8.6.2. Трассировка.
Применяется для отладки тех кусков ПС, которые бессмысленно выполнять в пошаговом режиме (например - взаимодействие с внешними устройствами, антидребезговые алгоритмы). Трассировщик позволяет запомнить последовательность адресов команд в том порядке, в котором они были выполнены, и содержимое шины данных при выполнении каждой команды. Обычно объем памяти трассировки 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.
Рис 8.4. Перераспределение адресного пространства памяти системы (мапмепинг)
8.7. Инструментальные средства отладки
8.7.1. Общие сведения об отладочных средствах
Для обеспечения и поддержки функционально сложного и трудоемкого процесса отладки МПУ необходимы инструментальные технические средства. Инструментальными средствами в общем смысле этого термина называют вспомогательные технические средства, используемые в процессе разработки изделий. Инструментальные средства, используемые в процессе отладки МПУ, называют отладочными средствами.
Отладочные средства МПУ в соответствии с различными видами отладочных процессов подразделяются на три группы: для контроля и отладки АС; для отладки ПС; для комплексной отладки МПУ.
Средства для контроля и отладки АС МПУ.
Представляют собой универсальные средства, независимые от типа МП и предназначенные для более широкого применения в 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.
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 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.
Перечисленные выше функции определяют следующий обобщенный состав отладочных средств МПУ. К числу основных инструментальных средств отладки относятся:
внутрисхемные эмуляторы;
программные симуляторы;
платы развития (оценочные платы),
мониторы отладки,
эмуляторы ПЗУ;
встроенные средства отладки.
Данный список не исчерпывает всех типов существующих инструментальных средств отладки. Кроме указанных, существуют и комбинированные устройства и наборы, позволяющие компенсировать недостатки основных средств, взятых порознь.
Средства разработки и корректировки программ МПУ представляют собой программные средства отладки, которые функционируют совместно с базовым вычислительным комплексом (БВК), включающим устройства отображения информации, дисплей и устройство печати для регистрации информации. Отладочные программные средства ориентированы на систему команд отлаживаемого МПУ и поэтому являются специализированными для каждого типа МП.
Внутрисхемный эмулятор и программатор ППЗУ представляют собой аппаратурно-программные средства. Программатор является универсальным устройством для всех типов стандартных БИС ППЗУ, а внутрисхемный эмулятор в связи с отличиями БИС МП по системе команд, разрядности, структуре, конструкции корпуса и расположению выводов БИС системам синхронизации, источникам питания, технологии и др. специализирован для каждого типа МП.
Кроме указанных в процессе отладки МПУ используются различные универсальные инструментальные средства, предназначенные для отладки АС МПУ (измерительные приборы, анализаторы, тестеры и др.).