8.2. Процесс отладки мпу

Отладка МПУ — это процесс обнаружения ошибок, их исправления и обеспечения полной работоспособности МПУ. Микропроцессорное устройство считается отлаженным, когда оно полностью функционирует на реальной аппаратуре в реальных условиях.

Рис 8.3. Этапы процесса отладки

Процесс отладки является важнейшим этапом проектирования и создания МПУ и ему придается большое значение потому, что это первый этап проверки и отработки принятых решений в реальных условиях функционирования. Если все предварительные этапы проектирования МПУ можно считать абстрактным проектированием МПУ, при котором АС и ПС представляются в виде схем и текстов программ, то этап отладки следует назвать функциональным проектированием в реальных условиях. Цель этого этапа — обеспечение выполнения всех функций МПУ полностью от начала до конца (рисунок 8.3). В результате выполнения каждой из параллельных ветвей автономного проектирования АС и ПС реализуется лишь часть каждой отдельной функции МПУ, так как согласно сущности МПУ полностью каждая функция может быть выполнена только при комплексном объединении АС и ПС в МПУ.

Процесс отладки МПУ носит циклический характер и придает такой же характер всему процессу проектирования МПУ. На рисунке 3 показано, что обнаруженные при отладке несоответствия исходным техническим требованиям, некорректное выполнение функций, ошибки и неточности в АС или ПС требуют проведения соответствующих корректировок и по крайней мере частичного повторения всех этапов проектирования. После выполнения корректировок снова необходима отладка, т. е. процесс повторяется. После прохождения каждого цикла отладки МПУ все более удовлетворяет заданным техническим характеристикам.

Цикл отладки включает следующие виды работ:

1) организация взаимодействия АС и ПС в реальных условиях функционирования МПУ;

2) обнаружение несоответствий исходным требованиям, некорректно выполняемых функций, ошибок и неточностей в АС и ПС МПУ и анализ причин и источников их появления;

3) корректировку или доработку прототипа АС и ПС МПУ путем частичного повторения предшествующих этапов проектирования;

4) тестирование МПУ в комплексе АС и ПС;

5) запись отлаженных ПС на носитель в ППЗУ и повторное тестирование МПУ.

Процесс отладки МПУ можно разделить на три вида: автономная отладка АС (левая ветвь на рисунке 8.3), автономная отладка ПС (правая ветвь на рисунке 8.3) и комплексная отладка МПУ (нижняя часть рисунка 8.3). Указанные выше виды работ относятся к комплексной отладке МПУ. Прежде чем приступить к комплексной отладке МПУ, должны быть проведены и отлажены АС и ПС по отдельности.

Автономная отладка АС МПУ. При отладке первоначально обеспечивается работоспособность отдельных устройств МПУ — микропроцессора, ОЗУ, устройств ввода-вывода, магистральных адаптеров и шинных формирователей, устройств сопряжения с объектом, функциональных аппаратных блоков и других устройств. При этом уточняются спецификации и требования к АС МПУ, схемы, чертежи и реальная аппаратура прототипа МПУ. После отладки отдельных устройств МПУ проверяется их взаимодействие. Особо контролируются работоспособность системных магистральных шин данных, адреса и управления (ШД, ША и ШУ) и прием и выдача сигналов на магистральные шины всех связанных магистралью устройств. Проверяются временные диаграммы МП и временные соотношения сигналов МПУ и их комбинаций, форма и уровни импульсов и т. д.

Методы и технические средства, используемые в процессе автономной отладки АС МПУ, в большинстве случаев являются независимыми от типа МП и аналогичны методам и средствам отладки цифровой радиоэлектронной аппаратуры (РЭА) на интегральных схемах с малой степенью интеграции.

Автономная отладка ПС МПУ. При отладке производится тестирование и проверка ПС с помощью программно-логической модели – ПЛМ (в некоторых литературных источниках используется термин симулятор) целевого МП на ЭВМ, построенной либо на базе МП того же типа, что и целевой (резидентные средства), либо на базе МП, не совпадающего с целевым МП (кросс-средства). Средства автономной отладки ПС МПУ являются зависимыми от типа целевого МП, т. е. специализированы для каждого типа МП или семейства МП.

Комплексная отладка МПУ. Отладку выполняют после проведения автономных отладок АС и ПС. При комплексной отладке МПУ происходит интеграция АС и ПС и отлаживаются внешние функции МПУ.

Этот вид отладки не является механическим объединением двух предыдущих автономных видов и существенно отличается от них. Комплексная отладка МПУ имеет свои цели, методы и средства, большая часть которых не совпадает с автономными видами отладки. Однако при комплексной отладке приходится, как это указывалось выше, неоднократно проходить цикл проектирования, в процессе которого могут быть использованы методы и средства автономных видов отладки. Если методы и средства автономных видов отладки разработаны и широко применялись до широкого применения МП в МПУ, то методы и средства комплексной отладки в основном разработаны после начала широкого применения МП и МПУ в различных сферах человеческой деятельности.