- •7. Ввод в mcs-51 аналоговых сигналов: виды ацп, схемы подключения и программы опроса ацп.
- •14. Функции формирования временных задержек в языке с18.
- •15. Программирование на языке с18 типовых функций управления и контроля: вывод информации в порт, управление отдельными разрядами портов, опрос переключателя.
- •16. Подключение жк-дисплея к pic-микроконтроллеру: структура жк-дисплея, функции управления дисплеем.
- •17. Аналого-цифровое преобразование в pic-мк: структура внутреннего ацп, функции управления ацп на языке с18.
- •18. Реализация широтно-импульсной модуляции в pic-мк: параметры шим, функции управления шим на языке с18.
- •19. Прерывания в pic18: источники прерываний, управляю-е биты, программирование прерываний на языке с18.
- •29. Разработка и автономная отладка аппаратных и программных средств микроконтроллерных систем.
- •30. Методы и средства совместной отладки аппаратных и программных средств микроконтроллерных систем.
29. Разработка и автономная отладка аппаратных и программных средств микроконтроллерных систем.
Разработка и отладка аппаратных средств.
Этап разработки аппаратных средств (АС) может быть выполнен традиционными методами, с помощью которых проектируется и моделируется электрическая схема, разрабатывается печатная плата или несколько плат, после чего выполняется монтаж и отладка макета. Однако во многих случаях можно обеспечить значительное сокращение сроков и повышение качества разработки АС путем использования «полуфабрикатов» или готовых изделий, выпускаемых рядом производителей. Этот класс средств разработки получил название плат развития. Условно их можно разделить на следующие типы: 1.системные комплекты (evaluation kit) – наборы размещенных на плате аппаратных средств, достато-х для реализации несложных устро-тв; 2.отладочные платы и сист-ы– размещенные на плате программно-аппаратные комплексы, обеспечивающие моделирование и отладку устройств различного назначения на базе определенных моделей микроконтроллеров;
3.целевые платы – программно-аппаратные комплексы, ориентированные на использование после отладки в качестве прототипной МКС; 4.одноплатные компьютеры и контроллеры – конструктивные комплексы, предназначенные для использования в качестве базо-х модулей при реализации целевых МКС промы-го примене-я.Эти средства могут использо-ся для следующих целей:
1) изучение функционирования определенных моделей микроконтроллеров, получение навыков их практического прим-я;
2) тестирование и отладка программного обеспечения устройств на основе реальных образцов микроконтроллеров;
3) комплексная отладка макета МКС, используемого затем в качестве образца для реализации прототипной системы;
4) сборка и отладка прототипной или целевой МКС, в состав которого входят платы развития в качестве базовых модулей.
Так реализуется прототип разрабатываемой МКС, на котором можно выполнить комплексную отладку программных и аппаратных средств, а в ряде случаев и провести проверку функционирования в рабочих условиях. Особенно следует отметить перспективность использования при разработке аппаратных средств мезонинной технологии, которая унифицирует размеры и интерфейс базовой платы-носителя и размещаемых над ней небольших плат-мезонинов (типичный размер 45 x 99 мм). Одна плата-носитель может иметь от 2 до 12 мезонинов. Каждый мезонин соединяется с носителем двумя разъемами, которые выполняют также функции механических держателей. Один из разъемов подключается к локальной шине платы-носителя. Функциональное назначение второго разъема определяется типом мезонина, который может содержать многоканальную систему ввода-вывода, сетевые адаптеры и другие устройства. На этапе автономной отладки АС основными инструментами разработчика являются традиционные измерительные приборы – мультиметры, логические пробники, осциллографы, а также логические анализаторы, которые обладают широкими возможностями контроля состояния различных узлов МКС в заданные моменты времени. Разработка и отладка программного обеспечения
Этап разработки программного обеспечения (ПО) для МКС является очень ответственным и трудоемким. МК представляет собой стандартную, относительно недорогую микросхему, конкретное назначение которой определяет пользователь с помощью ПО. Высокие функционально-логические возможности МК резко понижают стоимость конечного изделия (МКС) в пересчете на выполняемую функцию, что в конечном итоге и обеспечивает достижение высоких технико-экономических показателей изделий на МК.Все многообразие программ, используемых в микропроцессорных системах, принято делить на два вида: системные и прикладные. Системные программы служат для управления ресурсами МПС. Примером системной программы является операционная система персонального компьютера, которая осуществляет планирование работой процессора, управл-е памятью и периферийными устройствами, управление данными и библиотеками программ, интерфейс с пользователем. Прикладные програ-ы создаются пользователем или для пользова-ля и опред-ся требован-ми конкретного применения. В микроконтроллерных системах доля системных программ обычно очень мала, а часто они вообще отсутст-т. Поэтому главной задачей разработки ПО для МКС является создание прикладных программ. Разработка прикладных программ для МКС включает в себя следующие крупные этапы, характерные для разработки любых программных средств: 1.точную постановку решаемой задачи и определение функциональных спецификаций; 2.разделение задачи на части и алгоритмизацию каждой из них – так называемое проектирование программы; 3.собственно программирование (кодирование); проверку и отладку программы. Разработка функциональных спецификаций. Общие спецификации обычно в себя включают: четкое описание задачи, решаемой системой; список аппаратных средств и внешних сигналов; описание связей программных модулей; описание функционирования системы с упором на интерфейс с внешними устрой-ствами; инструкцию для пользователей с описанием входных и выходных данных, реакций на особые случаи и т.п. Разделение задачи на части и алгоритмизация. Программная реализация каждой из частей называется блоком или модулем. Основные блоки выделяются из функциональных спецификаций и содержат: управляющий блок (основную программу), блоки интерфейса с внешними устройствами, блоки реакций на прерывание, блоки разнообразного преобразования данных. Особое внимание уделяется организации ввода/вывода. Большое значение имеет правильная организация структуры данных. Следует задать и описать форматы входа и выхода, промежуточных и окончательных результатов, возможные варианты упаковки данных, выбрать способы размещения данных в памяти. После выделения функциональных блоков разрабатываются алгоритмы их работы с ориентацией на выбранный МК. Кодирование. Преобразование блок-схемы алгоритма программы в операторы некоторого языка, воспринимаемого микроконтроллером, традиционно называют программированием или по другому данный этап стали называть кодированием. Результатом кодирования является входная программа, или входной код. В зависимости от возможностей дальнейшего преобразования входных программ кодирование может вестись на машинно-ориентированном языке Ассемблер или языке высокого уровня. Для преобразования текста программы с языка Си в машинные коды МК используются специальные компьютерные программы, называемые компиляторами. Кроме компиляторов необходимы програм-ы-компоновщ-и для связи программных модулей, а также программы-библиотекари, которые содержат наборы готовых программ. Проверка и отладка. Тесно связанные друг с другом проверка и отладка программы заключается в локализации и удалении из программы ошибок. Программные средства поддержки проектирования и отладки ПО. В процессе разработки и отладки ПО используют следующие программные средства: ассемблеры, компиляторы; симуля-ы; отладчики. Симуляторы (Simulators) – это программно-логические модели мк, используемые при отладке программ. Они редко поставляются в виде отдельных средств поддержки программирования. Обычно они входят в состав отладчиков.
Отладчики (Debuggers) реализует различные режимы выполнения транслируемой программы, позволяет производить просмотр и коррекцию регистров и ячеек памяти и т.д. Для проверки и отладки ПО обычно используются так называемые программные симуляторы (имитаторы). Они представляют собой программно-логическую модель МК на персональном компьютере. Симуляторы позволяют загрузить файл объектного кода разработанной программы в память МК и исполнить любой ее фрагмент, наблюдая за изменением любого программно доступного ресурса МК.
Поэтому с помощью симулятора можно проверить правильность исполнения микроконтроллером программы управления, но нельзя проверить работоспособность аппаратной части проектируемой МКС. Трассировка и ее результат в виде зарегистрированных данных является очень эффективным средством для обнаружения и анализа причин ошибок при выполнении программы. Большое значение для отладки ПО имеет наличие и использование функции останова (прерывание симуляции). Останов – это прерывание программы, выполняющейся с реальным быстродействием. Пошаговый режим, трассировка и остановы по контрольным точкам позволяют постепенно охватывать и вводить в работу все большую часть программного обеспечения МКС.