Методи та засоби спільного налагодження апаратних та програмних засобів
Етап спільного налагодження апаратних та програмних засобів у реальному масштабі часу є найважчим і вимагає використання інструментальних засобів налагодження. До основних інструментальних засобів налагодження відносяться:
- внутрішньосхемні емулятори;
- плати розвитку (оціночні плати);
- монітори налагодження;
- емулятори ПЗП.
Внутрішньосхемний емулятор - програмно-апаратний засіб, здатний замінити емульований МК в реальній схемі. Стикування внутрішньосхемного емулятора з системою, що налагоджується, проводиться за допомогою кабелю зі спеціальною емуляційною головкою, яка вставляється замість МК в систему, що налагоджується. Якщо МК не можна видалити з системи, що налагоджується, то використання емулятора можливе, тільки якщо цей мікроконтролер має налагоджувальний режим, при якому всі його висновки знаходяться в третьому стані. У цьому випадку для підключення емулятора використовують спеціальний адаптер-кліпс, який підключається безпосередньо до висновків емульованого МК.
Внутрішньосхемний емулятор - це найбільш потужний і універсальний налагоджувальний засіб, який робить процес функціонування контролера, що налагоджується, прозорим, тобто. легко контрольованим, довільно керованим та модифікованим.
Для більшої зручності плати розвитку комплектуються ще й найпростішим засобом налагодження на базі монітора налагодження. Використовуються два типи моніторів налагодження: один для МК, що мають зовнішню шину, а другий – для МК, що не мають зовнішньої шини.
У першому випадку налагоджувальний монітор поставляється у вигляді мікросхеми ПЗП, яка вставляється у спеціальну розетку на платі розвитку. Плата також має ОЗУ для програм користувача та канал зв'язку із зовнішнім комп'ютером або терміналом. У другому випадку плата розвитку має вбудовані схемипрограмування внутрішнього ПЗП МК, які керуються від зовнішнього комп'ютера. При цьому програма монітора просто заноситься до ПЗУ МК разом із прикладними кодами користувача. Прикладна програма має бути спеціально підготовлена: у потрібні місця необхідно вставити виклики підпрограм налагодження монітора. Потім здійснюється пробний прогін. Щоб внести програму виправлення, користувачеві треба стерти ПЗУ і зробити повторний запис. Готову прикладну програму отримують з налагодженої шляхом видалення всіх дзвінків моніторних функцій і самого налагодження монітора. Можливості налагодження, що надаються комплектом «плата розвитку плюс монітор», менш універсальні, як можливості внутрисхемного емулятора, та й деяка частина ресурсів МК у процесі налагодження відбирається до роботи монітора. Тим не менш, наявність набору готових програмно-апаратних засобів, що дозволяють без втрати часу приступити до монтажу та налагодження проектованої системи, у багатьох випадках є вирішальним фактором. Особливо якщо врахувати, що вартість такого комплекту дещо менша, ніж вартість універсальнішого емулятора.
Емулятор ПЗУ – програмно-апаратний засіб, що дозволяє заміщати ПЗУ на платі, що налагоджується, і підставляє замість нього ОЗУ, в яке може бути завантажена програма з комп'ютера через один із стандартних каналів зв'язку. Цей пристрій дозволяє користувачеві уникнути багаторазових циклів перепрограмування ПЗП. Емулятор ПЗУ потрібен лише для МК, які можуть звернутися до зовнішньої пам'яті програм. Цей пристрій порівняно за складністю та за вартістю з платами розвитку і має одну велику перевагу: універсальність. Емулятор ПЗУ може працювати з будь-якими типами МК.
Останнім часом з'явилися моделі інтелектуальних емуляторів ПЗП, які дозволяють"заглядати" всередину МК на платі користувача. Інтелектуальні емулятори є гібридом зі звичайного емулятора ПЗУ, монітора налагодження і схем швидкого перемикання шини з одного на інший. Це створює ефект, ніби монітор налагодження був встановлений на платі користувача і при цьому він не займає у МК ніяких апаратних ресурсів, крім невеликої зони програмних кроків, приблизно 4К.
Етап спільного налагодження апаратних та програмних засобів у реальному масштабі часу завершується, коли апаратура та програмне забезпечення спільно забезпечують виконання всіх кроків алгоритму роботи системи. Наприкінці етапу налагоджена програма заноситься за допомогою програматора в енергонезалежну пам'ять МК і перевіряється робота контролера без емулятора. У цьому використовуються лабораторні джерела питания. Частина зовнішніх джерел може моделюватися.
Етап інтеграції розробленого контролера у виріб полягає у повторенні робіт із спільної налагодження апаратури та керуючої програми, але при роботі у складі виробу, живленні від штатного джерела та з інформацією від штатних джерел сигналів та датчиків.
Склад та обсяг випробувань розробленого та виготовленого контролера залежить від умов його експлуатації та визначається відповідними нормативними документами. Проведення випробувань таких функціонально складних виробів як сучасні контролери може вимагати розробки спеціалізованих засобів контролю стану виробу під час випробувань.