Методи і засоби сумісної відладки апаратних і програмних засобів

Розробка і відладка програмного забезпечення

Зміст етапів розробки програмного забезпечення, його трансляції і відладки на моделях суттєво залежить від використовуваних системних засобів. В даний час ресурси навіть 8-розрядних МК достатні для підтримки програмування на мовах високого рівня. Це дозволяє використовувати всі переваги структурного програмування, розробляти програмне забезпечення з використанням роздільних трансльованих модулів. Одночасно продовжують широко використовуватися мови низького рівня типу асемблера, особливо при необхідності забезпечення контрольованих інтервалів часу.

На даний час найпотужнішими засобом розробки програмного забезпечення (особливо для мікропроцесорних систем)є інтегровані середовища розробки, що мають в своєму складі менеджер проектів, текстовий редактор і симулятор, а також що допускають підключення компіляторів мов високого рівня типу Паскаль, С, Бей сік або Форт. При цьому необхідно мати на увазі, що архітектура багатьох 8-розрядних процесорів внаслідок малої кількості ресурсів, сторінкового розподілу пам'яті, незручній індексній адресації і деяких інших архітектурних обмежень не забезпечує компілятору можливості генерувати ефективний код. Для обходу цих обмежень розробники низки компіляторів вимушені були перекладати на користувача турботу про оптимізацію коду програми.

Для перевірки і відладки програмного забезпечення використовуються так звані програмні симулятори, які надають користувачеві можливість виконувати розроблену програму на програмно-логічній моделі процесора. Програмні симулятори поширюються, як правило, безкоштовно і конфігуровані відразу на декілька МК одного сімейства. Вибір конкретного типу процесора серед моделей сімейства забезпечує відповідна опція меню конфігурації симулятора. При цьому моделюється робота ядра процесора, портів вводу/виводу, переривань і іншої периферії. Карта пам'яті модельованого контролера завантажується в симулятор автоматично, відладка ведеться в символьних позначеннях регістрів.

Завантаживши програму в симулятор, користувач має можливість запускати її в покроковому або безперервному режимах, задавати умовні або безумовні точки зупинки, контролювати і вільно модифікувати вміст елементів пам'яті і регістрів контролера який симулюється.

Етап сумісної відладки апаратних і програмних засобів в реальному масштабі часу є найбільш трудомістким і вимагає використання інструментальних засобів відладки. До основних інструментальних засобів відладки належать:

· внутрісхемні емулятори;

· оцінні плати;

· монітори відладки;

· емулятори ПЗП.

Внутрісхемний емулятор – програмно-апаратний засіб, здатний замінити емульований проценор в реальній схемі. Стиковка внутрісхемного емулятора з відладжуваною системою проводиться за допомогою кабелю із спеціальною емуляційною головкою, яка вставляється замість МК у відладжувану систему. Якщо МК не можна видалити з відладжуваної системи, то використання емулятора можливе, тільки якщо цей мікроконтролер підтримує режимвідладки, при якому всі його виводи знаходяться в третьому стані. В цьому випадку для підключення емулятора використовують спеціальний адаптер, який підключається безпосередньо до виводів емульованого процесора, або до відповідних відладочних входів.

Внутрісхемний емулятор – це найпотужніший і найуніверсальніший відлагоджувальний засіб, який робить процес функціонування відладжуваного контроллера прозорим, тобто легко контрольованим, довільно керованим і модифікованим.

Оціночні плати (Evaluation Boards), є свого роду конструкторами для макетування електронних пристроїв. Звичайно це друковані плати з встановленим на ній процесором і всією необхідною йому стандартною периферією. На цій платі також встановлюють схеми зв'язку з зовнішнім комп'ютером. Як правило, там же є вільне поле для монтажу прикладних схем користувача. Іноді передбачена вже готова розводка для установки додаткових пристроїв, zrs рекомендуються виробником. Наприклад, ПЗП, ОЗП, ЖКІ-дисплей, клавіатура, АЦП і ін. Крім учбових або макетних цілей, такі допрацьовані користувачем плати можна використовувати як одноплатні контроллери, які є базою для малосерійної продукції.

Для більшої зручності оціночні плати комплектуються ще і простим засобом відладки на базі монітора відладки. Використовуються два типи моніторів відладки: один для МК, що мають зовнішню шину, а другий – для МК, що не мають зовнішньої шини.

У першому випадку відлагоджувальний монітор поставляється у вигляді мікросхеми ПЗП, яка вставляється в спеціальний роз’єм на платі розвитку. Плата також має ОЗП для програм користувача і канал зв'язку з зовнішнім комп'ютером або терміналом. У другому випадку плата розвитку має вбудовані схеми програмування внутрішнього ПЗП процесора, які управляються від зовнішнього комп'ютера. При цьому програма монітора просто заноситься в ПЗП спільно з прикладними кодами користувача. Прикладна програма повинна бути спеціально підготовлена: у потрібні місця необхідно вставити виклики налагоджувальних підпрограм монітора. Потім здійснюється пробний прогін. Щоб внести до програми виправлення, користувачеві треба стерти ПЗП і провести повторний запис. Готову прикладну програму отримують з відсадженої шляхом видалення всіх викликів моніторних функцій і самого монітора відладки. Можливості відладки, що надаються комплектом "плата розвитку плюс монітор", не такі універсальні, як можливості внутрісхемного емулятора, також і деяка частина ресурсів МК в процесі відладки відбирається для роботи монітора. Тим не менше, наявність набору готових програмно-апаратних засобів, що дозволяють без втрати часу приступити до монтажу і відладки проектованої системи, у багатьох випадках є вирішальним чинником. Особливо якщо врахувати, що вартість такого комплекту значно менша, ніж вартість більш універсального емулятора.

Емулятор ПЗП– програмно-апаратний засіб, який дозволяє заміщати ПЗП на відладжуваній платі, на ОЗП, яке підставляє замість нього, в яке може бути завантажена програма з комп'ютера через один із стандартних каналів зв'язку. Цей пристрій дозволяє користувачеві уникнути багатократних циклів перепрограмування ПЗП. Емулятор ПЗП доцільний лише для процесорів, які можуть звертатися до зовнішньої пам'яті програм. Цей пристрій порівнянний по складності і вартості з оціночними платами і має одну велику універсальність оскільки він може працювати з будь-яким типом процесора.

Емульована пам'ять доступна для перегляду і модифікації, але контроль над внутрішніми ресурсами процесора, був до недавнього часу неможливий.

Останнім часом з'явилися моделі інтелектуальних емуляторів ПЗП, які дозволяють "заглядати" всередину МК на платі користувача. Інтелектуальні емулятори є гібридом із звичайного емулятора ПЗП, монітора відладки і схем швидкого перемикання шини з одного на іншій. Це створює ефект, ніби монітор відладки був встановлений на платі користувача і при цьому він не займає в процесора ніяких апаратних ресурсів.

Етап сумісної відладки апаратних і програмних засобів в реальному масштабі часу завершується, коли апаратура і програмне забезпечення спільно забезпечують виконання всіх кроків алгоритму роботи системи. В кінці етапу відсаджена програма заноситься за допомогою програматора в пам'ять програм процесора, і перевіряється робота процесора без емулятора. При цьому використовуються лабораторні джерела живлення. Частина зовнішніх джерел сигналів може моделюватися.

Етап інтеграції розробленого контроллера у систему полягає в повторенні робіт по сумісній відладці апаратури і керуючої програми, але при роботі у складі системи, живленні від штатного джерела і з інформацією від штатних джерел сигналів і датчиків.

Склад і об'єм випробувань розробленого і виготовленого контроллера залежить від умов його експлуатації і визначається відповідними нормативними документами. Проведення випробувань таких функціонально складних виробів, як сучасні контроллери, може зажадати розробки спеціалізованих засобів контролю стану системи під час випробувань.

Читайте також:

<== попередня сторінка	\|	наступна сторінка ==>
Розробка і відладка апаратних засобів	\|	Історія мережі Інтернет

Не знайшли потрібну інформацію? Скористайтесь пошуком google:

Генерація сторінки за: 0.003 сек.