Лекции по дисциплине системы реального времени тема аппаратнопрограммные средства и комплексы реального времени
 Скачать 1.67 Mb.
|
|
IBM PC Hitex teletest 32 AX68300 AX 6811 68000, 6808, 68100, 683ххх 683ххх 68НС11 32 К (тр.), до 52 М (эм.) До 8К (тр.), до 152 М (эм.) 32 К (тр.) 20 256 Nohau EMUL68 – PC EMUL68 – PC EMUL68 - PC 68НС11 68НС16 683хх 16 К (тр.) 512 К (тр.), до 4 М (эм.) 512 К (тр.), до 4 М (эм.) IBM PC SPARC HP 9000 Meta link ice Master-68HC05 ice 68НС05 68НС11 4 К (тр.), 56 К (эм) 4 К (тр.), 56 K 64 K IBM PC 154 Master-68HC11 64 К (эм) Wytec WICE 68HC11XX (серия) 68НС11 64 К (эм) 64 K IBM PC Noral Micrologics 68020,030 32 К (тр.), 512 К (эм.) - IBM PC Кроме описанных сложно-функциональных и дорогих моделей СЭ ря- дом производителей выпускаются их упрощенные варианты, реализованные на одной печатной плате. Такие СЭ обладают ограниченными возможностя- ми: имеют существенно меньший объем памяти трассы, не реализуют функ- ции ЛА, не обеспечивают символьной отладки. Однако они позволяют вы- полнять отладку систем малой и средней сложности, имеют на порядок более низкую стоимость, поэтому находят достаточно широкое практическое при- менение. Некоторые типы плат развития, также выполняют часть функций СЭ. Уникальной особенностью ряда моделей микропроцессоров и микро- контроллеров фирмы Motorola является реализация специального режима от- ладки BDM, который позволяет производить комплексную отладку систем без использования дорогостоящих СЭ. Для этого разработан ряд устройств, которые называются BDM- портами, BDM-отладчиками или эмуляторами. Фирма Motorola выпускает BDM-отладчики типа M68ICD16 для семейства М68НС16 и M68ICD32 для семейства М683хх. Фирма Nihau производит BDM-эмуляторы EMUL300-PC/BDM для семейства М683хх. Аналогичные BDM - эмуляторы серии 300 выпускаются фирмой EST. Для микропроцессо- ров MCF5202, MCF203 семейства Cold Fire разработаны BDM-эмуляторы MICE pack-J фирмы Microtel International, которые имеют память трассы ем- костью 32 Кбайт и обеспечивают обслуживание 256 контрольных точек ос- танова программы. BDM-порты BDMPort 68HC16 и BDMPort CPU32, выпус- каемые фирмой EST, позволяют подключаться к соответствующим выводам микроконтроллеров семейств М68НС16 и М683хх и выполнять отладку сис- тем, реализованных на их базе. Средства комплексной отладки, использую- щие режим BDM, реализуют значительную часть функций СЭ при значи- тельно меньшей стоимости. Следует отметить, что ряд российских организаций имеет опыт разработки и выпуска оригинальных моделей СЭ, обеспечивающих достаточный набор функциональных возможностей при низкой стоимости. Такие СЭ производятся для ряда типов микропроцессоров и микроконтроллеров, выпускаемых фирмами Intel, Zion, Microchip. Если будет реализовано производство аналогичных СЭ для систем на базе микропроцессоров и микроконтроллеров фирмы Motorola, то российские разработчики аппаратуры будут иметь широкий выбор средств отладки, имеющих различную стоимость и функциональные возможности. 3. Эмуляторы ПЗУ 155 Данные устройства используются при отладке систем, рабочая про- грамма которых размещается в ПЗУ. Эмулятор ПЗУ содержит ОЗУ, которое подключается к системе вместо управляющего ПЗУ, и работает под управле- нием подключенного к эмулятору базового компьютера. В простейшем слу- чае эмулятор ПЗУ позволяет в процессе отладки выполнять многократное оперативное изменение рабочей программы. Окончательный вариант рабо- чей программы заносится в ПЗУ системы после отладки. Типичным примером этого класса приборов является эмулятор ПЗУ типа EMD-256, выпускаемый Консультационно-техническим центром по микроконтроллерам (КТЦ-МК, Москва). Он предназначен для эмуляции микросхем ПЗУ типа 2756 емкостью 32 Кбайт, широко используемых в 8- разрядных микроконтроллерных системах. Эмулятор имеет размеры 77 х 46 мм и включается непосредственно в панельку ПЗУ, смонтированного в сис- теме, с помощью жесткого переходника или переходника, соединяемого с эмулятором плоским кабелем. Подключение к управляющему компьютеру производится через последовательный СОМ-порт. При обмене используется стандарт RS-232, скорость обмена 9600 бод. На плате эмулятора располагает- ся светодиодный индикатор, указывающий режим его работы (прием файла от компьютера или работа в составе системы), наличие ошибок при записи файла. Эмулятор принимает файлы в формате Motorola S-Record, что позволяет использовать его при отладке систем на базе микроконтроллеров семейств М68НС05, М68НС08, М68НС11, и в Intel НЕХ-формате. Распознавание формата файлов производится автоматически. Управляющая программа эмулятора, загружаемая в компьютер с дискеты, обеспечивает запуск ассемблера, установку режима работы Сом-Порта, просмотр и редактирование содержимого файла, и его загрузку. Питание эмулятора производится напряжением 5 В, поступающим от непосредственно от отлаживаемой системы, потребляемый ток 23 мА. Стоимость эмулятора 75 долл. Более сложные "интеллектуальные" эмуляторы ПЗУ имеют более ши- рокие функциональные возможности. Используя один из входов прерывания системы, они позволяют останавливать ее работу в заданных контрольных точках, аналогично схемному эмулятору. При этом на дисплее базового ком- пьютера может быть представлено содержимое эмулирующей памяти. В слу- чае использования в эмуляторе памяти трассы можно обеспечить просмотр предыдущих шагов обращения к ПЗУ, т.е. проверить последовательность вы- биравшихся команд. Во многих случаях такая информация является доста- точной для выполнения отладки микроконтроллерных систем. В качестве примера эмуляторов ПЗУ этого класса можно привести IDS/LC, выпускае- мый компанией Cactus Logic (США), который предназначен для отладки микроконтроллерных систем на базе семейства М68НС11. В лаборатории "Моторола - Микропроцессорные системы" МИФИ разработан эмулятор ПЗУ типа RET, обеспечивающий эмуляцию памяти емкостью до 128 Кбайт (ЭППЗУ от 2 К х 8 до 128 К х 8, ППЗУ от 256 х 4 до 2 156 К х 4, ОЗУ от 2 К х 8 до 128 К х 8, ПЛИС 82S100/101) с временем выборки до 50 нс. Этот эмулятор ориентирован на отладку 8-разрядных микроконтроллерных систем, в том числе систем на базе семейств М68НС05, М68НС08, М68НС11. Эмулятор RET реализован на плате с размерами 60 х 80 мм, подключаемой к управляющему IBM-PC компьютеру через параллельный LPT-порт. В качестве дополнительных функций отладки систем обеспечивается пошаговый режим микроконтроллера и работа эмулятора в качестве логического анализатора с памятью трассы 64 К. Таким образом, эмуляторы ПЗУ могут выполнить значительную часть функций схемных эмуляторов. При этом их реализация оказывается проще и дешевле, так как они не эмулируют функции микроконтроллера, который в процессе отладки продолжает работать в составе системы. Вследствие этого эмуляторы ПЗУ являются универсальными средствами, которые могут ис- пользоваться для отладки систем с различными моделями микроконтролле- ров. 4. Платы развития Этот класс средств проектирования микропроцессорных и микрокон- троллерных систем является наиболее многочисленным. Условно их можно разделить на следующие типы: системные комплекты (evaluation kit) - набор размещенных на плате аппаратных средств, достаточных для реализации несложных систем; отладочные платы и системы (evaluation board, system) - размещенные на плате программно-аппаратные комплексы, обеспечивающие моделирова- ние и отладку систем различного назначения на базе определенных моделей микропроцессоров или микроконтроллеров; целевые платы (target board) - программно-аппаратные комплексы, ориентированные на использование после отладки в качестве прототипной системы; одноплатные компьютеры и контроллеры (single-board computer, con- troller) - конструктивные комплексы, предназначенные для использования в качестве базовых модулей при реализации целевых систем промышленного применения. Эти средства могут использоваться для следующих целей: изучение функционирования определенных моделей микропроцессоров и микроконтроллеров, получение навыков их практического применения; тестирование и отладка программного обеспечения систем на реальных образцах микропроцессоров (микроконтроллеров); комплексная отладка макета системы, используемого затем в качестве образца для реализации прототипной системы; сборка и отладка прототипной или целевой системы, в состав которой входят платы развития в качестве базовых модулей. Практически все типы плат развития содержат в своем составе порты для подключения, управляющего персонального компьютера. Чаще всего для этой цели используется последовательный обмен по стандарту RS-232. Ряд 157 типов отладочных и целевых плат имеют также отдельное поле для макети- рования пользователем дополнительных устройств с помощью проводного монтажа. Ввиду большого разнообразия областей и способов применения но- менклатура выпускаемых плат развития очень широка и четкие границы ме- жду их типами отсутствуют. Во многих случаях отладочные платы могут ис- пользоваться в качестве целевых, а одноплатные компьютеры часто служат средствами отладки прототипных систем. Рассмотрим отдельных типичных представителей этого класса средств проектирования - отладки. Отладочные платы серии M68HC05EVM, производимые фирмой Mo- torola, служат для проектирования - отладки систем на базе семейства М68НС05. Ввиду большой номенклатуры этого семейства выпускается не- сколько типов таких плат для различных серий микроконтроллеров. Платы комплектуются соответствующими типами микроконтроллеров, эмуляцион- ной памятью емкостью 8 или 16 Кбайт, содержат резидентный отладчик, по- зволяющий выполнять отладку программ без использования, управляющего компьютера. Порты микроконтроллера выведены на внешние соединители платы, что дает возможность подключать к ней периферийные различные устройства. На плате расположен также программатор, который позволяет переписывать отлаженную программу в ПЗУ микроконтроллера, используемого в прототипной системе. Два отдельных последовательных порта типа RS-232 обеспечивают подключение к ней управляющего компьютера и монитора. В режиме автономной отладки плата M68HC05EVM работает совместно с внешним монитором под управлением резидентного отладчика. При этом управление осуществляется с клавиатуры монитора, информация о состоянии системы выводится на экран его дисплея, отладка программы реализуется с помощью однострочного ассемблера-дисассемблера. При работе под управлением персонального компьютера может быть использован полный комплект программных средств проектирования-отладки. Платы серии M68HC05EVM являются эффективным средством для практического освоения методов проектирования систем на базе семейства М68НС05. Эти средства позволяют изучить функционирование данных мик- роконтроллеров, получить навыки их программирования, освоить способы их применения в системах управления различными устройствами и процессами. Для отладки систем на базе семейства М68НС11 фирма Motorola вы- пускает несколько серий отладочных плат, отличающихся набором функцио- нальных возможностей. Эти платы содержат резидентный монитор-отладчик BUFFALLO, который позволяет отлаживать системы с помощью внешнего монитора без участия, управляющего компьютера. На плате размещается ОЗУ пользователя емкостью 8 или 16 Кбайт. Имеется также последователь- ный порт для подключения управляющего компьютера с возможностью ис- пользования большого набора программных средств проектирования- отладки, разработанных для этого семейства, например, отладочного пакета 158 68S11SIMAB фирмы Motorola. Серия M68HC11EVM реализует функции, ко- торые для семейства М68НС05 обеспечивались описанными выше платами M68HC05EVM. Серия M68HC11EVB выполняет аналогичные функции, но не содержит программатора. Серия M68HC11EVBU имеет на плате макетное поле для проводного монтажа дополнительных устройств, необходимых в прототипной системе. Платы SHC11EVB2 позволяют подключать к системе дополнительную плату, реализующую функции ЛА с памятью трассы на 8 К точек. Плата M68EBLP11 имеет батарейное питание, макетное поле для мон- тажа дополнительных устройств и двухстрочный 14-позиционный жидкок- ристаллический дисплей, что позволяет на его основе реализовать автоном- ные портативные системы управления. Российскими специалистами разработана отладочная плата ТЕТ- HC11EVB для макетирования и отладки систем на базе семейства М88НС11 (производитель - внедренческое предприятие ТЕТ, Зеленоград). Плата со- держит микроконтроллер МС68НС711Е9, эмуляционную память, последова- тельный порт стандарта RS-232 для подключения к управляющему компью- теру, макетное поле для реализации устройств пользователя. Обеспечивается работа системы в однокристальном или расширенном режиме. Плата исполь- зуется вместе с комплексом средств программирования (редактор, трансля- тор с языка Ассемблера, отладчик), работающих в составе интегрированной среды разработки. Чтобы обеспечить отладку систем на базе различных мо- делей микроконтроллеров семейств М68НС05, М68НС11, фирма Motorola выпускает двухпалатные модульные отладочные системы M68HC05xxEVS и M68HC11xxEVS. Эти системы имеют базовую плату PFB, используемую для всех моделей семейства, и платы эмуляционных модулей ЕМ, которые опре- деляют модель используемого микроконтроллера. Путем смены платы ЕМ, система настраивается на применение определенной модели. Данные систе- мы содержат также программатор, эмуляционное ОЗУ емкостью 16 или 64 Кбайт, и выполняют ряд функций СЭ, обеспечивая остановы в контрольных точках программы. Аналогичные отладочные платы производятся фирмой Motorola для микроконтроллеров семейств М68НС16 (платы M68HC16Z1EVB) и М683хх (платы M68331EVK, M68332EVK). Кроме того, можно использовать для проектирования- отладки систем на базе этих семейств двухпалатную мо- дульную отладочную систему MEVB1632, которая настраивается на эмуля- цию различных моделей путем установки на базовую плату PFB соответствующего модуля ЕМ. Для разработки систем на базе микропроцессоров семейства М680хО фирма Motorola выпускает интегрированную платформу разработки M68ECOXOIDP, которая содержит отладочную систему и комплект про- граммных средств. Отладочная система состоит из базовой платы и набора подключаемых к ней процессорных модулей, содержащих различные модели микропроцессоров данного семейства. Базовая плата содержит динамическое ОЗУ емкостью 2 Мбайт, ПЗУ емкостью 1 Мбайт с резидентным программ- ным обеспечением, панельку для подключения ПЗУ пользователя (I Мбайт), 159 два последовательных порта DUART (микросхема МС68681), параллельный интерфейс-таймер (микросхема МС68230), параллельный интерфейс Censor- ings, пять соединителей расширения для подключения устройств пользовате- ля. Резидентное программное обеспечение содержит ассемблер- дисассем- блер и отладчик, которые позволяют создавать прикладные программы сред- ней сложности. Для реализации более сложных программных комплексов используется кросс-система программирования, установленная на базовом компьютере. Для проектирования систем на базе микропроцессоров PowerPC фир- мой Motorola разработана двухпалатная отладочная система СогеХ, которая состоит из базовой платы МРС60Х-СВ и подключаемого к ней процессорно- го модуля. Набор из трех процессорных модулей МРС60Х-РВ позволяет реа- лизовывать системы на базе микропроцессора МРС601, МРС603 или МРС604. Управляющий компьютер подключается к системе через последо- вательный порт стандарта RS-232. Система содержит динамическое ОЗУ ем- костью 8 Мбайт, два соединителя для подключения микросхем ЭСППЗУ ем- костью 256 Кбайт, соединители расширения для подключения внешних уст- ройств к системной шине, модуль ввода-вывода, реализованный на базе ком- муникационного контроллера МС68302. Этот модуль обеспечивает различ- ные виды интерфейса для связи с внешними устройствами непосредственно (последовательный RS-232, SPI, параллельный Censorings), или через коммуникационные сети (ISDN и др.). Для микропроцессоров МРС602, МРС603 разработана отладочная система Big Bend, подключаемая к шине PCI персонального компьютера. Система содержит ОЗУ емкостью 3.2 Мбайт, контроллеры дисководов, жесткого диска и CD-ROM, соединители для подключения устройств, использующих стандарт шины ISA, плату для подключения к сети Ethernet и ряд других устройств. Различные типы плат развития для 16- и 32- разрядных микропроцес- соров и микроконтроллеров фирмы Motorola выпускаются также рядом дру- гих производителей отладочных средств. За последние годы в их числе поя- вились и российские разработчики. В лаборатории "Моторола - Микропро- цессорные Системы" МИФИ разработаны целевые платы для проектирова- ния-отладки систем на базе микроконтроллеров MC68HC16Z1 и МС68332. В процессе отладки микроконтроллер на плате работает в отладочном режиме BDM, обеспечивая функции эмулятора. Плата M68332-DK содержит, кроме микроконтроллера, три панельки для включения микросхем памяти емкостью по 32 Кбайт, порт последова- тельного обмена по стандарту RS-232, соединители расширения для подклю- чения периферийных устройств. Память целевой платы может быть конфи- гурирована как 64 Кбайт ОЗУ и 32 Кбайт ПЗУ или наоборот. В режиме от- ладки плата работает под управлением персонального компьютера IBM PC, соединенного с ней через параллельный LPT-порт. Реализуется пошаговое выполнение программы или ее прогон с остановами в контрольных точках, при этом текущая информация представляется на дисплее компьютера с по- мощью многооконного интерфейса. Для отладки используется разработан- 160 ный в лаборатории отладчик DEBUG-32, который обеспечивает выдачу ин- формации о состоянии ресурсов системы, изменение содержимого регистров и ячеек памяти, представление выполняемой программы в мнемонической форме и ее модификацию. После отладки плата может отключаться от управ- ляющего компьютера и использоваться как автономный контроллер или в со- ставе более сложной прототипной системы. Серийное производство этих плат производится Консультационно-техническим центром по микрокон- троллерам (КТЦ-МК, Москва). Плата M68HC16Z1-DK выполняет аналогичные функции, реализуя от- ладку систем на базе микроконтроллеров MC68HC16Z1 с помощью про- граммного отладчика DEBUG-16 с последующей работой в качестве авто- номного контроллера. |