Konspekt_lektsy_MPT

В случае установки дополнительного ПЗУ возникает еще более интересная коллизия: ПЗУ, содержащее программу отладки, должно находится на тех адресах, с которых МП стартует. В дальнейшем программа должна разобраться, что от нее требуется – отладка или запуск штатной программы и перейти на требуемую ветку алгоритма. Причем эти действия должны продолжатся все время эксплуатации МПУ. Так как ПЗУ средства отладки ничем не отличается от штатного ПЗУ МПУ, то сбой или отказ может произойти в нем с той же вероятностью.

Получение же в гарантийный ремонт МПУ, вышедшее из строя из-за отказа деталей, не нужных для нормальной работы, росту оптимизма не способствует…

8.5.2. Требования к предоставляемому сервису

Требования, предъявляемые к предоставляемому средством отладки сервису, направлены на то, чтобы сделать процесс отладки как можно более удобным и коротким. Удобство работы гарантирует более высокое качество проработки отладки, а то, что позволяет сократить время отладки автоматически снижает стоимость разработки.

Сформулированные ниже требования являются требованиями к сервису идеального средства отладки. Услуги, предоставляемые реальным средством могут и отличатся от перечисленных ниже. В этом случае приведенный ниже список является средством для сравнения средств отладки и отладочных систем. Кроме того, в реальных ситуациях та или иная услуга может и не понадобится – изза специфичности конкретной разработки МПУ. Попробуем сформулировать список таких сервисных услуг, которые должно предлагать идеальное средство отладки.

111

8.5.3. Требование прозрачности.

Данная функция предполагает возможность доступа через средство отладки к программно-доступным ресурсам МПУ. Полная прозрачность предполагает полный доступ ко всем ресурсам МПУ

– от регистров процессора до портов ввода/вывода.

8.6. Режимы работы отлаживаемых МПУ.

Обычно называют два режима – непрерывный и пошаговый. В непрерывном режиме ПС работает со штатной скоростью –

так, как ПС будут работать уже в готовом изделии. Этим режимом обычно пользуются для уже отлаженных частей ПС.

Пошаговый режим больше всего напоминает режим, реализованный в различных программах - отладчиках. В этом режиме программа выполняется покомандно, по указанию оператора. После выполнения очередной команды оператор имеет возможность, просмотрев содержимое тех или иных программно-доступных ресурсов проанализировать выполнение команды. Некоторые средства отладки организуют этот режим с использованием файла листинга. При этом оператору доступна не только текущая команда, но и окружающие ее. Причем – с занесенными в файл комментариями.

8.6.1. Процессор контрольных точек (точек останова)

Устройство используется для переключений между непрерывным и пошаговым режимами.

Оператор расставляет контрольные точки, отделяющие разные куски ПС, после чего запускает ПС в непрерывном режиме. По достижении контрольной точки средство отладки автоматически переводит ПС в пошаговый режим. Убедившись в правильности работы конкретного куска ПС, оператор вновь переводит средство

112

небольшой – в пределах сотни команд. Это – не ограничение, просто необходимости в анализе более длинных кусков обычно не возникает исходя из обычных человеческих возможностей оператора, ведущего отладку.

Хорошие средства отладки позволяют не только просматривать память трассы саму по себе, но позволяют привязать ее к листингу отлаживаемой программы.

8.6.3. Частичная эмуляция АС.

Эта функция позволяет замещать ресурсы отлаживаемых АС ресурсами самого средства отладки. Когда говорят о частичной эмуляции АС, то подразумевают замену ПЗУ МПУ на ОЗУ средства отладки, эмулирующего ПЗУ МПУ.

Однако, современные средства отладки позволяют заменять и иные ресурсы МПУ ресурсами средства отладки. Особенно сложный (но и интересный для ведущего отладку оператора) является

частичная эмуляция одного ресурса. Например – эмулируется часть

ПЗУ МПУ. Конкретные размеры (и адреса) задаются оператором в ходе отладки. Средство отладки должно проанализировать каждое обращение, обнаружить обращение к эмулируемому ресурсу и переадресовать обращение от МПУ к устройству эмуляции.

Такую эмуляцию в переводной литературе называют эмуляцией

с возможностью мэппинга.

114

дискретной и аналоговой радиоэлектронной аппаратуре. Для отладки АС МПУ на схемном уровне широко используют осциллографы, вольтметры, частотомеры и измерители временных интервалов, генераторы импульсов, простейшие тестеры логического состояния и другие приборы. При выполнении отладки на логическом и функциональном уровнях используют логические анализаторы, сигнатурные анализаторы, комплексы диагностирования и др. Микропроцессорная специфика не предъявляет дополнительных требований к перечисленным инструментальным средствам, за исключением требований по расширению универсальных функциональных возможностей.

Поскольку основные инструментальные средства контроля и отладки АС являются традиционными для всех РЭА и достаточно хорошо описаны в технической литературе, то здесь они подробно не рассматриваются.

Средства для отладки ПС.

Эти средства являются ориентированными на каждый тип МП, предназначенного для использования в МПУ. Так как загрузочные модули ПС для каждого МПУ представлены в машинных кодах целевых МП, системы команд которых и их коды для каждого типа МП различны, то средства для отладки ПС МПУ должны быть ориентированы или специализированы на систему команд каждого типа МП.

Средства для отладки ПС представляют собой отладочные программные средства, функционирующие на инструментальной ЭВМ, и подразделяются на резидентные и кросс-средства. Отладочные ПС содержат в своем составе следующие средства: компиляторы с языков высокого уровня, трансляторы с языка АССЕМБЛЕР, редакторы связей, программно-логические модели МП и другие ПС, расширяющие возможности отладки.

116

Компиляторы и трансляторы являются в основном средствами проектирования ПС МПУ, но они включены в состав средств отладки, так как обнаруженные в процессе отладки ошибки в ПС необходимо устранять в исходных текстах программ и производить затем компиляцию или трансляцию ПС (смотри рисунок 8.3).

Отладочные ПС могут поставляться как автономно, так и в составе комплексных отладочных средств МПУ.

Средства для комплексной отладки МПУ.

Эти средства, так же как и средства отладки ПС, являются ориентированными на конкретный тип МП, предназначенный для использования в составе МПУ. Средства комплексной отладки МПУ включают в себя:

-программные средства проектирования и отладки ПС;

-аппаратурно-программные средства управления, анализа и контроля функционирования МПУ;

-аппаратурно-программные средства записи ПС в ППЗУ;

-имитаторы внешней среды.

Необходимо отметить, что в состав средств комплексной отладки МПУ включены и средства проектирования и отладки ПС, так как в процессе комплексной отладки с помощью этих средств необходимо проводить устранение ошибок, корректировку и доработку ПС. Кроме того, в процессе комплексной отладки могут быть использованы все средства контроля и отладки АС.

Поскольку средства комплексной отладки МПУ имеют наиболее полный функциональный набор инструментальных средств для МПУ, то в дальнейшем этим отладочным средствам будет уделено основное внимание, а сами комплексные средства будут называться отладочными средствами МПУ.

117

предназначенные для отладки АС МПУ (измерительные приборы, анализаторы, тестеры и др.).

8.7.2. Внутрисхемный эмулятор

Внутрисхемный эмулятор (ВСЭ) — программно-аппаратное средство способное замещать собой эмулируемый процессор в реальной схеме. Внутрисхемный эмулятор — это наиболее мощное и универсальное отладочное средство.

Отладчик

Отладчик — своеобразный мост между разработчиком и отладочным средством. Состав и объем информации, проходящей через средства ввода/вывода, доступность ее для восприятия, контроля, и, при необходимости, для коррекции и модификации напрямую зависят от свойств и качества отладчика.

Хороший отладчик позволяет осуществлять:

-• загрузку отлаживаемой программы в память системы;

-вывод на монитор состояния и содержимого всех регистров и памяти и, при необходимости, их модификации;

-• управление процессом эмуляции.

-Управление конфигурированием ВСЭ.

Более мощные отладчики, обычно их называют

высокоуровневыми (англоязычный термин - HighLеvеl DeЬuggers),

помимо этого позволяют вести символьную отладку благодаря тому,

что отладчик «знает» адреса всех символьных переменных, массивов

и структур (за счет использования специальной информации поставляемой компилятором). При этом пользователь может:

- оперировать более приемлемыми для человека символьными именами, не утруждая себя запоминанием их адресов;

119

дизассемблированный, но и исходный текст программы, написанной на языке высокого уровня, и даже с собственными комментариями.

Такой отладчик позволяет одновременно следить за ходом выполнения программы и видеть соответствие между исходным текстом, образом программы в машинных кодах и состоянием всех ресурсов эмулируемого микроконтроллера.

Следует отметить, что высокоуровневый отладчик обеспечивает выполнение всех своих функций только в том случае, если используется кросс-компилятор, поставляющий полную и правильную отладочную информацию (не все компиляторы, особенно их пиратские версии, поставляют такую информацию), и при этом формат ее представления должен быть знаком отладчику.

Профилировщик.

Профилировщик (иначе, анализатор эффективности программного кода), позволяет получить по результатам прогона отлаживаемой программы следующую информацию

-• количество обращений к различным участкам программы,

-• время, затраченное на выполнение различных участков программы

Анализ статистической информации, поставляемой профилировщиком, позволяет легко выявлять «мертвые» или перенапряженные участки программ и в результате оптимизировать структуру отлаживаемой программы

8.7.3. Интегрированная среда разработки

Интегрированная среда разработки - совокупность программных средств, поддерживающая все этапы разработки программного обеспечения — от написания исходного текста программы до ее компиляции и отладки — и обеспечивающая простое и быстрое

120