3.2. Средства разработки и отладки программ

Одной из особенностей разработки устройств с применением ЦСП следует отметить, что при усложнении самих устройств идет процесс упрощения разработки их аппаратной части за счет применения интегральных программируемых компонентов. При этом основные затраты при разработке нового изделия ложатся на разработку программного обеспечения (до 80% времени цикла разработки). Отрицательным моментом является написание каждой программы «с чистого листа», т.е. низкое повторное использование уже разработанного кода. Еще одна проблема – усложнение средств тестирования и необходимого измерительного оборудования.

Для решения этих и некоторых других проблем проектирования используется технология проектирования, включающая набор интегрированных программных и аппаратных средств и решений, а также методов разработки и позволяющая существенно ускорить и облегчить процесс разработки. Процессор TMS320C55xx сопровождается полным набором программных и аппаратных средств разработки.

Аппаратные средства разработки:

• интерфейс внутрисхемной эмуляции на базе тестового интерфейса IEEE 1149 JTAG;

• технология RTDX (Time Real Data Exchange) – технология обмена данными в реальном времени.

Программное отладочное средство:

• интегрированная среда разработчика CCS (Code Composer Studio).

Интегрированная среда разработчика CCS (Code Composer Studio) включает компоненты, необходимые для редактирования компиляции отладки и анализа программ. Является полностью законченной интегрированной отладочной средой разработчика, которая объединяет в себе все необходимые средства для проведения полного цикла разработки от конфигурирования системы, написания и компилирования программы до отладки и анализа поведения алгоритма (рис.3).

Рис.3. Цикл разработки программ на ЦСП.

Code Composer Studio состоит из компилятора языка C, линкера Visual Linker, симулятора, поддержки обмена данными в реальном режиме времени, драйверов эмулятора XDS510™ и библиотек Chip Support Libraries (CSL). ЦСП/BIOS представляет собой расширяемое модульное программное обеспечение, состоящее в основном из планировщика задач и средств поддержки систем реального времени с весьма экономичным расходованием памяти и других ресурсов процессора. TMS320 ЦСП Algorithm Standard - это набор спецификаций, выполнение которых обеспечивает совместимость кода, созданного различными разработчиками, что значительно облегчает его дальнейшую интеграцию в проекты.

Code Composer Studio представляет собой интегрированную среду разработки, совмещая в едином продукте все необходимые для разработки вещи, позволяя разработчику работать в едином удобном оконном интерфейсе, а не переключаться между несколькими программными продуктами. В пределах рабочего стола CCS размещаются все необходимые окна, системы меню и конфигурируемые панели инструментов, которые позволяют осуществлять легкий и удобный доступ к часто используемым действиям, избавляя пользователя от необходимости выбирать их из достаточно разветвленной системы меню.

Разрабатываемые проекты представляют собой достаточно сложные структуры, которые состоят из целого набора, объектов, таких как библиотеки, файлы заголовков, GEL скрипты, командные файлы и множество исходных текстов. Число файлов может достигать нескольких десятков. Для удобного управления всеми этими объектами и их структуризации служит менеджер проектов, который организует все файлы проекта в разбитое по категориям дерево с удобной навигацией. Добавление и изменение состава проекта производится простым перемещением файлов методом drag-n-drop в том числе и из стандартного File Explorer, а двойное нажатие мышкой приводит к открытию или редактированию выбранного файла. Окно менеджера проектов дает четкое графическое представление о структуре и проекта и его составных частей.

В составе проекта хранятся и все конфигурационные файлы, включая конфигурацию DSP/BIOS, a также опции средств генерации кода, которые задаются теперь не просто ключами командной строки, а при помощи специальной графической утилиты.

Помимо удобства графического отображения и конфигурирования, объединение файлов в проект дает еще и возможность работать с ними как с единым целым. Появляются две важные возможности  это возможность "построения проекта"  перекомпиляции всего проекта или только требуемых составных частей, что избавляет разработчика от необходимости помнить в какие файлы он вносил изменения и перекомпилировал ли их он.

Для редактирования файлов в CCS используется встроенный многооконный редактор с оконным интерфейсом, аналогичный используемому в MS Visual C++, но имеющий специфические необходимые для DSP расширения. Встроенный редактор имеет систему подсветки синтаксиса для всех типов используемых в CCS файлов, включая GEL скрипты. Написание, редактирование и отладка кода производится в едином интерфейсе. Удобству работы способствуют такие функциональные возможности как контекстно зависимые меню вызываемые правой кнопкой мыши и плавающие конфигурируемые панели инструментов. Интересной особенностью редактора является включение в контекстно-зависимую систему помощи и систему проверки синтаксиса описания системы команд отлаживаемого DSP. Существенно ускоряет и облегчает процесс локализации и исправления ошибок и возможность перехода к ошибочному месту в программе по нажатию на диагностическое сообщение компилятора. Поможет в устранении ошибки и система помощи с контекстным поиском, в которую включается система команд отлаживаемого ЦСП.

В состав CCS входит специально разработанные TI для ЦОС применений средства генерации и оптимизации кода. Причем для каждого семейства ЦСП имеется свой набор таких средств, ориентированный на то, чтобы получить максимально оптимальный код. Эффективность выходного кода достигается максимальным использованием ресурсов ЦСП при построении кода с учетом специфики его архитектуры.

В состав CCS входит и встроенный отладчик. Фактически, окно отладчика – это и есть окно редактирования, только в нем можно производить отладочные действия. Встроенный отладчик CCS имеет два типа точек контроля и воздействия на выполнения программы:

• точки останова (Break Points);

• точки пробника (Probe Points).

Точки останова служат для останова программы в требуемом месте. В CCS различаются два типа точек останова: программные - по попаданию программы на определенный оператор и аппаратные – по выполнению определенной операции на шине, что позволяет как отслеживать последовательность выполнения программы, так и быстро локализовать, например, такие неприятные ситуации, как порча по непонятным причинам данных в памяти или выход индекса массива за пределы. Достаточно просто поставить точку останова на операцию с подозрительной ячейкой ОЗУ.

Следующим типом точки контроля является точка пробника. Если точка останова в принципе стандартная возможность для любого отладчика (хотя в CCS возможности ее применения расширены) то точка пробника это специальная возможность CCS, ориентированная именно на отладку программ ЦОС. Фактически точка пробника - это программный аналог щупа осциллографа или логического анализатора, подключаемого к схеме. Точка пробника представляет собой подключаемый к определенной точке программы канал для подачи или снятия данных. Обмен данными с точками пробника происходит прозрачно для исполняемой программы при помощи средств внутрисхемной эмуляции и средств отладчика.

В отличие от точки останова, при прохождении точки пробника выполнение программы не останавливается. При попадании на точку пробника может быть выполнено множество различных функций: поданы или сняты данные, перерисованы окна визуализации сигнала или выполнен GEL скрипт.

Встроенные средства визуализации данных позволяют просматривать данные и сигналы в их оригинальных форматах во множестве окон просмотра. Окна просмотра присоединяются к точкам подключения и их содержимое изменяется в реальном времени во время выполнения программы. В состав Code Composer Studio включены стандартные окна просмотра как классических обработчиков, таких как БПФ, так и для популярных коммуникационных форматов, таких как глаз-диаграмма, созвездие, а так же средства отображения изображений.

Лабораторные платы – представляют собой дешевые базовые аппаратные платформы для запуска примеров приложений. Примером их может служить плата TMDSDSK5510-0E, предназначенная для разработки и отладки приложений на базе цифрового сигнального процессора фирмы Texas Instruments TMS320C5510. Плата предоставляет возможность соединения с персональным компьютером посредством USB интерфейса, а также позволяет разработчику получить более высокую пропускную способность при обмене данными в режиме реального времени. К плате можно подключать дополнительные модули для расширения функциональных возможностей: конвертеры данных, макетные платы разработчика, новые интерфейсы ввода-вывода и много других периферийных устройств, совместимых с данной платформой (как от фирмы Texas Instruments так и от других производителей средств разработки). Платформа включает в себя (см. приложение 2):

• DSP TMS320VC5510, работающий на частоте 200 МГц;

• встроенный USB JTAG-контроллер;

• разъем для подключения внешнего эмулятора через JTAG IEEE 1149.1;

• высококачественный 24-битный стерео кодек;

• четыре разъёма 3.5mm Jack для: микрофона, линейного входа, линейного выхода и выхода на наушники;

• модуль памяти 8 Мб SDRAM ;

• модуль памяти Flash ROM 512 Kслов;

• 4 настраиваемых светодиода;

• настраиваемый DIP-переключатель с 4 положениями;

• порты расширения для дополнительных модулей.

Плата рассчитана на подключение универсального источника напряжения +5В; ее габаритные размеры: 8.25" x 4.5" (210 x 115 мм), толщина 0.062, 6 слоев.