Логічна організація однокристалевих мікроконтролерів сімейства КР1816ВЕ51

Програма монітора обов'язково повинна працювати в зв’язці з зовнішнім комп'ютером або пасивним терміналом, на котрих і відбувається візуалізація і керування процесом відлагодження. Повторюємо, що відлагоджувальні монітори використовують той процесор, що вже стоїть на платі користувача. Гідністю цього підходу є дуже малі витрати при зберіганні можливості проводити відлагодження в реальному часі. Головним недоліком є відволікання ресурсів мікроконтролера на відлагоджувальні і зв'язкові процедури, наприклад: монітор займає деякий об’єм пам'яті, переривання, послідовний каналю. Об’єм відволікаємих ресурсів залежить від мистецтва розроблювача монітора. Останнім часом з'явилися вироби, що практично не займають апаратних ресурсів процесора, про них буде розказано нижче, у розділі “Емулятори ROM”.

2.3 Плати розвитку (оцінні плати)

Плати розвитку, або як прийнято їх називати в закордонній літературі - оцінні плати (Evolution boards), є своєрідними конструкторами для макетування прикладних систем. Останнім часом, при випуску нової моделі кристала мікроконтролера, фірма- виробник обов'язково випускає і відповідну плату розвитку. Звичайно це друкарська плата з встановленим на ній мікроконтролером, плюс уся необхідна йому стандартне обв'язування. На цій платі також установлюють схеми зв'язку з зовнішнім комп'ютером. Як правило, там же є вільне поле для монтажу прикладних схем користувача. Іноді є вже готове розведення для встановлення додаткових пристроїв, що рекомендуються фірмою. Наприклад, ROM, RАM, ЖКІ - дисплей, клавіатура, АЦП і ін. Крім навчальних або макетних цілей, такі дороблені користувачем плати стали вигідно (економія часу) використовувати в якості одноплатних контролерів, що вбудовуються в мало серійну продукцію (5...20 шт.).

Для більшої зручності, плати розвитку комплектуються іще і найпростішим засобом відлагодження на базі монітора відлагодження. Проте, тут появилися два різних підходи: один використовується для мікроконтролерів, що мають зовнішню шину, а другий - для мікроконтролерів, що не мають зовнішньої шини.

У першому випадку відлагоджувальний монітор поставляється фірмою у виді мікросхеми ROM, що вставляеється в спеціальну розетку на платі розвитку. Плата також має RАM для програм користувача і канал зв'язку з зовнішнім комп'ютером або терміналом. Прикладом тут може служити плата розвитку фірми Intel для мікроконтролера 8051.

В другому випадку плата розвитку має вмонтовані схеми програмування внутрішнього ROM мікроконтролера, що управляються від зовнішнього комп'ютера. У цьому випадку, програма монітора просто заноситься в ROM мікроконтролера разом із прикладними кодами користувача. Прикладна програма при цьому спеціально повинна бути підготовлена: у потрібні її місця вставляють виклики відлагоджувальних підпрограм монітора. Потім здійснюється спробний прогін. Щоб внести в програму виправлення, користувачу треба стерти ROM і зробити повторний запис. Готову прикладну програму одержують із відлагодженої шляхом видалення усіх викликів моніторних функцій і самого монітора відлагодження. Прикладами можуть служити плата розвитку фірми Microchip для своїх PIC контролерів. Такий же принцип і в плат для відлагодження мікроконтролерів 80С750 Philips або 89С2051 Atmеl.

Важливо відзначити, що, плюс до монітора, іноді плати розвитку комплектуються іще і програмами відлагодження, що запускаются на зовнішньому комп'ютері в зв’язці з монітором. Ці програми останнім часом помітно ускладнилися і найчастіше мають високо - професіональний набір відлагоджувальних функцій, наприклад, відлагоджувач-симулятор або різноманітні елементи, властиві в чистому виді інтегрованим середовищам розробки. До складу поставляємих комплектів можуть входити і програми прикладного характеру, які найбільш часто зустрічаються на практиці.

Можливості по відлагодженню, надані комплектом “плата розвитку плюс монітор”, безумовно, не настільки універсальні, як можливості внутрисхемного емулятора, та й деяка частина ресурсів мікропроцесора в процесі відлагодження відбирається для роботи монітора. Проте, наявність закінченого набору готових програмно-апаратних засобів, що дозволяють без утрати часу приступити до монтажу і відлагодження прикладної системи, у багатьох випадках є вирішальним чинником. Особливо якщо врахувати, що вартість такого комплекту декілька менше ніж вартість більш універсального емулятора.

2.4 Емулятори ROM

Емулятор ROM - програмно-апаратний засіб, що дозволяє заміщати ROM на відлагоджувальній платі, і що підставляє замість нього RАM, у який може бути завантажена програма з комп'ютера через один із стандартних каналів зв'язку. Цей пристрій дозволяє користувачу уникнути багатократних циклів перепрограмування ROM. Емулятор ROM має сенс тільки для мікроконтролерів, що у стані звертатися до зовнішньої пам'яті програм. Цей пристрій можна порівняти по складності і по вартості з платами розвитку. Він має одну велику перевагу: універсальність. Емулятор ROM може працювати з будь-якими типами мікроконтролерів.

Ранні емулятори ROM дозволяли тільки завантажувати програму, запускати її і зупиняти, використовуючи загальне скидання. Потім з'явилися ускладненні моделі з апаратним виробітком сигналів трасування по досягненні визначеного адреса на осцилограф. Емуліруєма пам'ять у таких виробах була доступна для перегляду і модифікації, але дуже важливий контролер за внутрішніми керуючими регістрами мікроконтролера був до недавна неможливий.

Проте з'явилися моделі інтелектуальних емуляторів ROM, що дозволяють “заглядати” усередину мікроконтролера на платі користувача його взагалі, по керуванню відлагодженням, стали схожими на внутрисхемний емулятор. Фірма Cactus навіть представляє свій фактично інтелектуальний емулятор ROM, як внутрисхемний емулятор ряду мікропроцесорів, на стільки неможливо відрізнити роботу з тим і іншим. У дійсності, процесор тут не замінюється, а використовується той, що стоїть на платі користувача.

Інтелектуальні емулятори ROM являють собою гібрид із звичайного емулятора ROM, монітора відлагодження і схем швидкого переключення шини з одного на інший. Цим створюється ефект, як якби монітор відлагодження був установлений на платі користувача і при цьому він не займає в мікроконтролера ні яких апаратних ресурсів, крім невеликої зони програмних кроків, приблизно 4К. Наприклад, такий пристрій розробила фірма “Фітон” для всіх існуючих і майбутніх мікроконтролерів, що мають ядро від 8051, але додатково насичені різноманітними пристроями вводу/виводу. Цей пристрій підтримує багато самих різних мікроконтролерів фірм Philips, Siemens,OKI.

Інтегровані середовища розробки.

Строго говорячи, інтегровані середовища розробки не відносяться до числа засобів відлагодження, проте залишити без уваги даний клас програмних засобів, що істотно полегшує і прискорює процес розробки і відлагодження мікропроцесорних систем було б не правильно.

При традиційному підході, початковий етап написання програми будується в такий спосіб:

· Вихідний текст набирається за допомогою якого небудь текстового редактора. По завершенні набору, робота з текстовим редактором припиняється і запускається крос-компілятор. Як правило, знову написана програма містить синтаксичні помилки, і компілятор повідомляє про них на консоль оператора.

· Знову запускається текстовий редактор, і оператор повинний знайти й усунути виявлені помилки, при цьому повідомлення про характер помилок виведені компілятором уже не видні, тому що екран зайнятий текстовим редактором.

І цей цикл може повториються не один раз. Якщо програма не занадто мала і тривіальна, збирається з різноманітних частин, піддається редагуванню або модернізації, то навіть цей початковий етап може потребувати дуже багато сил і часу програміста, і істотно пригасити ентузіазм розроблювача.

Уникнути великого об’єму рутини й істотно підвищити ефективність процесу розробки і відлагодження дозволяють, що з'явилися і швидко завойовують популярність т.зв. інтегровані середовища (оболонки) розробки (Integrated Development Environment, IDE).

Як правило, “добре” інтегроване середовище дозволяє об'єднати під одним дахом наявні засоби відлагодження (внутрисхемний емулятор, програмний симулятор, програматор), і при цьому забезпечує роботу програміста з текстами програм у стилі “турбо”.

Робота в інтегрованому середовищі дає програмісту:

· Можливість використання вмонтованого багатофайлового текстового редактора, спеціально орієнтованого на роботу з вихідними текстами програм;

· Діагностика виявлених при компіляції помилок, і вихідний текст програми, доступний редагуванню, виводяться одночасно в багатовіконному режимі;

· Можливість організації і введення паралельної роботи над декількома проектами. Менеджер проектів дозволяє використовувати будь-який проект у якості шаблона для знову створюваного проекту. Опції використовуваних компіляторів і список вихідних файлів проекту, встановлюється в діалогових меню і зберігаються в рамках проекту, усуваючи необхідність роботи з незручним batch-файлами;

· Перекомпіляції піддаються тільки модулі, що редагувалися;

· Можливість завантаження відлагоджувальної програми в наявні засоби відлагодження, і роботи з ними без виходу із оболонки;

· Можливість підключення до оболонки практично будь-яких програмних засобів.

Останнім часом, функції інтегрованих засобів розробки стають приналежністю програмних інтерфейсів найбільше продвинутих емуляторів і відлагоджувачів-емуляторів.

Подібні функціональні можливості, у сполученні з дружнім інтерфейсом, у стані істотно полегшити життя розроблювачу і прискорити його роботу.

Питання для самоперевірки:

1. Визначення внутрисхемного емулятора.

2. Що дозволяє здійснювати відлагоджувач?

3. Що таке симулятор?

4. Чим відрізняється симулятор від емулятора?

5. Що являє собою плата розвитку?

6. Чим відрізняється інтелектуальний емулятор ROM від звичайного?

7. Що дає програмісту робота в інтегрованому середовищі?

Варіанти контрольних завдань:

1. Haвecти основні означення понять та термінів мікропроцесорних засобів обчислювальноїтехніки.

2. Види запам’ятовуючих пристроїв у сучасних мікропроцесорних системах (ROM, PROM, EPROM, EEPROM)

3. Охарактеризувати особливості структури мікропроцесорноїсистеми керування.

4. Пояснити основні відмінностіміж симуляторами та емуляторами,що використовуються наетапі відлагодження мікроконтролерних систем.

5. У яких випадках засобиавтоматизації програмування МПЗ, які функціонуіоть на даному базовому обчислювальному комплексі(BBK=EOM), називаються кросовими, резидентними?

6. Які функції виконує програма - транслятор?

7. Що таке програмнівідлагоджувачі (симулятори)?

8. Для яких цілей призначен емулятор ROM?

9. Що таке внутрісхемна емуляція?

10. На які класи підрозділяються засоби відлагодження?

Список рекомендованої літератури:

1.Белов А.М., Иванов Е.А., Муренко Л.Л. “Средства автоматизации программирования микропроцессорных устройств”.-Энергоатомиздат, 1988р.

2.Домнин С.Б., Иванов Е.А., Муренко Л. Л. “Средства комплексной отладки микропроцессорных устройств”.-Энергоатомиздат, 1988р.

3. Л.П. Муренко, Е.А. Іванов “Средства отладки.” М, “Вища школа”, 1988.

4. Тамазов А., Кобахидзе Ш. “Інструментальні засоби розробки і відлагодження мікропроцесорних систем”. CHIPNEWS, #2, 1996. с.37 – 43.

1. Загальна характеристика сімейства мікроконтролерів

В даному розділі в якості базової розглядається мікросхема КР1816ВЕ51. Організація й система команд цієї мікросхеми аналогічні мікросхемам ВЕ31, ВЕ751 цієї ж серії, а також мікросхемам ВЕ31 і ВЕ51 серії КР1830. Відмінність мікросхем складається в організації внутрішньої (резидентної) пам'яті програм (ВПП) і величині току споживання (табл.2.1).

Таблиця 1

МК	Об'єм ВПП, байт	Тип ВПП	Ток споживання, mA
КР1816ВЕ31	Немає	Немає
КР1816ВЕ51	4К	ПЗП
КР1816ВЕ751	4К	ППЗП
КР1830ВЕ31	Немає	Немає
КР1830ВЕ51	4К	ПЗП

2. Умовні графічні позначення й позначення виходів мікроконтролера

Умовне графічне позначення мікросхеми показано на рис. 2.1.

МК конструктивно розташований у корпусі з 40 зовнішніми виходами.

Нижче наводяться символічні імена виходів (сигналів).

GND – загальний;

Ucc – напруга живлення +5В;

BQ1 – вхід для підключення зовнішнього джерела синхронізації (для серії КР1830) або кварцевого резонатора;

BQ2 -- вхід для підключення зовнішнього джерела синхронізації (для серії КР1816) або кварцового резонатора;

RST – вхід сигналу загального переходу у висхідне становище.

EMA – вхід дозволу зовнішньої пам'яті; вхід для подачі імпульсів при програмуванні ППЗУ.

RME – дозвіл читання зовнішньої пам'яті програм;

ALE – строб адреса зовнішньої пам'яті

P0 – 8-розрядний двонаправлений порт уводу-виводу;

P1, P2, P3 – 8-розрядні квазідвонаправлені порта вводу-виводу;

Кожна лінія порта Р3 має альтернативну функцію:

P30 – RxD – вхід послідовного порту;

P31 – TxD – вихід послідовного порту;

P32 – INT0 – вхід 0 сигналу запросу переривання від зовнішнього джерела;

P33 – INT1 – вхід 1 сигналу запросу переривання від зовнішнього джерела;

P34 – T0 – вхід лічильника зовнішніх подій Т/С 0;

P35 – T1 – вхід лічильника зовнішніх подій Т/С 1;

P36 – WR – вихід сигналу запису у зовнішню пам'ять даних;

P37 – RD – вихід сигналу зчитування із зовнішньої пам'яті даних;

По електричним параметрам всі сигнали електрично сумісні із сигналом мікросхем, виконаним по технології ТТЛ.

Дата добавления: 2015-04-29