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Este artículo, que sirve como preparación para una discusión de cadenas en lenguaje C, presenta el concepto de caracteres ASCII y explica dos beneficios de las técnicas de codificación basadas en ASCII.

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Un microprocesador es una colección compleja de circuitos que manipulan voltajes de alta lógica y voltajes de baja lógica. Para mayor comodidad, nos referimos a estos voltajes como unos y ceros, y diseñamos procesadores de manera que estos y ceros puedan manipularse simultáneamente y tratarse como números binarios.

La mayoría de la gente que conozco perdería la cabeza o se quedaría dormida si se vieran obligados a observar el flujo interminable de números binarios dentro y fuera de un microprocesador. La tecnología computacional ha transformado la existencia humana porque estos números binarios se pueden usar para representar cosas que a las personas realmente les importan: música, fotografías o, en el caso de ASCII, letras y dígitos.

Entendiendo ASCII

ASCII significa Código Estándar Americano para el Intercambio de Información. En este código, un número binario significa exactamente un carácter, donde "carácter" se refiere a una letra mayúscula, una letra minúscula, un dígito, un signo de puntuación o varias otras cosas que puede encontrar en un teclado. La siguiente tabla le brinda la "traducción" entre los números (aquí, escrita en notación decimal en lugar de binaria) y los caracteres ASCII correspondientes al alfabeto inglés en mayúsculas y minúsculas.

Es esencial comprender que su microcontrolador no sabe nada acerca de las letras en inglés, los signos de puntuación o los dígitos. Su microcontrolador es una máquina muy pequeña para procesar números binarios, y cualquier carácter que esté presente en su firmware es simplemente su interpretación de números binarios. Puede producirse una seria confusión debido a la impresión errónea de que sus variables o elementos de matriz contienen realmente caracteres ASCII de una forma u otra. El desarrollo de firmware se vuelve más claro, más ágil y más flexible cuando se da cuenta de que los caracteres son en realidad números binarios y que se pueden almacenar, transferir y manipular como números binarios; no se convierten en caracteres ASCII hasta que esté listo para interpretar como caracteres ASCII.

ASCII Pros y Contras

Soy un defensor de ASCII. Hay muchas aplicaciones integradas que pueden beneficiarse del uso de caracteres ASCII, y creo que es una buena idea adquirir el hábito de reconocer situaciones en las que puede incorporar caracteres ASCII en su código.

Un estándar ampliamente utilizado

Un beneficio innegable de ASCII es la estandarización. Los entornos de desarrollo integrado, los programas de terminal y los paquetes de software computacional comprenden ASCII y, por lo tanto, los caracteres ASCII son una forma conveniente y efectiva de transferir y mostrar información.

En este ejemplo, mi colega Mark Hughes está usando una aplicación llamada PuTTY para mostrar una representación binaria basada en ASCII de datos de inclinómetros de precisión.

Transferencia de datos confiable

Un beneficio más sutil, pero quizás igual de importante, es el hecho de que ASCII proporciona un medio para representar información utilizando un conjunto restringido de números binarios. Cualquier valor numérico puede representarse mediante una secuencia de los dígitos ASCII del 0 al 9 (junto con el punto decimal ASCII si es necesario). Estos caracteres ASCII corresponden a un subconjunto muy pequeño de los 256 valores ofrecidos por un número binario de 8 bits. Pero ¿por qué esto importa?

Imagine que tiene una aplicación en la que un microcontrolador debe transferir mediciones de sensores de 8 bits impredecibles y altamente variables a una PC. Si transfiere los datos como números binarios ordinarios, un byte individual puede contener cualquier número del 0 al 255. Esto le deja sin una forma conveniente de organizar los datos o incorporar comandos en el flujo de datos, porque todos los números binarios posibles son necesarios solo para transferir Las medidas en bruto. El PC no puede distinguir entre los datos de medición numéricos y otros tipos de información.

Si transfiere los datos de medición utilizando caracteres ASCII en lugar de números binarios ordinarios, los beneficios del conjunto restringido entran en juego. Solo necesita diez valores binarios (correspondientes a los dígitos ASCII del 0 al 9) para representar los datos numéricos, y varios otros valores binarios pueden reservarse para una funcionalidad especial porque nunca aparecerán en los datos de medición.

Aquí, los dígitos ASCII se utilizan para transferir lecturas de temperatura. El final de cada lectura se identifica con un retorno de carro (CR abreviado); el valor binario correspondiente a CR nunca aparecerá en los datos de medición.

Eficiencia reducida

El precio que paga por la estandarización y la transferencia de datos mejorada es un uso menos eficiente de la memoria, el ancho de banda del procesador y el ancho de banda de la comunicación. ASCII es un sistema basado en bytes. Cada carácter requiere ocho bits, incluso, por ejemplo, el dígito "1", que en circunstancias binarias normales puede representarse mediante un número de 1 bit en lugar de un número de 8 bits.

En mi experiencia, esto rara vez es un problema serio; Los microcontroladores modernos tienen recursos de procesamiento y memoria que exceden con creces los requisitos de muchas aplicaciones. Sin embargo, si realmente necesita maximizar el rendimiento o minimizar el uso de la memoria, es posible que deba renunciar a la conveniencia de ASCII.

Desde ASCII hasta cuerdas

Como se mencionó en la introducción, este artículo no es solo una descripción general de ASCII sino también una introducción a la forma en que se maneja una representación basada en caracteres en el lenguaje de programación C. Nos referimos a este tipo de representación como una cadena, es una secuencia o "cadena" de caracteres ASCII. Veremos más de cerca las cadenas en el próximo artículo.