2.3.8. Внутрісхемні емуляторы

Принцип внутрісхемної емуляції складається в заміні цільового мікроконтролера якимсь пристроєм, поводження якого з погляду відлагоджуваної системи відповідає поводженню цільового мікроконтролера. Це пристрій, називаний внутрісхемним емулятором, повинен не тільки адекватно відображати поводження цільового мікроконтролера, але і надавати розроблювачеві можливість керування процесом налагодження і контролю за станом реальної налагоджувальної мікропроцесорної системи. Для керування процесом налагодження при використанні сучасних внутрісхемних емуляторів, як правило, використовується персональний комп'ютер з відповідним програмним забезпеченням.

В даний момент компанія Atmel пропонує 2 типи внутрісхемних емуляторів.

Перший тип має на увазі повну заміну мікроконтролера на якийсь пристрій, що емулює поводження реального мікроконтролера на цільовій платі. Даний тип, на сьогоднішній день, представлений двома внутрісхемними емуляторами ICE40 і ICE50.

Другий тип має на увазі використання мікроконтролера AVR, що має всі необхідні для внутрісхемного налагодження апаратні блоки і керованого зовнішнім налагоджувачем. На даний момент цей тип налагоджувачів представлений пристроєм ATJTAGICE mkII (читається "Марк два").

Використання внутрісхемних емуляторов дозволяє налагоджувати додатки, у яких задіяні периферійні вузли і режими мікроконтролерів, підтримка яких відсутня у програмному симуляторі.

Внутрісхемні емулятори ICE40, ICE50.

Внутрісхемні емуляторы ICE40 і ICE50 являють собою класичні внутрісхемні емулятори. Розходження емуляторів складається в кількості підтримуваних мікроконтролерів.

Список підтримуваних емулятором ICE50 мікроконтролерів дуже широкий: ATmega128/CAN128, ATmega165/325, ATmega169/329/649, ATmega48/88/168, ATmega162, ATmega8/16/32/64, Atmega8515/8535, ATtiny26, ATtiny13, ATtiny2313.

Емулятор ICE40 підтримує набагато меншу кількість мікроконтролерів, а саме мікроконтролери ATtiny26, ATmega8, ATtiny13.

Рис.2.22. Зовнішній вигляд внутрісхемних емуляторів ICE40/ICE50

Для підтримки різних мікроконтролерів, мається набір виносних плат (адаптерів) для пайки або установки в DIP-панель для мікроконтролера на цільовій платі (див. рис. 2.23). Для мікроконтролерів AVR, що не випускаються в DIP-корпусах, адаптер (ATADAP64BOT) призначений для припаювання на площадку під корпус TQFP. По типу підключеного адаптера ICE40/50 автоматично визначає, який мікроконтролер буде емулюватися. Адаптери для підтримки мікроконтролерів ATtiny13, ATmega169/329/649, ATmega165/325 у комплект емулятора ICE40/50 не входять, а замовляються окремо.

Рис.2.23. Зовнішній вигляд виносних плат емулятора ICE40/50

Емулятори ICE40 і ICE50 виконують наступні функції:

• Емуляція аналогової і цифрової периферії мікроконтролера

• Робота в діапазоні напруг від 2,2 В до 5,5 В

• Перегляд значень регістрів вводу-виводу

• Перегляд реєстрового файлу, пам'яті програм, даних і EEPROM

• Запис траси

• Необмежена кількість точок останова

• Налагодження по тексту програми мовою високого рівня

• Лічильник часу виконання програми

Керування налагодженням виробляється в інтегрованому середовищі розробки AVR Studio. Як програму для роботи мікроконтролера може використовуватися відлагоджувальний об'єктний код у форматі UBROF8 або COFF, а також програма на асемблері. Підключення емулятора до комп'ютера виконується через COM-порт.

Однієї зі зручних функцій, реалізованих у ICE40/50, є можливість запису траси, тобто збереження послідовності виконання інструкцій мікроконтролером. Аналіз записаної траси дозволяє виявити ділянки коду, виконання яких по тим або інших причинах не відбувається (Code Coverage Analysis). Такий аналіз дуже корисний при налагодженні програм, що містять кілька процедур обробки переривань, особливо якщо вкладеність переривань не дозволене.

У ICE50 реалізований режим діагностики вузлів внутрісхемного емулятора. Для здійснення діагностики необхідно установити тестову панель на плату відлагоджувального кристала й у AVR Studio вибрати пункт меню Tools -> ICE50 Selftest. Після запуску процесу діагностування (кнопка Run) послідовно перевіряються усі вузли і режими внутрісхемного емулятора. Якщо при цьому визначається, що на платі керування утримується застарілий варіант внутрішнього мікрокоду (firmware), то програма діагностики запропонує автоматично обновити конфігурацію ПЛІС і пам'яті програм мікроконтролера. Також можливо зробити ручне відновлення мікрокоду ICE50, вибравши пункт меню Tools -> ICE50 Upgrade.