Konspekt_lektsy_MPT

взаимодействие с другими инструментальными средствами (программным отладчикомсимулятором и программатором).

Наличие в программной оболочке эмулятора встроенного редактора встроенного менеджера проектов и системы управления позволяют существенно облегчить работу разработчика, избавив его от множества рутинных действий. Для него стирается грань между написанием программы, ее редактированием и отладкой.

Переход от редактирования исходного текста к отладке и обратно происходит «прозрачно» и синхронно с активизацией соответствующих окон - менеджер проектов автоматически запускает компиляцию по мере необходимости и активизирует соответствующие окна программного интерфейса. Столь же просто можно перейти к отладке проекта с помощью имеющегося отладчика-симулятора или приступить к «прошивке» ПЗУ отлаженной программой.

Некоторые модели внутрисхемных эмуляторов дают пользователям и другие дополнительные возможности. Среди них отметим одну, хотя и достаточно специфическую, но в ряде случаев имеющую принципиальное значение возможность построения многоэмуляторных комплексов, необходимых для отладки мультипроцессорных систем. Отличительная особенность такого комплекса - возможность синхронного управления (с одного компьютера) несколькими эмуляторами (смотри рисунок 8.2).

В общем случае различные модели внутрисхемных эмуляторов могут позволять пользователю контролировать и управлять функционированием отлаживаемых устройств с разного рода ограничениями. Например, это может быть некорректное обрабатывание прерываний в пошаговом режиме или запрет на использование последовательного порта и т.п. Так же необходимо помнить, что каждая реальная модель эмулятора имеет свой набор поддерживаемых компиляторов.

121

Некоторые фирмы-производители эмуляторов сознательно идут на ограничение количества поддерживаемых компиляторов, в первую очередь это характерно для западных производителей В этих случаях эмулятор умеет пользоваться только одним символьным форматом.

8.7.4. Отладочный монитор

Отладочный монитор — специальная программа, загружаемая в память отлаживаемой системы. Она вынуждает процессор пользователя производить, кроме прикладной задачи, еще и отладочные функции.

-• загрузку прикладных кодов пользователя в свободную от монитора память;

-установку точек останова;

-• запуск и останов загруженной программы в реальном времени;

-• проход программы пользователя по шагам;

-• просмотр, редактирование содержимого памяти и управляющих регистров.

Программа монитора обязательно должна работать в связке с внешним компьютером или пассивным терминалом, где и происходит визуализация и управление процессом отладки. Существенно, что отладочные мониторы используют тот процессор, который уже стоит на плате пользователя.

Достоинством этого подхода являются очень малые затраты при сохранении возможности вести отладку в реальном времени.

Главный недостаток - отвлечение ресурсов микроконтроллера на отладочные и связные процедуры (монитор занимает некоторый объем памяти, прерывания, последовательный канал).

122

Объем отвлекаемых ресурсов зависит от искусства разработчика монитора. В последнее время появились изделия, практически не занимающие аппаратных ресурсов процессора.

8.7.5. Эмуляторы ПЗУ

Эмулятор ПЗУ—программно-аппаратное средство позволяющее замещать ПЗУ на отлаживаемой плате и подставляющее вместо него ОЗУ, куда может быть загружена про грамма с компьютера через один из стандартных каналов связи Это устройство помогает пользователю избе жать многократных циклов перепрограммирования ПЗУ Эмулятор ПЗУ имеет смысл только для микроконтроллеров, которые в состоянии обращаться к внешней памяти программ Он сравним по сложности и стоимости с платами развития Его большое достоинство—универсальность Эмулятор ПЗУ может работать с любыми типами микроконтроллеров.

Идея эмулятора ППЗУ очень проста. Коды управляющих программ контроллера, написанных и оттранслированных с помощью персонального компьютера, мы записываем в ОЗУ, которое затем включается в схему контроллера вместо ППЗУ. После этого проверяется работа контроллера в целом. В случае необходимости программы очень легко поменять и снова перезагрузить их в ОЗУ. Полностью отлаженные на реальной рабочей схеме контроллера программы записываются в ППЗУ. Таким образом, процесс отладки существенно упрощается.

123

Структура эмулятора (рисунок 8.5) помимо собственно микросхемы ОЗУ объемом 32 К х 8 содержит интерфейсную часть (ИЧ), 15-разрядный регистр адреса, 16-разрядный двухканальный мультиплексор адреса и сигнала выбора ОЗУ и два 8-разрядных буфера данных. Схема работает в одном из двух возможных режимов (сигнал РЕЖИМ): записи информации из компьютера в ОЗУ и эмуляция ППЗУ.

Врежиме записи информации ОЗУ находится в состоянии записи, мультиплексор пропускает на свои выходы код адреса ОЗУ с регистра адреса, нижний (по схеме) буфер данных открыт и пропускает на входы данных ОЗУ данные с ИЧ, верхний (выходной) буфер данных закрыт. Для записи каждой ячейки ОЗУ сначала в регистр адреса по сигналам ЗА1 и ЗА2 записывается адрес этой ячейки, а затем в нее производится запись данных по сигналу ЗД.

Врежиме эмуляции ОЗУ переводится в режим чтения, мультиплексор пропускает адрес и сигнал CS с отлаживаемого контроллера, нижний буфер данных закрыт, а верхний (выходной)

124

передает данные из ОЗУ на отлаживаемый контроллер. То есть ОЗУ выступает в качестве ППЗУ.

Сопряжение эмулятора с компьютером можно осуществлять различными способами: через ISA, через Centronics и даже через RS232С (так как протокол обмена предельно прост, и скорость обмена с компьютером абсолютно некритична). Стоит отметить, что для отладки самой схемы эмулятора весьма полезной оказывается возможность проверки правильности информации, записанной в ОЗУ. Для реализации этого режима требуется использовать двунаправленный буфер данных для обмена с ИЧ. Но схема эмулятора при этом несколько усложнится, и протокол обмена с ней уже не будет настолько простым.

Ранние эмуляторы ПЗУ позволяли только загружать программу, запускать ее и останавливать, используя общий сброс Затем появились усложненные модели с аппаратной выработкой сигналов трассировки на осциллограф по достижении определенного адреса Эмулируемая память в таких изделиях была доступна для просмотра и модификации но очень важный контроль за внутренними управляющими регистрами микроконтроллера был до недавнего времени невозможен.

8.7.6. Встроенные средства отладки

Одним из перспективных направлений развития МП является включение в их архитектуру элементов, предназначенных для диагностики и отладки.

Программная часть этих средств размещается в ПЗУ микропрограмм самого МП, а для связи с оператором служит тот или иной интерфейс.

При этом разработчики таких средств стараются не занимать под средство отладки программно – доступные ресурсы МП (о ресурсах

125

ОЭВМ, выпускающихся в корпусах с 18..20 выводами. Для устранения этого противоречия ряд фирм уже начал выпуск ОЭВМ, у которых отладочные порты:

-имеют минимум выводов;

-используют выводы, выполняющие в штатном режиме иные функции.

Одним из примеров такого решения может служить 8-разрядный микропроцессор, у которого двухпроводный интерфейсный порт отладки совмещен с выводами кварцевого генератора.

127

Литература

1.Угрюмов Е.П. Цифровая схемотехника: учебное пособие. 2-е издание. СПб: БХВ-Петербург, 2004

2.Гук М. Аппаратные средства IBM PC: Энциклопедия, 2-е изд. СПб.: Питер, 2001.

3.Корнеев В.В., Киселев А.В. Современные микропроцессоры. 2- е изд. М.: НОЛИДЖ, 2000.

4.Новиков Ю.В. Основы цифровой схемотехники. Базовые элементы и схемы. Методы проектирования. М.: Мир, 2001.

5.Хорвиц П., Хилл У. Искусство схемотехники: Пер. с англ. 6-е изд. перераб. М.: Мир, 2001.

6.Степаненко И.П. Основы микроэлектроники. Учеб. пособие для вузов. 2-е изд., перераб. и доп. М.: Лаборатория базовых знаний, 2000.

7.Шалыто А. А. Программная реализация управляющих автоматов //Судостроительная промышленность. Серия «Автоматика и телемеханика». 1991. Вып.13, с.41,42

8.Шалыто А. А. Switch-технология. Алгоритмизация и программирование задач логического управления. СПБ: Наука, 1998

9.Татарчевский В. Применение Switch-технологии при разработке прикладного программного обеспечения для микроконтроллеров. Серия статей //Компоненты и технологии.

№11 2006 г - №8 2007 г.

128