Файл: Программа для эвм это упорядоченная последовательность команд, подлежащая обработке.docx

Средства разработки и отладки микропроцессорных систем

В процессе разработки и отладки микропроцессорных систем используются следующие программные средства: ассемблеры, компиляторы;

симуляторы (программно-логические модели);

отладчики, редакторы связей (компоновщики, загрузчики).

В современных комплексах проектирования/отладки систем эти средства обычно работают совместно, в составе интегрированной среды (оболочки) программирования.

Особенно сложные задачи приходится решать при программировании управляющих систем, работающих в реальном масштабе времени. В этом случае разработчик должен использовать какую-либо из имеющихся операционных систем реального времени (ОСРВ) или создавать собственные программы-мониторы реального времени с помощью указанных выше средств программирования. В составе многих ОСРВ имеются средства поддержки программирования, которые могут использоваться при проектировании/отладке системы.

В настоящее время программирование и отладка чаще всего выполняются с помощью интегрированной среды развития или средств ОСРВ. Программирование производится обычно с помощью кросс-средств, инсталлированных на инструментальном компьютере с мощной операционной системой. В качестве инструментальных компьютеров используются персональные

компьютеры или рабочие станции. Операционными системами этих компьютеров служат различные версии Windows и UNIX (Solaris, AIX, ULTRIX и др.).

Язык Ассемблера очень часто применяется при программировании микропроцессорных и микроконтроллерных систем, так как его использование обеспечивает существенное уменьшение объема памяти программ и времени выполнения программных модулей (до 20-50%). В качестве языков высокого уровня чаще всего используются С, С++. Некоторыми фирмами поставляются также компиляторы для языков FORTRAN, Modula-2, Ada, Pascal. Все эти компиляторы обеспечивают также программирование на языке Ассемблера. Большинство из них содержат компоновщики для связи программных модулей, библиотеки функций. Многие компиляторы по указанию разработчика могут оптимизировать процесс трансляции исходного текста с целью получения объектного кода с минимальным объемом или минимальным временем выполнения программы. Такие компиляторы называются оптимизирующими.

Симуляторы (программно-логические модели) микропроцессоров и микроконтроллеров, используемые при отладке программ, редко поставляются в виде отдельных средств поддержки программирования. Обычно они входят в состав отладчиков.

Отладчики являются основным инструментом разработчика программного обеспечения, без которого практически невозможно получить работоспособные объектные модули рабочей программы. Отладчик реализует различные режимы выполнения транслированной программы – пошаговый или с остановами в контрольных точках, позволяет производить просмотр и коррекцию содержимого регистров и ячеек памяти, обеспечивает в точке останова контроль выполнения предыдущих шагов программы (просмотр трассы), дисассемблирование команд. Отладчик воспринимает программу на уровне исходного кода или в символическом виде, с использованием введенных разработчиком имен и меток. Символические отладчики являются наиболее удобным средством отладки, так как они представляют и воспринимают информацию в наиболее наглядной и удобной для программиста форме.

Технические средства разработки и отладки МПС

На этапе автономной отладки аппаратных средств основными орудиями разработчика являются традиционные измерительные приборы – осциллографы, мультиметры, пробники и другие, а также логические анализаторы, которые обладают широкими возможностями контроля состояния различных узлов системы в заданные моменты времени. Весьма эффективным является использование на этом этапе средств тестирования по стандарту JTAG, которые имеются в составе многих современных моделей микропроцессоров и микроконтроллеров.

На этапе комплексной отладки разработчик использует весь набор программных и аппаратных средств, применяющихся для автономной отладки аппаратных средств, а также ряд специальных средств. Наиболее эффективным средством комплексной отладки систем являются схемные эмуляторы – специализированные устройства, включаемые вместо микропроцессора или микроконтроллера прототипной системы и обеспечивающие возможность контроля ее работы с помощью персонального компьютера, связанного со схемным эмулятором.

Одним из эффективных средств комплексной отладки микроконтроллерных систем являются эмуляторы ПЗУ. Это устройство включается вместо ПЗУ прототипной системы и работает под управлением подключенного к нему персонального компьютера. Так обеспечивается текущий контроль за выполнением программы и ее оперативная коррекция, что значительно упрощает процесс отладки.

Внутрисхемный эмулятор представляет собой программно-аппаратный комплекс, который в процессе отладки замещает в реализуемой системе микропроцессор или микроконтроллер. В результате такой замены функционирование отлаживаемой системы становится наблюдаемым и контролируемым. Разработчик получает возможность визуального контроля за работой системы на экране дисплея и управления ее работой путем установки определенных управляющих сигналов и модификации содержимого регистров и памяти. Благодаря наличию таких возможностей внутрисхемный эмулятор является наиболее универсальным и эффективным отладочным средством, используемым на этапе комплексной отладки системы.

Наиболее широкое применение получили внутрисхемные эмуляторы, подключаемые к базовому персональному компьютеру или рабочей станции. Обычно такие внутрисхемные эмуляторы конструктивно оформлены в виде прибора, размещенного в отдельном корпусе с автономным источником питания и соединенного с портом базового компьютера. С помощью кабеля к внутрисхемному эмулятору подключается соединитель для включения в систему вместо эмулируемого микропроцессора или микроконтроллера. В внутрисхемном эмуляторе размещается эмулирующий микропроцессор (микроконтроллер), который выполняет те же функции, что и эмулируемый, но работает под управлением компьютера.

В структуру внутрисхемного эмулятора входят следующие блоки: эмулятор микропроцессора или микроконтроллера;

память трассы, которая хранит значения сигналов, устанавливаемых на выводах микропроцессора (микроконтроллера) в процессе выполнения программы;

блок контрольных прерываний, который реализует остановы в контрольных точках, заданных пользователем с клавиатуры компьютера;

эмуляционная память ( ОЗУ), которая заменяет в процессе отладки внутреннее ПЗУ микроконтроллеров или другие разделы памяти, внешний доступ к которым в процессе отладки ограничен;

таймер, используемый для контроля времени выполнения отлаживаемых фрагментов программы.