Пример реализации

Эффект использования описанной технологии повышается при увеличении сложности программы, для простых программ она вряд ли целесообразна. В качестве примера я расскажу об одной из своих разработок: Visual2k - Интегрированная среда для программирования микроконтроллерных кукол-роботов. Подробнее о ней и о других программах, использующих "многозвенное программирование" можно узнать на моем web-сайте.

Программа Visual2k разработана для томского театра кукол "2+Ку" и проекта "Оживление пространства". Суть проекта состоит в создании кукол-роботов, используемых в рекламных целях, в витринах магазинов и кафе, в качестве гидов на выставках. Куклы могут быть одиночными или работать совместно в автоматическом спектакле. Разработка каждого нового проекта включает в себя такие фазы - художник и сценарист по заказу придумывают сценарий спектакля, затем, вместе с конструкторами обсуждают детали реализации. Когда детали проекта уточнились, инженер-электронщик изготавливает микроконтроллерную аппаратуру, инженер-механик конструирует механику кукол и приводы двигателей, а режиссер - создает с готовыми куклами спектакль. То есть, здесь мы имеем целую цепочку технологов, каждый из которых работает со своей предметной областью.

Visual2k содержит подсистемы, которые позволяют всем технологам работать над проектом в одной и той же интегрированной среде. Задача первого технолога (электронщика) - не только сконструировать аппаратуру, но и начать создание базы проекта. Вот так выглядит подсистема, в которой он работает:

Редакторактеров

Электронщик вносит в базу проекта имена и типы микроконтроллеров, а также назначает привязку приводов к конкретным выводам микроконтроллеров. Этой информации достаточно, чтобы автоматически сгенерировать программу для микроконтроллеров. Исходный код программы для микроконтроллеров генерируется на языке Си с использованием заранее заготовленной библиотеки драйверов и компилируется Си-компилятором. В зависимости от типа микроконтроллера, генерируется тот или иной Си код.

После этого, файл проекта поступает ко второму технологу (механику). Он работает в этой же подсистеме и создает актеров или их части, назначает действия, которые должны делать куклы-актеры и учитывает специфику приводов, например, создает таблицу скоростей двигателей.

Полученный файл проекта вместе с готовой механикой и электроникой поступает к третьему технологу - режиссеру. Он работает уже с другой предметной областью - сценарием. Поскольку сценарии бывают очень сложными, то режиссер программирует движения кукол на простом алгоритмическом языке, который включает в себя понятия параллельных и последовательных веточек, циклов, условий и команд управления куклами. Вот как выглядит подсистема, в которой работает режиссер:

Редакторсценария

Здесь стоит отметить, что Visual2k немного напоминает Delphi, с той разницей, что здесь все представлено визуальными компонентами, даже переменные и операторы. Режиссер выстраивает сценарий, выкладывая на рабочую область компоненты-операторы, и назначает их свойства с помощью инспектора объектов. Программа сценария, полученная таким образом, может выполняться либо на персональном компьютере (для сложных говорящих кукол или спектаклей), либо на одном микроконтроллере или сети микроконтроллеров. Исходный вид сценария один и тот же, но генерируется либо текст на языке Object Pascal, который компилируется dcc32, либо текст на языке Cи, объединяемый с частью, заданной электронщиком и компилируемый Cи-компилятором. Поскольку в операторах присваивания и в условиях могут быть выражения, Visual2k включает в себя синтаксический анализатор выражений, обнаруживающий все синтаксические ошибки и заменяющий русские имена переменных и функций на имена, допустимые для языка Pascal. Если кукольный проект будет выполняться под управлением персонального компьютера, то сценарий компилируется в DLL, которая вызывается исполняющим ядром. Такая структура позволяет передавать заказчику только исполняющее ядро и DLL, не раскрывая фирменных секретов спектакля. Параллельные процессы, необходимые для адекватного описания сценария реализуются на базе библиотеки параллельного программирования Gala. Если же сценарий выполняется в микроконтроллере, то используется специально разработанная многозадачная среда с кооперативной мультизадачностью и сценарий зашивается прямо в ПЗУ.

Когда мы получили первый заказ на кукольный спектакль, программы Visual2k еще не было, и я писал сценарий самостоятельно (на Delphi) - режиссер сидел рядом ничего не понимая в том, что я делаю, и только давал советы. Я плохо понимал, чего хочет режиссер, а режиссер вообще не понимал, что я делаю. После создания Visual2k, я занимался только развитием интегрированной среды, добавлял поддержку новых типов микроконтроллеров и новых типов приводов, совершенно не вникая в то, какие делались спектакли. Режиссер очень быстро освоил простой язык описания сценариев и получил полную свободу в реализации своих режиссерских замыслов. Так мне удалось расправиться с целым стадом зайцев - существенно облегчить себе задачу сопровождения программы, освободиться от написания конкретных сценариев, освободить электронщика от написания программ для микроконтроллера и высвободить себе время для других разработок.

Сергей Гурин

Добавить комментарий