|
Поиск по сайту: |
|
По базе: |
 |
| Главная страница > Применения | |||||||||
|
|
|||||||||||||||||||||||||||||||||
Универсальное устройство отладки микропроцессорных систем на основе микроконтроллеров семейства НС908 фирмы MotorolaИзвестно,что время разработки новой микропроцессорной системы в значительной степени определяется наличием полнофункциональных средств отладки [1].Для своего нового семейства 8 разрядных микроконтроллеров HC908 с flash памятью [2,3] фирма Motorola предлагает программно аппаратные средства следующих типов:
Каждое упомянутое средство способно полностью имитировать работу выбранной пользователем модели микроконтроллера. Метод отладки предполагает замещение реального устройства программно аппаратными средствами платы отладочной системы. Управление ходом выполнения прикладной программы и отображение всей необходимой приэтом информации осуществляется на инструментальном компьютере с соответствующей программной оболочкой. Непосредственное подключение отладочного средства к целевой плате выполняется с использованием многожильного высокочастотного кабеля, переходная головка которого вставляется в розетку для микроконтроллера на целевой плате. При полной свободе выбора разработчик со стажем предпочтет внутрисхемный эмулятор,поскольку он позволяет производить отладку в реальном масштабе времени. Но даже “экономичные ”MMEVS достаточно дороги (поряд ка $1500), к тому же при смене модели микроконтроллера в пределах семейства HC908 они требуют замены почти половины аппаратных средств. Внутрисхемные симуляторы ICS08 относительно дешевы.Средняя стоимость подобных устройств на сегодняшний день составляет от $450.Они имеют несколько режимов отладки и, что оченьважно,содержат в себе программатор. Но отладка с их использованием может происходить только в замедленном масштабе времени. Комплекты ICS08 специализированы для ряда микроконтроллеров одной серии. Например, ICS08MR позволяет отлаживать системы с чипами моделей HC908MR32, HC908MR16 и HC908MR8. Переход к модели другой серии,например HC908JL3 или HC908GP32, потребует приобретения нового комплекта ICS08 [2]. Можно ли создать универсальное отладочное средство для семейства HC908, инвариантное по отношению к модели микроконтроллера? Анализ режимов работы устройств семейства НС908 и особенностей построения фирменных средств отладки для них позволяет положительно ответить на этот вопрос и предложить минимально необходимую конфигурацию аппаратных средств, реализующую идею построения универсальной отладочной платы. Важно отметить, что предлагаемое универсальное отладочное средство может работать под управлением фирменного бесплатного программного обеспечения, которое входит в комплект ICS08 и находится на сайте фирмы Motorola по адресу http://mot-sps.com. Поэтому стоимость такого универсального средства отладки не превышает $20. Последнее практически снимает все ограничения по их доступности для разработчиков. Предлагаемое решение наиболее полно использует потенциальные возможности микроконтроллеров семейства HC908 по программированию и отладке в системе. Плата универсального устройства отладки содержит в себе интерфейс сопряжения микроконтроллера с компьютером по RS 232 и некоторый набор дополнительных логических схем. При этом отлаживаемый чип расположен на плате разрабатываемого изделия. Подключение большей части его выводов к интерфейсным компонентам ничем неотличается от аналогичного в рабочем режиме. Для подключения к универсальному устройству программирования и отладки необходимо реализовать лишь минимальные аппаратные “добавки” на плате самой отлаживаемой системы. Ниже кратко представлены основные положения,используемые при реализации технологии внутрисхемного программирования и отладки микроконтроллеров семейства HC908. Особенности семейства НС908 с точки зрения процесса программирования и отладки Любой микроконтроллер семейства HС908 с flash памятью программ имеет специальный режим работы – отладочный режим (Monitor Mode). В этом режиме активизируется записанная в память микросхемы на этапе производства программа монитора отладки, содержащая в себе подпрограмму драйвера обмена по однопроводной двунаправленной линии и подпрограмму выполнения шести команд отладки, которые поступают в нее по этому однопроводному интерфейсу [2]. С использованием команд отладки может быть создано специальное программное обеспечение, позволяющее выполнять следующие действия:
Следует подчеркнуть,что программная и аппаратная поддержка отладочного режима работы микроконтроллера в минимальной степени использует те ресурсы,которые предназначены для реализации прикладного алгоритма, ввиду того что:
Таким образом, при условии создания специального программного обеспечения для персонального компьютера, отладочный режим работы микроконтроллера позволяет создать программатор и отладчик реального времени с использованием только внутренних ресурсов микросхемы и минимально ограничивающий возможность полного использования ее ресурсов для решения задачи управления.
Отмеченные свойства микроконтроллеров HC908 позволяют:
Малые затраты в процессе разработки (устройство отладки почти ничего не стоит), возможность сохранения интеллектуальной собственности при высокотехнологичном изготовлении конечного устройства (пайка в заводских условиях миниатюрного корпуса для планарногомонтажа с последующим программированием уже готового изделия) делаютописанную технологию отладки крайне привлекательной. Реализация режима программирования и отладки в системе средствами комплекта внутрисхемного симулятора ICS08 от Motorola Рассмотренный выше отладочный режим работы (Monitor Mode) в полной мере использует комплект внутрисхемного симулятора ICS08хх (хх –серия микроконтроллера в пределах семейства HC908). В настоящее время фирмой Motorola реализованы пять типов внутрисхемных симуляторов: ICS08GP, ICS08MR, ICS08JL/JK, ICS08RK, ICS08JB. Аппаратные средства перечисленных симуляторов ICS08хх имеют одинаковую структуру (рис.1). Аппаратные средства внутрисхемного симулятора включают четыре функциональных блока:
Три первых функциональных блока практически идентичны для любого чипа семейства HC908. Основное различие комплектов симуляторов ICS08xx для различных моделей микроконтроллеров состоит в наборе розеток и линеек переходных разъемов от них к плате разрабатываемого изделия. Общая часть на рис.1 выделена цветом. При этом аппаратные средства внутрисхемных симуляторов реализуют три технологии: 1. Программирование чипа в розетке внутрисхемного симулятора. Затем микроконтроллер должен быть вынут из розетки платы отладочного средства и вставлен в розетку платы изделия. 2.Отладка в замедленном масштабе времени. При этом микроконтроллер находится в розетке внутрисхемного симулятора. Гибкий кабель (на рис.1 обозначен 1) связывает плату ICS с платой разрабатываемого изделия, причем переходная головка кабеля вставлена в розетку микроконтроллера на плате изделия. 3.Отладка в реальном масштабе времени. При этом чип находится на плате разрабатываемого изделия. Гибкий кабель 2 связывает плату ICS со специально выполненным на плате изделия отладочным разъемом (16 контактов). В этом же режиме возможно также программирование микроконтроллера на плате конечного изделия. Заметим, что в последнем режиме используется общая часть аппаратных средств внутрисхемных симуляторов, которая практически идентична для всех устройств семейства HC908. Именно эта идея реализована в предлагаемой универсальной плате отладчика. Таким образом,она представляет собой программатор и отладчик для всех микроконтроллеров семейства HC908 в системе. Программное обеспечение для разных типов чипов имеется в составе разных комплектов ICS08хх и,как было уже отмечено ранее, является бесплатным и может быть получено с сайта фирмы Motorola. Сервисные возможности отладки с использованием предлагаемой технологии несколько сужены.На каждом этапе отладки возможно проставление лишь одной контрольной точки.Но при этом реализуется отладка в реальном времени в системе. Для большинства разрабатываемых устройств с объемом памяти программы до 10 Кбайт, при наличии в составе ICS08хх хорошего бесплатного программного симулятора с возможностями символьной отладки и развитым сервисом контрольных точек, предлагаемая технология отладки вполне приемлема. Она имеет также и дополнительное преимущество. Дело в том,что на этапе совместной отладки встраиваемой системы с объектом управления не всегда имеется возможность замещения микроконтроллера с использованием многожильного высокочастотного кабеля. Но отладка в реальном времени при этом принципиально необходима. Самый яркий пример – устройства управления силовой электроники. Выполнение миниатюрного устройства отладки в качестве мезонина к основной плате и размещение его в конструктиве силового преобразователя позволяет решить проблему.
На рис.2 представлена структура аппаратных средств для отладки с применением предлагаемой универсальной платы отладчика. Принципиальная схема переходной платы отладчика представлена на рис.3. Выполненная в виде макетного образца, она продемонстрировала свою способность работать с тремя ипами микроконтроллеров (HC908GP32, HC908JL3, HC908MR32) как в режиме отладки, так и в режиме программирования. Управление осуществля лось под действием стандартного программного обеспечения Debug08 из пакетов для ICS08. Вид 10 контактного разъема переходной платы отладчика показан на рис.4. При этом для разных микроконтроллеров на выводы PTx должны быть подключены разные выводы чипа (Табл.1).
* Цветом выделены те линии,которые после входа чипа в отладочный режим могут быть использованы для управления объектом.
Заключение Предлагаемая переходная плата универсального отладчика использует рекомендованную фирмой Motorola схемотехнику для программирования и отладки в реальном времени микроконтроллеров семейства HC908. Плата предполагает использование стандартного бесплатного программного обеспечения, рекомендуемого фирмой Motorola для отладки устройств на базе чипов рассматриваемого семейства. Исключение большого количества различных типов разъемов (по сравнению с модулями ICS08xx)и применение одного разъема с таблицей подключения выводов различных микроконтроллеров на контакты РТх позволяет существенно уменьшить стоимость платы и исполь зовать ее как универсальное средство программирования и отладки. Появление новых чипов в семействе приведет лишь к соответствующему дополнению таблицы подключения выводов микроконтроллера к контактам РТх. Плата рассчитана на достаточно опытного разработчика, поскольку предполагает уже на первом этапе отладки программно аппаратных средств изготовление собственного макета, содержащего микроконтроллер и необходимый набор внешних аппаратных средств. | |||||||||||||||||||||||||||||||||
