Внутрисхемные эмуляторы

Одним из главных обстоятельств, затрудняющих отладку микроконтроллер пых систем, является недоступность внутренних элементов микросхемы мик­роконтроллера для прямого контроля и воздействий во время работы про­граммы. Контроль и воздействия можно осуществлять лишь косвенно, путс м передачи информации от внутренних элементов схемы во внешнюю среду (при контроле) и извне во внутренние элементы (при управлении) с помощью специальных подпрограмм по факту появления некоторых событии.

Вследствие сложности микроконтроллера, а также в связи с необходимостью такой реализации подпрограмм, при которой не нарушается ход основного вычислительного процесса, для реализации указанных действий требуются иачительные временные и программно-аппаратные ресурсы системы.

Для преодоления указанных трудностей применяются внутрисхемные эмуля­торы.

При использовании внутрисхемного эмулятора микроконтроллер извлекается из панели своего разъема и на его место с помощью кабеля подсоединяется аппаратура внутрисхемного эмулятора. Внутрисхемный эмулятор полностью шменяет микроконтроллер отлаживаемой системы, сохраняя при этом доступ пользователя ко всей информации о внутреннем состоянии контроллера и его памяти посредством инструментальной ПЭВМ (рис.).

Внешний вид платы микроконтроллерной системы с извлеченным МК и под­соединенным через его разъем внутрисхемным эмулятором показан на рис... Существуют варианты исполнений эмулятора в виде платы расши­рения инструментальной ЭММ

Внутрисхемный эмулятор выполняет следующие функции:

управление ходом вычислительного процесса (выполнение инициализации программно-доступных элементов микроконтроллера, исполнение про­граммы по шагам по условиям и т. п.);

сбор информации о ходе вычислительного процесса и ее передача в инст­рументальную ЭВМ для последующего анапиза.

Внутрисхемный эмулятор включает в себя следующие блоки:

Рис.. Внешний вид внутрисхемного эмулятора

функциональный аналог замещаемого МК с дополнительными портами для служебных обращений к внутренним ресурсам МК;

устройства, повторяющие отдельные внутренние узлы системы, что делает их доступными для управления и контроля со стороны инструментальной ЭВМ,

схемы распознавания событий в системе;

память логических последовательностей состояний в системе;

средства связи с инструментальной ЭВМ.

Внутрисхемный эмулятор может работать в следующих трех режимах:

опроса;

пошагового исполнения;

эмуляции исполнения программы в реальном времени

В режиме огроса отлаживаемая программа остановлена, и оператору системы представляется возможность, применяя инструментальную ЭВМ, считавать состояние программно-доступных элементов микроконтроллера и занести в них новую информацию.

В режиме пошагового выполнения исполняется одна команда отлаживаемой программы, после чего осуществляется переход в режим опроса, при этом происходит передача информации о состоянии вычислительного процесса в инструментальную ЭВМ. Режим пошагового исполнения позволяет прово­дить отладку выполняемой программы с учетом ее текущего состояния и от­лаживать аппаратуру разрабатываемой системы. Недостатком режима явля­ется то, что отлаживаемый комплекс не функционирует в реальном времени, т. к. обмен внутрисхемного эмулятора с инструментальной ЭВМ требует до­полнительных временных затрат, в связи с чем ошибки, сзязанные с наруше­нием временных соотношений между электрическими сигналами (входными, выходными, входными и выходными) могут остаться невыявленными.

Для исследования разрабатываемого комплекса в реальном времени приме­няется третий режим работы внутрисхемного эмулятора, в котором он вы­полняет программу, не выполняя обмена данными с инструментальной ЭВМ

Выход из режима осуществляется при достижении заданных событий, анало­гичных управляющим событиям логического анализатора (выполнение за­данного числа шагов, появление заданной комбинации на шинах системы, появление заданной последовательности таких комбинаций). Так как процесс обнаружения заданных событий осуществляется аппаратными средствами внутрисхемного эмулятора, то скорость этого процесса достаточна для со­хранения режима реального времени. Однако сервисные возможности режи­ма невелики.

Интерфейс программного обеспечения инструментальной ЭВМ, предназна­ченного для работы с внутрисхемным эмулятором, близок к интерфейсу про­граммных моделей микроконтроллерных систем (см. рис.).

Внутрисхемные эмуляторы имеют два типа погрешностей: электрофизиче­ского замещения (связана с наличием буферов между имитирующим кон­троллером и магистралью отлаживаемой системы) и управления (связана с необходимостью при возврате в режим опроса выполнения служебных про­цедур, во время исполнения которых возможны появления внешних преры­ваний, изменяющих ход выполнения служебных процедур и т. п.).

Дата добавления: 2014-12-10