای شروع کار با میکروکنترلرها، زبان C مناسب تر از زبان C++ است. چرا که پیچیدگی های زبان C++، در C وجود ندارد. و دانش پذیر با زبان C، کار با میکروکنترلرها را به صورت مفهومی تر یاد می گیرد. بنابراین می توان گفت برای ورود به دنیای میکروکنترلرها، لازم است پله های یادگیری برنامه نویسی به زبان C پیموده شوند. از سال های گذشته تاکنون دوره های آموزشی حضوری و آنلاین و فیلم آموزشی زبان C را ارائه کرده ایم. در این ویرایش تصمیم گرفتیم که علاوه بر افزایش کیفیت صوت و تصویر، موضوعات جدید را نیز به فیلم آموزش زبان C میکروکنترلرها اضافه کنیم.

فیلم آموزش ARM STM32 مقدماتی

فیلم آموزش میکروکنترلرهای AVR مقدماتی

فیلم آموزش آردوینو مقدماتی

تصویر 1 – لزوم یادگیری زبان C برای برنامه نویسی میکروکنترلرها

زبان برنامه نویسی C چیست؟

زبان C یک زبان برنامه نویسی همه منظوره، ساخت یافته و رویه ای است. این زبان در سال 1972 توسط یک دانشمند علوم کامپیوتر به نام دنیس ریچی (Dennis Ritchie) در آزمایشگاه های بِل اختراع شد. پیش از اختراع زبان C، برای سیستم عامل یونیکس (Unix)، از زبان اسمبلی استفاده می شد. پس از اختراع زبان C، سیستم عامل یونیکس در سال 1973 با زبان C نوشته شد. اختراع زبان C سیستم عامل ها را متحول کرد. زبان C از روی زبان های B و BCPL ساخته شده و شامل ویژگی های جدیدی نسبت به آنهاست. زبان C با استقبال زیادی مواجه شد و پس از این که دنیس ریچی و برایان کرنیگان کتاب «زبان برنامه نویسی C» یا «K&R C» را منتشر کردند، زبان C به طور گسترده ای مورد استفاده قرار گرفت. استفادۀ گسترده از زبان C باعث به وجود آمدن نسخه های مختلفی از آن شد که با هم ناسازگار بودند. بنابراین در سال 1983، مؤسسۀ استانداردهای ملی آمریکا (ANSI) کمیته ای را مأمور کرد که «تعریف بدون ابهامی از C» تدوین کنند. در سال 1989 استاندارد ANSI C یا C89 تصویب شد. در سال 1990 نیز سازمان بین المللی استاندارد سازی (ISO) این استاندارد را پذیرفت و آن را با نام ANSI/ISO C منتشر کرد. این استاندارد با نام  ISO/IEC 9899:1990 و C90 نیز شناخته می شود. بعدها این استاندارد ویرایش شد و نسخه های جدید شامل ویژگی های جدید زبان C بودند. مثل ISO/IEC 9899:1999 یا C99 و استانداردهای C11 و C18 که استاندارد فعلی C18 است. با این که زبان C حدود 40 سال پیش اختراع شده، اما هنوز پر استفاده ترین زبان برنامه نویسی دنیاست. زبان C یک زبان سطح میانی است و علاوه بر برخی ویژگی های زبان های سطح بالا، ویژگی های زبان های سطح پایین هم داراست. در ابتدای فیلم آموزش زبان C میکروکنترلرها دربارۀ زبان C صحبت و نکات و مباحثی را حول آن مطرح کرده ایم. دانش نسبت به زبان C، پیش نیاز آموزش های میکروکنترلر است. و اگر کسی بخواهد با میکروکنترلرها کار کند، پیش از آن، باید با زبان برنامه نویسی آنها آشنا باشد.

تصویر 2 – دنیس ریچی و برایان کرنیگان

چرا «آموزش زبان C میکروکنترلرها»ی یوبرد؟

از سال های گذشته تاکنون آموزش زبان برنامه نویسی C را به صورت حضوری، آنلاین و فیلم آموزش زبان C میکروکنترلرها ارائه کرده ایم. در طول این سال ها ویرایش های متعددی روی آنها اعمال کرده و مباحث جدیدی به آنها افزوده ایم. در ویرایش حاضر، علاوه بر کیفیت صوت و تصویر، مطالب جدیدی به آن افزوده ایم. ویژگی های برجستۀ فیلم آموزش برنامه نویسی میکروکنترلرها به زبان Cی یوبرد، عبارتند از:

• وجود جلسۀ مقدمه، پیش از ورود به تشریح ابزارها و ساختارها در زبان C؛
• تشریح تقریباً همۀ مباحث مربوط به زبان C میکروکنترلرها به طوری که هیچ ابهامی باقی نمی ماند؛
• تشریح تئوری، مثال های متعدد و سپس به کارگیری امکانات مهم در مثال هایی نزدیک به موضوع میکروکنترلرها؛
• کیفیت مناسب صوت و تصویر؛
• توضیح ابزارها، ساختارها و امکانات زبان C در محیط جذاب نرم افزار ویژوال استودیو و برخی مباحث دیگر در نرم افزار ساده و کاربردی DEV C++؛

تصویر 3 – آموزش زبان C میکروکنترلرها با Visual Studio، مبحث عملگرها

سرفصل های آموزش زبان C میکروکنترلرها

جلسات فیلم آموزش زبان C میکروکنترلرها به این شکل است:

• جلسۀ 1 – فیلم مقدمه آموزش زبان C میکروکنترلرها: شامل مباحثی مثل لزوم وجود آموزش زبان برنامه نویسی C برای میکروکنترلرها، معرفی زبان C، خلاصه ای از تاریخچۀ آن و معرفی استانداردهای مرتبط با آن، معرفی ویژگی های زبان های سطح بالا و سطح پایین، معرفی ویژگی های زبان C، بررسی دلایل مناسب بودن زبان C برای میکروکنترلرها، عبارات و اصطلاحات، مراحل کار میکروکنترلر از برنامه نویسی برای آن تا اجرای دستورها توسط CPU و … .
• جلسۀ 2 – فیلم آموزش برنامه نویسی C میکروکنترلرها، مقدماتی: در این جلسه بسیاری از مطالب زبان برنامه نویسی C را تشریح و بررسی می کنیم. از این رو می توان آن را آموزش مقدماتی زبان C میکروکنترلرها دانست. مباحثی مثل متغیرها، انواع متغیر، تبدیل نوع متغیر، متغیرهای عمومی و محلی، کلاس های حافظه در زبان C، کلمۀ کلیدی volatile، آرایه ها و رشته ها، استراکچرها، بیت فیلد، یونیون ها و داده های شمارشی، ثابت ها، عملگرها در C و اولویت آنها، ساختارهای تصمیم if و switch و ساختارهای تکرار for و while و do … while، تابع، انواع آن و مثال های تابع، نحوۀ فراخوانی کتابخانه ها، بررسی یک پروژۀ مرتبط با میکروکنترلرهای AVR و نکات و تعاریف پایانی. (انواع متغیر در زبان C، کلاس حافظه در C و C++)
• جلسۀ 3 – فیلم آموزش زبان C پیشرفته میکروکنترلرها: در این جلسه ابزارها، امکانات و ساختارهای پیشرفته تر زبان C را تشریح می کنیم. که عبارتند از تایپ دف و تایپ دف کردن استراکچر و یونیون و enum، تایپ دف های استاندارد، تابع بازگشتی، اشاره گرها و مثال های آن، متغیرها و آرایه های پویا، توابع کتابخانه ای، دستورهای پیش پردازنده، ماکروها و یک مثال مرتبط با میکروکنترلرها.

تصویر  4 – کدنویسی میکروکنترلرها با زبان C

مخاطبان و پیش نیازهای فیلم آموزش زبان C میکروکنترلرها

مخاطبان آموزش زبان C برای میکروکنترلرها، یا افرادی هستند که در ابتدای ورود به کار با میکروکنترلرها هستند، یا افرادی هستند که قرار است در آینده، کار با میکروکنترلرها را آغاز کنند و یا افرادی هستند که در حوزۀ میکروکنترلرها در حال فعالیت اند و می خواهند زبان برنامه نویسی C میکروکنترلرها را به طور کامل یاد بگیرند. این آموزش به گونه ای است که

• دانش پذیر پس از آن می تواند بدون پیش نیاز خاص دیگری، کار با میکروکنترلرها را آغاز کند؛
• تقریباً هیچ نکته و ابهامی برای دانش پذیر باقی نمی گذارد؛
• دانش پذیر پس از مشاهدۀ آن و تمرین مباحث، می تواند برای میکروکنترلرها برنامه های حرفه ای بنویسد؛
• دانش پذیر پس از آن می تواند یادگیری زبان C++ میکروکنترلرها را شروع کند؛
• نیاز به دانش آنچنانی دربارۀ میکروکنترلرها ندارد و تنها این که دانش پذیر بداند میکروکنترلر چیست، کفایت می کند. که در وبلاگ یوبرد، نوشتۀ «میکروکنترلر» شامل مباحث جامعی دربارۀ میکروکنترلرهاست و برای پیش نیاز این آموزش، مطالعۀ آن را توصیه می کنیم.

تصویر 5 – برنامه نویسی میکروکنترلرها به زبان C

اهداف یوبرد از ارائۀ فیلم آموزش زبان C میکروکنترلرها

در دوره های آموزشی و فیلم های آموزشی گذشته، آموزش زبان C و C++، از جلسات آموزش های میکروکنترلرها بود. اما تصمیم گرفتیم آن را از آموزش های میکروکنترلرها حذف و به صورت جداگانه عرضه کنیم. چرا که لازم بود در این آموزش جداگانه، مستقل از میکروکنترلر مورد استفاده، به مباحث برنامه نویسی C میکروکنترلرها بپردازیم. از اهداف ارائۀ فیلم آموزش زبان C میکروکنترلرها می توانیم به موارد زیر اشاره کنیم:

• افزایش سطح کیفی آموزش زبان برنامه نویسی C برای میکروکنترلرها، متفاوت از آنچه قبلاً داشتیم و متفاوت تر از آموزش های مراجع دیگر؛
• ارائۀ تشریحی کامل و بدون ابهام از (تقریباً) همۀ موضوعات مربوط به زبان C میکروکنترلرها، به طوری که (تقریباً) هیچ مبحثی از قلم نیفتد؛
• به وجود آوردن یک پیش نیاز کامل و جامع برای افرادی که می خواهند وارد دنیای میکروکنترلرها و دیگر سیستم های الکترونیک برنامه پذیر (با زبان C) شوند. چرا که معمولاً مهم ترین پیش نیاز آموزش های میکروکنترلر، تسلط به زبان C یا C++ است؛
• ایجاد یک آموزش با ویژگی هایی که بتواند بسیاری از خلأهای پروژه های صنعتی را پوشش دهد؛
• ایجاد پیش زمینه ای برای یادگیری زبان C++ میکروکنترلرها.

پیش نمایش جلسۀ 1– معرفی زبان برنامه نویسی C

پیش نمایش جلسۀ 2 – ارسال آرایه یک بعدی و دو بعدی به تابع

پیش نمایش جلسۀ 3– اشاره گرها در زبان C