Реферат: Средства отладки электронных схем
Термин “внутрисхемный симулятор” может показаться недостаточно понятным, поэтому рассмотрим кратко принцип действия устройств данного класса. Основным элементом аппаратной платформы является МК семейства НС05, однако его тип не совпадает с типом целевого МК. Периферийные модули этого замещающего МК идентичны модулям целевого МК, а число линий портов ввода/вывода превышает аналогичное число целевого МК. Эти “лишние” линии используются для обмена с ПК. Выводы замещающего МК, полностью совпадающие по функциональному назначению с выводами целевого МК, выведены на разъём с цоколевкой последнего. ПК имитирует программно-логическую модель целевого МК, включая периферийные модули. Прикладная программа на языке ассемблер НС05 выполняется внутренними средствами ПК. Связь с аппаратной платформой осуществляется только в случае необходимости ввода или вывода данных. Под управлением программы монитора, которая записана в ПЗУ МК платы M68ICS05xx, сформированные в ПК выходные воздействия поступают на соответствующие выходы разъёма целевого МК, или состояния входов целевого МК считываются и передаются в ПК. При подключении разрабатываемого изделия к указанному разъёму платы M68ICS05xx создается полная иллюзия работы под управлением целевого МК, но в замедленном по отношению к реальному масштабу времени. Отсюда и название — “симулятор”. Крайне важно: комплект средств М68ICS05xx одновременно является программатором OTP и EEPROM МК, но только той серии, для отладки которой он предназначен.
Программное обеспечение М68ICS05xx работает под управлением Windows. Оно содержит в своём составе редактор текста, макроассемблер IAS05 и полноэкранную многооконную среду отладки, которые объединены общей программной оболочкой. Если аппаратная платформа М68ICS05xx подключена к ПК, то при отладке используются реальные физические сигналы, поступающие на разъёмы целевого МК. Если платформа отключена, то среда отладки работает в режиме программного симулятора, с полной имитацией всех периферийных модулей. Именно эти симуляторы предложены в качестве бесплатного программного обеспечения.
Программная среда отладки предоставляет следующие возможности:
· отладка программы на уровне исходного текста языка Ассемблер;
· контроль и модификация содержимого ячеек памяти, регистров и портов ввода/вывода;
· несколько режимов прогона программы: автоматический, пошаговый, с остановкой по контрольным точкам и прерываниям МК;
· позволяет задать 64 точки останова. Контрольные точки могут быть установлены в абсолютных кодах, в символьном виде, допускаются условные точки останова по содержимому регистров;
· обеспечивает режим трассировки;
· имеет встроенный механизм создания командного файла, что позволяет автоматизировать процесс отладки, задать последовательность входных воздействий на входы МК, а также запомнить последовательность сигналов на выходах МК в процессе выполнения программы;
· производит конфигурирование адресного пространства для конкретного типа МК из перечня серии (например, M68ICS05B поддерживает целевые МК НС05В5, НС05В16, НС05В32). Контролирует обращение к несуществующим в адресном пространстве выбранного МК ячейкам памяти, сообщает о попытке чтения ранее неинициализированной памяти.
Учитывая сложности с учебным оборудованием по курсам микропроцессорной техники, следует отметить, что описанные внутрисхемные симуляторы позволяют создать прекрасный недорогой лабораторный практикум.
1.2 Внутрисхемные эмуляторы
Для эффективной отладки прикладных программ управления в реальном масштабе времени фирма МотоRоLа предлагает модульные системы внутрисхемной эмуляции MMEVS и MMDS. Каждая из них состоит из двух плат:
1. Плата основной платформы универсальна для всех МК семейств HC05 и HC08. Для системы типа MMEVS эта плата носит название M68MMPFB0508, а для системы типа MMDS — M68MMDS05.
2. Плата эмуляционного модуля (EM) специфицирует систему MMEVS или MMDS для конкретного типа МК. Эмуляционный модуль часто называют наездником, так как плата модуля конструктивно устанавливается поверх платы основной платформы. Платы эмуляционных модулей инвариантны по отношению к типу системы (таблица). Общее число модулей для семейств HC05 и HC08 составляет около 50. В таблице приведены модули только для МК программы “NO EXUSES”.
Для создания законченной системы внутрисхемной эмуляции комплект из двух плат должен быть обязательно дополнен:
· гибким высокочастотным кабелем;
· адаптером целевого МК;
· переходной головкой целевого МК.
Тип соединительного кабеля инвариантен по отношению к корпусу целевого МК, но, к сожалению, различается для разных серий МК. Тип адаптера определяется корпусом целевого МК (таблица). Если МК выполнен в корпусе DIP или PLCC, то переходная головка не потребуется вовсе, а для остальных типов корпусов адаптер должен быть дополнен переходной головкой.
Каждый из пяти описанных компонентов системы MMЕVS или MMDS имеет свой порядковый номер (таблица) и при покупке должен быть заказан отдельно. Такой подход предоставляет пользователю возможность последовательно дополнять базовый комплект средств отладки при переходе на новый тип МК семейства HC05 или HC08.
Программное обеспечение для систем внутрисхемной эмуляции поставляется в комплекте с платами основной платформы. В настоящее время в комплекте с платой системы MMЕVS M68MMPFB0508 поставляется интегрированная среда разработки RAPID, которая работает под управлением DOS и включает редактор текста, макроассемблер и полноэкранный отладчик. Системы MMЕVS и MMDS не имеют в своём составе средств программирования, среда отладчика не может работать в режиме симулятора. Программная среда RAPID и аппаратные средства MMЕVS предоставляют следующие возможности:
· отладка в реальном времени, полная внутрисхемная эмуляция без каких-либо ограничений;
· эмулируемая память программ — 64 Кбайт SRAM ОЗУ, то есть эмулируется резидентное ПЗУ любого МК семейства HС05 или HC08. Адаптация универсального отладчика RAPID к конкретному типу МК производится с помощью файлов конфигурации, которые поставляются с модулями EM;
· 4 программно-выбираемых частоты тактирования целевого МК;
· отладка программы на уровне исходного текста языка Ассемблер;
· контроль и модификация содержимого ячеек памяти, регистров и портов ввода/вывода;
· несколько режимов прогона программы: автоматический, пошаговый, с остановкой по контрольным точкам и прерываниям МК;
· позволяет задать 64 “аппаратных” точки останова. Память точек останова не входит в адресное пространство эмулируемой памяти программ;
· обеспечивает режим трассировки;
· встроенный механизм создания командного файла;
· команда “CHIPINFOR” предоставляет сведения о конфигурации (адреса регистров специальных функций) и цоколевке целевого МК в выбранном корпусе;
· соединение с ПК посредством интерфейса RS-232, скорость обмена — 57600 бод.
В настоящее время фирма MOTOROLA разработала новую программную оболочку для внутрисхемных эмуляторов MMEVS и MMDS. Интегрированная среда разработки носит название MCUez и работает под управлением Windows 9X или Windows NT. Основное её преимущество по отношению к RAPID — возможность отладки на уровне исходного текста на языках C и Ассемблер. Однако С-компилятор в состав MCUez не входит. Демонстрационную версию MCUez можно найти по адресу http://mot-sps.com/csic/devsys/swupgrd/swug/htm.
Для OTP МК семейства НС05, входящих в программу “NO EXUSES”, на основе базовой платформы MMEVS созданы завершённые комплекты средств отладки KITMMEVS05xx, в состав которых входит среда MCUez.
Системы типа MMЕVS фирма МотоRоLа относит к классу дешёвых внутрисхемных эмуляторов. Их развитием являются системы типа MMDS, которые имеют следующие дополнения по отношению к MMEVS:
