Микропроцессоры 2 лекция (1084889), страница 2

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 2)

Справочная система. Для удобства использования интегрированная отладочная среда имеет встроенную контекстную справочную систему.

Справочная система обычно содержит имена и адреса всех управляющих регистров всех микроконтроллеров, представленных в интегрированной отладочной среде типа IDE.

Справочная система, как правило, даёт возможность быстро найти дополнительные сведения, которые могут потребоваться при программировании, например, формат регистра конфигурации.

Справочная система также содержит информацию об источниках ошибок, которые могут возникнуть при отладке и программировании и методах их устранения.

Каждая интегрированная отладочная среда регулярно обновляется, вносятся в библиотеку параметры новых изделий, удаляются показатели старых снятых с производства микросхем, устраняются выявленные ошибки, расширяются функциональные возможности.

Основные программные модули типовой интегрированной отладочной среды показаны на рис.1.1.

Рис.1.1. Структурная схема интегрированной отладочной среды

1.3. Основные функции интегрированной отладочной среды

На программные средства отладки обычно возлагаются следующие функции:

1. Ввод и редактирование исходного текста программы,

2. Подключение к исходной программе библиотечных файлов.

3. Компилирование и компоновка исходной программы.

4. Создание в процессе компиляции и компоновки помимо основного (hex- файла) дополнительных служебных файлов для отладки, документирования и объединения всех файлов.

5. Запуск программатора и загрузка полученного hex- файла в память программ микроконтроллера.

6. Отладка программы с помощью встроенного симулятора в пошаговом, анимационном или пакетном режимах с возможностью контроля содержимого внутренних регистров и памяти.

7. Имитация в процессе отладки сигналов на внешних выводах микроконтроллера (генерация стимулов) и/или изменение содержимого внутренних регистров.

8. Имитация изменения содержимого одного из внутренних регистров в заданной последовательности при определённых значениях счётчика команд.

9. Определение время выполнения программы или отдельных фрагментов программы.

10. Загрузка h-файла программы в дебаггер-отладчик и проведение отладки в пошаговом, анимационном или пакетном режимах с подключенными внешними периферийными устройствами.

11. Загрузка h-файла в программатор и управление программатором.

Очевидным недостатком программных симуляторов является то обстоятельство, что исполнение программ, загруженных в симулятор, происходит в масштабе времени, отличном от реального. Однако, низкая цена, возможность ведения отладки даже в условиях отсутствия макета отлаживаемого устройства делают программные симуляторы весьма эффективным средством отладки. Отдельно необходимо подчеркнуть, что существует целый класс ошибок, которые могут быть обнаружены только при помощи симулятора.

1.4. Аппаратные средства отладки

Процесс проектирования не может считаться законченным до проведения натурных испытаний с целевым микроконтроллером и всеми подключёнными к нему внешними периферийными устройствами. Проведение натурных испытаний можно рассматривать как второй этап отладки. На этом этапе проектирования используются аппаратные средства отладки. На рис.1.2 показана номенклатура аппаратных средств, обычно используемых при отладке микропроцессорных систем. Для удобства рассмотрения аппаратные средств отладки разделим на несколько классов:

• программаторы,

• демонстрационно-отладочные платы,

• дебаггеры-отладчики,

• эмуляторы.

Рис.1.2. Номенклатура аппаратных средств, используемых при отладке микропроцессорных систем

1.5. Программаторы

Программаторы предназначены для переноса hex- файла, полученного в результате компиляции и компоновки и проверенного в процессе симуляции, непосредственно в память программ микроконтроллера.

Программатор является обязательным сервисным устройством процесса проектирования микропроцессорных систем и в том или ином виде входит в состав аппаратных средств отладки. Однако программатор не всегда присутствует в составе аппаратных отладочных средств в виде отдельного устройства.

В ряде случаев функции программатора возлагаются на другие аппаратные средства (дебаггеры или эмуляторы), используемые при отладке.

По существу второй этап процесс отладки начинается с загрузки h-файла программы в микроконтроллер.

Имеются два вида программаторов: параллельные и последовательные. Параллельные программаторы выставляют на выводах микроконтроллера байт кода команды и одновременно на других выводах адрес ячейки памяти программ, в которую должен быть записан байт. Затем вырабатывается импульс или серия импульсов, обеспечивающих занесение выставленного кода команды в адресуемую ячейку. Параллельное программирование использовалось на более ранних этапах развития микропроцессорной техники для микроконтроллеров с ультрафиолетовым стиранием, производство которых постоянно сужается.

Современные микроконтроллеры имеют память программ с электрическим стиранием для краткости называемую FLASH памятью.

Микроконтроллеры с FLASH памятью имеют внутренние счетчики поступающих битов и байтов. Благодаря наличию внутренних счётчика битов и байтов отпадает необходимость в передаче адресов ячеек памяти. Поэтому современные микроконтроллеры программируются побитно через последовательный канал, что значительно упрощает процесс программирования. Важным достоинством последовательного программирования является возможность программирования микроконтроллера непосредственно на печатной плате после его припайки.

Существует большое количество универсальных программаторов: Chip Prog, Chip Prog+, Тритон и т. д.

Универсальные программаторы могут записывать hex- файл в память программ микроконтроллеров различных семейств. Обычно на универсальных программаторах устанавливаются разъёмы под корпуса типа DIP, микроконтроллеры с другими типами корпусов подключаются через переходные колодки.

Ассортимент микроконтроллеров, доступных программированию с помощью универсальных программаторов, регулярно расширяется и обновляется через Интернет.

Иногда программатор является единственным аппаратным средством отладки. В этом случае оценка правильности функционирования производится по индикаторным устройствам, входящим в состав разрабатываемой системы. При неудовлетворительных результатах испытаний производится коррекция программы и повторное программирование микроконтроллера. Такая методика отладки даже с использованием симулятора в процессе коррекции программы не всегда обеспечивает выявление ошибок и быстрое и успешное окончание отладки.

Более эффективно использование специальных средств отладки, описанных в последующих параграфах данного обзора.

1.6. Демонстрационно-отладочные платы

Демонстрационно-отладочная плата представляет собой печатную плату с установленным на ней целевым микроконтроллером и рядом внешних периферийных устройств с функциями индикаторов, датчиков различных физических величин и исполнительных устройств. На плате, как правило, устанавливаются схемы внешней памяти, часов реального времени и ряд других. На плате обычно присутствует несколько разъёмов с различным функциональным назначением: для подачи питания, для соединения с компьютером или подключения программатора, для объединения с другими платами.

По функциональным возможностям демонстрационно-отладочные платы целесообразно разделить на три группы:

• Эмуляторы ПЗУ.

• Отладочные мониторы.

• Платы развития и платы конструкторы.

1.7. Эмуляторы ПЗУ

Эмулятор ПЗУ - аппаратное средство отладки, позволяющее в процессе отладки замещать память программ микроконтроллера (ПЗУ) внешней микросхемой оперативной памяти ОЗУ, в которую может быть загружена программа с компьютера через один из стандартных каналов связи. Это устройство позволяет пользователю избежать многократных циклов перепрограммирования ПЗУ. Эмулятор ПЗУ имеет смысл только для микроконтроллеров, которые в состоянии обращаться к внешней памяти программ. Особо широкое применение эмуляторы ПЗУ нашли для микроконтроллеров с ультрафиолетовым стиранием, так как цикл перепрограммирования таких микроконтроллеров довольно продолжителен из-за необходимости стирания памяти программ ультрафиолетовыми лучами в специальной установке перед каждым новым циклом перепрограммирования.

В настоящее время эмуляторы ПЗУ обычно входят в состав более сложных аппаратных средств отладки.

1.8. Отладочные мониторы

Ранние эмуляторы ПЗУ позволяли только загружать программу, запускать ее и останавливать, используя общий сброс. Затем появились усложненные модели. Эмулируемая память в таких изделиях была доступна для просмотра и модификации, но контроль за внутренними управляющими регистрами микроконтроллера был невозможен. Существенное расширение функциональных возможностей эмуляторов ПЗУ произошло благодаря использованию отладочных мониторов.

Отладочный монитор - специальная программа, загружаемая во внешнюю память программ микроконтроллера, расположенную на той же демонстрационно-отладочной плате. Монитор вынуждает микроконтроллер выполнять, кроме прикладной задачи, еще ряд отладочных функций:

• Загрузку кодов прикладных программ пользователя в свободную от монитора память программ.

• Установку точек останова.

• -Запуск и останов программы в пакетном режиме.

• Проход программы пользователя по шагам.

• Просмотр, и редактирование программы.

• Самотестирование микроконтроллера и памяти.

Отладочные мониторы используют целевой микроконтроллер, который стоит на плате. Отладочные мониторы обычно используются совместно с эмуляторами ПЗУ. Эмуляторы ПЗУ с отладочными мониторами получившие название интеллектуальных эмуляторов ПЗУ, позволяют “заглядывать” внутрь микроконтроллера и производить отладку в пошаговом и пакетном режимах. Например, такой интеллектуальный эмулятор ПЗУ разработала фирма “Фитон” для микроконтроллеров семейства 8051. Он являются основой многих демонстрационно-отладочных плат. В частности подобный интеллектуальный эмулятор ПЗУ реализован на демонстрационно- отладочной плате ЕВ-552.

Следует отметить, что интеллектуальные эмуляторы ПЗУ, также как и простые могут работать только с микроконтроллерами, имеющими возможность подключения внешней памяти программ. Другим недостатком является отвлечение ресурсов микроконтроллера на отладочные и связные процедуры. Монитор занимает некоторый объем в адресном пространстве памяти программ (иногда до 32Кб). Обычно отладочный монитор поставляется в виде микросхемы ПЗУ, которая вставляется в специальную розетку на плате.

1.9. Платы развития и платы конструкторы

Платы развития, как принято их называть в зарубежной литературе Evaluation Boards (ЕВ), являются наиболее простым и доступным средством для макетирования.

Обычно это печатная плата с установленным на ней целевым микроконтроллером, эмулятором ПЗУ, монитором и набором внешних периферийных устройств. На плате также устанавливают схемы связи с компьютером. Как правило, имеется свободное поле для монтажа прикладных схем пользователя. Иногда имеется уже готовая разводка для установки дополнительных устройств, рекомендуемых фирмой. Например, ПЗУ, ОЗУ, ЖКИ, клавиатура, АЦП, входные операционные усилители и др. Кроме учебных или макетных целей, такие доработанные пользователем платы выгодно использовать в качестве одноплатных контроллеров, встраиваемых в мелкосерийную продукцию.

Примером платы развития может служить демонстрационно-отладочная плата ЕВ-552, выпускаемая отечественной фирмой КТЦ-МК для отладки микропроцессорных систем на базе микроконтроллеров семейства 8051. Универсальный интеллектуальный эмулятор ПЗУ, используемый на плате, разработала фирма “Фитон.

Характеристики

Список файлов лекций