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.