3.3.13. Способы отладки программ.

Отладка программ заключается в проверке правильности работы программы и аппаратуры. Программа, не содержащая синтаксических ошибок, тем не менее, может содержать логические ошибки, не позволяющие программе выполнять заложенные в ней функции. Логические ошибки могут быть связаны с алгоритмом программы или с неправильным пониманием работы аппаратуры, подключенной к портам микроконтроллера.

Встроенный в состав интегрированной среды программирования отладчик позволяет отладить те участки кода программы, которые не зависят от работы аппаратуры, не входящей в состав микросхемы микроконтроллера. Обычно это относится к вычислению математических выражений или преобразованию форматов представления данных.

Для отладки программ обычно применяют три способа:

1. Пошаговая отладка программ с заходом в подпрограммы;

2. Пошаговая отладка программ с выполнением подпрограммы как одного оператора;

3. Выполнение программы до точки останова.

Пошаговая отладка программ заключается в том, что выполняется один оператор программы и, затем контролируются те переменные, на которые должен был воздействовать данный оператор.

Если в программе имеются уже отлаженные подпрограммы, то подпрограмму можно рассматривать, как один оператор программы и воспользоваться вторым способом отладки программ.

Если в программе существует достаточно большой участок программы, уже отлаженный ранее, то его можно выполнить, не контролируя переменные, на которые он воздействует. Использование точек останова позволяет пропускать уже отлаженную часть программы. Точка останова устанавливается в местах, где необходимо проверить содержимое переменных или просто проконтролировать, передается ли управление данному оператору.

Практически во всех отладчиках поддерживается это свойство (а также выполнение программы до курсора и выход из подпрограммы). Затем отладка программы продолжается в пошаговом режиме с контролем локальных и глобальных переменных, а также внутренних регистров микроконтроллера и напряжений на выводах этой микросхемы.

4. Программируемые логические матрицы, программируемая матричная логика, базовые матричные кристаллы

В цифровые системы входят какк стандартные части, так и некоторые нестандартные, специфичные для данной системы. К стандартным относятся, например, микроконтроллер и память, которые не изготавливаются для конкретной системы по специальному заказу. Микроконтроллер решает требуемую задачу, исполняя программу, в виде последовательности команд.

Стандартные БИС/СБИС лидируют по уровню интеграции, т. к. высокая стоимость проектирования оптимизированных по плотности кристаллов, достигающая сотен миллионов доларов, оказывается в данном случае приемлемой, поскольку такие микросхемы выпускаются массово.

Нестандартные схемы используются для управления блоками системы, обеспечения сопряжения и т. п., где требуется высокое быстродействие. Реализация нестандартной части систем исторически была связана с использованием микросхем малого и среднего уровней интеграции. При этом резко увеличиваются габариты устройства, усложняется монтаж, снижается надежность и повышается стоимость. В то же время проектирование и изготовление заказных БИС/СИС связано с большими экономическими и временными затратами.

Возникшие проблемы привели к появлению БИС/СБИС с программируемой и ре программируемой структурой.

Первыми представителями указанного направления явились программируемые логические матрицы ПЛМ (Programmable Logic Array PLA), программируемая матричная логика ПМЛ (Programmable Array Logic PAL) и базовые матричные кристаллы БМК, называемые также вентильными матрицами ВМ (Gate Array GA). Микросхемы PLA и PAL за рубежом объединяются термином SPLD (Simple Programmable Logic Devices) или PLD(Programmable Logic Devices).

Появление ПЛМ, ПМЛ, и БМК ознаменовало собою начало важнейшего направления развития цифровой элементной базы. Разработка БИС/СБИС с программируемой и репрограмируемой структурой оказалась чрезвычайно перспективным направлением и привела к созданию нового типа цифровых микросхем, таких как CPLD (Complex Programmable Logic Devices), FPGA (Field Programmable Gate Array), SOPC (System On Programmable Chip).