- •Микропроцессоры и микропроцессорные системы
- •Содержание
- •Введение
- •Успехи интегральной технологии и предпосылки появления микропроцессоров
- •Основные схемотехнологические направления производства микропроцессоров
- •Характеристики микропроцессоров
- •Поколения микропроцессоров.
- •Машина пользователя и система команд
- •Архитектура 16-разрядного микропроцессора
- •Система команд i8086
- •Общая структура мпс
- •Структура микропроцессора и интерфейсные операции
- •Внутренняя структура
- •Командный цикл микропроцессора.
- •Машинные циклы и их идентификация.
- •Реализация микропроцессорных модулей и состав линий системного интерфейса
- •Внутренняя структура
- •Машинные циклы i8086 в минимальном и максимальном режимах
- •Структура микропроцессорных модулей на базе микропроцессора i8086
- •Подсистема памяти мпс
- •Распределение адресного пространства
- •Регенерация динамической памяти
- •Подсистема ввода/вывода мпс
- •Подсистема параллельного обмена на базе буферных регистров
- •Контроллер параллельного обмена к580вв55
- •Последовательный обмен в мпс
- •Универсальныйпоследовательный приемопередатчик кр580вв51
- •Подсистема прерываний мпс
- •Внутренние и внешние прерывания
- •Функции подсистемы прерываний и их реализация
- •Контроллеры прерываний
- •Подсистема прямого доступа в память мпс
- •Контроллер прямого доступа в память к580вт57
- •Высокопроизводительный 32-разрядный контроллер пдп 82380
- •Архитектура контроллера 82380
- •Интерфейс с главным процессором.
- •Функции контроллера пдп
- •Программируемый контроллер прерываний
- •Программируемые интервальные таймеры
- •Контроллер регенерации динамического озу
- •Генератор с состоянием ожидания
- •Сброс центрального процессора
- •Размещение карты регистров
- •Интерфейс с микропроцессором
- •Сигналы сопряжения с микропроцессором 80386
- •Синхронизация шины контроллера 82380
- •Конвейеризация адресов
- •Организация мпс на базе секционированных бис
- •Арифметико-логические секции
- •Секции управления и устройства управления
- •Эволюция структур сфам.
- •Секции управления адресом микрокоманд серии к1804.
- •Организация управляющего автомата
- •Структура устройств обработки данных
- •Мпс с одно- и двухуровневым управлением
- •Расширение архитектурыAm2900
- •Базовый процессорный элемент к1804вм1
- •Организация основных блоков
- •Система инструкций
- •Однокристальные микроЭвм
- •Однокристальные микро-эвм к1816ве48/49/35
- •Структура омэвм
- •Элементы архитектуры омэвм
- •Порты ввода/вывода
- •Система команд омэвм
- •Расширение ресурсов омэвм
- •Однокристальная микроЭвм к1816ве51
- •Семейство однокристальных эвмmcs-51
- •Структура микро-эвм к1816ве51
- •Архитектурные особенности микро-эвм
- •Организация внутренней памяти данных.
- •Машинные циклы и синхронизация микро-эвм
- •Внешние устройства микро-эвм
- •Описание последовательного порта.
- •Таймеры-счетчики
- •Подсистема прерываний
- •Система команд
- •Системы проектирования и отладки мпс
- •Проблемы и особенности отладки мпс
- •Особенности отладки мпс на разных этапах ее существования.
- •Статические отладчики
- •Логические анализаторы
- •Сигнатурные анализаторы
- •Идея сигнатурного анализа
- •Оборудование сигнатурного анализа и требования к проверяемой схеме
- •Системы проектирования мпс
- •Внутрисхемные эмуляторы
- •Литература
Системы проектирования мпс
Важной особенностью МПС является неразрывная связь аппаратуры, программного (микропрограммного) обеспечения и объекта управления. Поэтому никакие действия по отладке ПО в рамках кросс-средств, отладки аппаратуры методами статического и динамического тестирования не позволяют считать, что МПС полностью отлажена и готова к эксплуатации. Для МПС нельзя говорить о работоспособности аппаратуры без испытания ее с помощью рабочих программ или о готовности ПО без испытания его на реальной аппаратуре.
Важнейшим этапом разработки МПС является совместная отладка аппаратуры и ПО (МПО). Для такой отладки используются специальные технические и программные средства, которые обеспечивают организацию взаимодействия макета разрабатываемого изделия и отлаживаемых программ (микропрограмм).
Рис.12.117. Применение активного СА
Для этого необходимо: 1) передавать объектные коды программ (микропрограмм), полученные с помощью кросс-средств, на шину данных системы в заданном формате и последовательности, определяемой ходом процесса отладки; 2) фиксировать реакции (состояния) МПС; 3) индицировать последовательность состояний МПС в удобной для оператора форме.
Обычные ЛА обладают подобными возможностями (может быть кроме первой), но они не позволяют модифицировать объектные коды - ЛА не предназначены для отладки программ. Поэтому ЛА обычно выступают как составная часть более мощных приборов (систем), предназначенных для совместной отладки аппаратных и программных средств МПС.
Существует довольно широкий спектр таких систем различной "мощности", реализованных на базе микро-ЭВМ (ПЭВМ) с подключением дополнительных блоков: ЛА, внутрисхемных эмуляторов (ВСЭ), программаторов ППЗУ и др. Они получают различные названия: "отладочные комплексы", "комплексы развития", "прототипные комплекты" и др. Назовем обобщенно системы подобного типа "системами проектирования МПС" (СПМ).
Первые СПМ были ориентированы только на отладку ПО и снабжались соответствующими кросс-средствами и сервисными программами. Они обеспечивали:
ввод, редактирование и хранение на внешнем накопителе программ разрабатываемой МПС;
трансляцию этих программ с выдачей соответствующих листингов и получение объектных кодов программ;
подготовку и выдачу объектных модулей в соответствующих форматах на внешнее ЗУ, перфоленту или на программатор ППЗУ.
Отладка аппаратуры МПС и испытание программ на макете проектируемой МПС проводилось автономно - например, с помощью ЛА.
Для отладки аппаратуры МПС в реальном времени создавались т.н. "внутрисхемные эмуляторы". Эти приборы фактически эмулируют поведение микропроцессора отлаживаемой МПС, а, кроме того, предоставляют ряд дополнительных возможностей при отладке: доступ к внутренним регистрам МП, организация пошагового и потактового режима, фиксацию последовательности состояний МП и др. (подробнее о ВСЭ - ниже).
Объединение в одном приборе функций (иногда частичных) кросс-отладчиков, ВСЭ, ЛА позволяет вести эффективную комплексную отладку МПС на СПМ. Структура взаимодействия СПМ и отлаживаемой МПС показана на Рис. 12 .118.
Рис.12.118. Взаимодействие СПМ с отлаживаемой МПС
В состав СПМ входят аппаратные и программные средства, позволяющие вести отладку ПО МПС на базе ЦП СПМ, ее памяти и ВУ. Подготовленная таким образом программа - объектный модуль - может быть загружена непосредственно в ППЗУ, но прежде она может быть запущена на реальной отлаживаемой МПС непосредственно из ОЗУ СПМ через ВСЭ.
Наличие средств связи МПС с шиной СПМ (через ВСЭ) позволяет использовать в процессе отладки ресурсы СПМ так, как будто они входят в состав макетного образца МПС. При этом ОЗУ и ВУ СПМ могут выполнять роль соответствующих устройств МПС, которых еще нет в макете. Это дает возможность начинать совместные испытания ПО и аппаратуры задолго до окончательного изготовления всех аппаратных средств МПС. Устройства могут вводится в макетируемый образец последовательно по мере их изготовления, при этом соответствующие ресурсы СПМ отключаются от МПС и их функции начинает выполнять реальная аппаратура макета.
В состав ВСЭ включают память логических последовательностей (ПЛП), фиксирующую ряд текущих состояний ВСЭ или шин МПС. Иногда для фиксации используется часть ОЗУ СПМ. Зафиксированные состояния могут быть представлены оператору в любой удобной форме (подобно ЛА) и, кроме того, выдаваться на печать или запоминаться в виде файла на диске. В этом плане СПМ предоставляет разработчику больший сервис, чем ЛА. Когда испытания аппаратуры и ПО считаются законченными, отлаженное ПО записывается средствами программатора СПМ в ПЗУ, ВСЭ отключается от МПС и на его место устанавливается БИС МП.