Микропроцессорные системы - Александров Е.К.
ISBN 5-7325-0516-4
Скачать (прямая ссылка):
микропроцессорного контроллера с учетом особенностей конечного изделия.
Более того, особенности процесса отладки должны быть учтены при
разработке аппаратных и программных решений.
В настоящее время для 8-разрядных МК выпускаются следующие типы
отладочных средств:
Программные симуляторы. Представляют собой программно-логическую модель
МК на персональном компьютере. Позволяют загрузить файл кода
разработанной программы управления в память МК и исполнить любой фрагмент
этой программы, наблюдая за изменением состояния любого программно
доступного ресурса МК. Современные симуляторы обладают полноэкранным
графическим интерфейсом пользователя, предоставляя разработчику
программного обеспечения возможность одновременного контроля в процессе
выполнения программы за изменением содержимого регистров и ячеек памяти.
Симулятор имитируют работу не только процессорного ядра, но и всех
периферийных модулей. Причем при отладке программы по шагам остановка в
контрольной точке эквивалентна останову системы тактирования МК.
Вследствие этого одновременно с остановкой программы "приостанавливают"
работу и все периферийные модули. При дальнейшем прогоне программы работа
периферийных модулей возобновляется с того состояния, в котором они были
"приостановлены". Именно такой режим работы наиболее удобен для
наблюдения за процессом реализации микроконтроллером управляющей
программы. Но именно этот режим обычно не достижим в аппаратных средствах
отладки (схемных эмуляторах и отладочных платах). Дело в том, что для
наблюдения за состоянием ресурсов реального МК необходимо передавать это
состояние в персональный компьютер с целью отображения на экране дисплея.
Такую передачу осуществляет специальная программа монитора отладки,
которую продолжает исполнять реальный
437
8-РАЗРЯДНЫЕ МИКРОКОНТРОЛЛЕРЫ
МК после останова в контрольной точке тестируемой программы. Выполнение
любой программы возможно только при работающей системе тактирования.
Следовательно, после останова тестируемой программы в контрольной точке
все периферийные модули МК продолжают работать. В результате совокупное
состояние периферии МК перестает соответствовать предполагаемому
состоянию в ходе непрерывного выполнения тестируемой программы.
С точки зрения современной терминологии, программный симулятор можно
охарактеризовать как "виртуальный МК". Алгоритмы такого "виртуального МК"
полностью совпадают с алгоритмами работы реальной микросхемы, но при этом
имеются широкие дополнительные возможности по вмешательству в процесс
исполнения тестируемой программы управления. Именно поэтому симуляторы
следует использовать на начальном этапе отладки программного обеспечения.
Кроме того, поскольку реального МК на этапе программной симуляции просто
не существует, то и ограничений в использовании ресурсов МК, связанных с
обслуживанием процесса отладки, тоже нет. Таким образом, все ресурсы
(правда, виртуальные), которые могут быть использованы в проекте,
предоставлены в распоряжение пользователя.
Основной недостаток программного симулятора - невозможность подключения
реальных физических источников входной информации и невозможность
формирования реальных выходных сигналов для управления объектом. Поэтому
с помощью программного симулятора можно проверить лишь правильность
исполнения микроконтроллером программы управления, но нельзя проверить
работоспособность аппаратной части проектируемого одноплатного
контроллера и, как следствие, достижение управляемым объектом требуемых
технических характеристик.
Целесообразность этапа моделирования на программном симуляторе
определяется также тем фактом, что его можно проводить на самой ранней
стадии работы над проектом, когда аппаратная часть находится еще в стадии
проектирования.
Внутрисхемные симуляторы. Позволяют провести отладку программного
обеспечения и аппаратной части разрабатываемого контроллера. При этом
электрические характеристики выходных и входных сигналов МК полностью
идентичны реальным характеристикам, но программа управления работает в
замедленном масштабе времени.
Набор внутрисхемного симулятора включает простую плату аппаратных средств
и комплект программного обеспечения для персонального компьютера. Обмен
данными между персональным компьютером и платой внутрисхемного симулятора
осуществляется в большинстве случаев посредством интерфейса RS-232.
Основным элементом платы внутрисхемного симулятора является реальный
физический МК. Однако конкретная модель этого замещающего МК не
обязательно совпадает с моделью целевого МК (т. е. того МК, на основе
которого ведется разработка устройства управления). Периферийные модули
замещающего МК идентичны модулям целевого МК, а число линий портов
ввода/вывода замещающего МК может превышать аналогичное число целевого
МК. Эти "лишние" линии используются для обмена с персональным
компьютером. Выводы замещающего МК, полностью совпадающие по
функциональному назначению с выводами целевого МК, выведены на разъем с
