6.1. Развитие на микропроцесорни системи на базата на микроконтролер
6.1.1. Основните етапи на развитие
MEAs най-често се използват въз основа на МС като вградени системи за решаване на някои задачи по управлението на обекта. Важна особеност на това приложение е да се работи в реално време, т.е. осигуряване на реакция към външни събития в рамките на определен интервал от време. Такива устройства се наричат контролери.
Контролер на технологичните решения на базата на IC е в пълно съответствие с принципа на непрекъсваем дизайн и отстраняване на грешки на хардуер и софтуер, приета през микропроцесорна технология. Това означава, че възложителят на този вид MPS задача е изпълнението на един пълен цикъл на проектиране, като се започне от развитието на функционирането на алгоритъма на сложни тестове в продукта, и, може би, в производството и поддръжката. В настоящата методология за момента проектирането на контролери могат да бъдат представени, както е показано на фиг. 6.1.
Мандатът са формулирани изисквания към контролера по отношение на изпълнението на специфични функции за управление. Заданието включва набор от изисквания, които определят това, което потребителят иска от контролера и който разработи устройството трябва да се направи. Мандатът може да бъде под формата на текст описание не е на разположение в най-общия случай на вътрешни противоречия.
Фиг. 6.1. Основните етапи на развитие на контролера.
Въз основа на изискванията на потребителите, изготвени функционалните спецификации, което определя функциите, изпълнявани от контролера за потребителя след приключване на проекта, като по този начин се посочва как устройството отговаря на изискванията. Той включва описание на форматите за данни, както за вход и изход, както и външните условия, които регламентират действията на контролера.
Функционални спецификации и изисквания на потребителите са критериите за оценка на функционирането на контролера след приключване на проекта. Това може да изисква няколко повторения, включително обсъждане на изискванията и функционалните спецификации на контролера на потенциалните потребители и съответната поправка на изискванията и спецификациите. тип MC използват за формулиране на изискванията на този етап обикновено в имплицитно форма.
Етап на развитие на управляващия алгоритъм е най-отговорните, защото грешки на този етап обикновено се срещат само в тестването крайния продукт и резултат в необходимостта от скъпо обработка на цялото устройство. Разработване на алгоритъм обикновено се свежда до избор на един от няколко варианта за алгоритми, различни от съотношението на обема на софтуер и хардуер.
Следва да се приеме, че максималното използване на хардуер опростява дизайна и осигурява висока скорост контролер като цяло, но обикновено е съпроводено, увеличаване на разходите и потреблението на електричество. Това се дължи на факта, че увеличаването на дела на
хардуер се постига или чрез избиране на по-сложни MC, или чрез използване на специализиран интерфейс вериги. И тогава, и още води до увеличение на разходите и потреблението на електричество. Увеличаването на дела на софтуера намалява броя на компонентите и цената на хардуера на контролера, но това води до намаляване на скоростта, увеличаване на необходимия капацитет на вградената памет MC, увеличават по отношение на развитието и отстраняване на грешки на софтуера. Критерият за избор тук е възможността за по-нататъшно увеличаване на предварително определени функции на софтуера с минимални разходи хардуер и при спазване на определен изпълнение параметри и надеждност в пълния набор от работни условия. Често определя от изискванията са способността за защита на информацията (програмен код) контролер, необходимостта да се гарантира максимално пестене на време в самостоятелен режим, и др. В резултат на този последен етап на изискванията към параметрите, използвани от Комитета за наблюдение.
При избора на вариант на устройството, се вземат под внимание следните основни характеристики: малко;
изисквания захранване и консумация на енергия в различните видове, обемът на програма ROM и RAM данни;
възможността за разширяване на паметта на програмата и данните;
наличието и възможностите на периферни устройства, включително средства за подпомагане на работата в реално време (таймери, процесори за събития и т.н.);
възможност за препрограмиране на част от устройството; наличността и надеждността на защитата на вътрешна информация;
възможност за доставка в различни конструктивни изпълнения, разходите в различните изпълнения;
наличие на пълна документация;
на наличността и достъпността на ефективно планиране и отстраняване на грешки на MK, броят и наличието на канали за доставка, възможността за замяна на продуктите на други компании.
Този списък не е изчерпателен, тъй като спецификата на проектната устройството може да се измести на изискванията за фокус върху други параметри на МС. Определянето може да бъде, например, изисквания за точност на вътрешния напрежение сравнение или наличието на голям брой изходни канали PWM.
Номенклатура в момента произвежда в хилядите MK видове продукти на различни компании. Модерен модулен дизайн стратегия предоставя на потребителя с най-различни модели MC от същия процесор. Това структурно разнообразие отваря предприемача да избере най-добрия МК, която няма функционално излишък, който минимизира разходите за завършването елементи.
Въпреки това, за да приложат на практика възможността за избор на оптимален MC изисква доста дълбоко проучване на управляващия алгоритъм, обемът на оценка на изпълнима програма, а броят на интерфейса линии към обекта на сцената, MC избора. Допустими грешки на този етап може впоследствие да доведе до необходимостта да се промени моделът МК и повторно окабеляване оформление контролер печатни платки. При тези обстоятелства е препоръчително да се направи предварителна симулация на основни елементи от програмата за кандидатстване с програма за избрани логика модел MC.
При липса на MK осигуряване на необходимите характеристики на TK очаква контролер изисква се върне да блокира развитието на алгоритъма за контрол и преразглеждане на избраното съотношение между сумата на софтуер и хардуер. Липсата на подходяща MK-често означава, че за да се постигне необходимото количество изчисления (алгоритми за управление) в определеното време се нуждаят от допълнителна подкрепа хардуер. отрицателен резултат от търсенето MC с желаните характеристики могат да бъдат свързани с необходимостта да обслужва голям брой контролни обекти. В този случай, можете да използвате външен вериги рамка MK.
В етапа на проектиране контролер структура накрая определен състав, за да бъдат разработени и съществуващите хардуерни модули, между модулите, които споделят протоколи, видове конектори. То се извършва предварително проучване на контролер дизайн. Като част от софтуера, за да определя състава и съобщаването на софтуерни модули, езика за програмиране. В същото
етап, изборът на средствата за проектиране и отстраняване на грешки.
Възможност за преразпределение на функциите между хардуера и софтуера на този етап съществува, но тя е ограничена от характеристиките на вече избран MK. Следва да се има предвид, че съвременната МК, като правило, серия (семейства) контролери, съвместим софтуер и конструктивен, но се различават по своите способности (памет, периферна комплект и т.н.). Това дава възможност за селекция на структурата на контролер, за да открие най-оптимално изпълнение.
Да не говорим тук за новата идеология на развитие на устройства, базирани на Комитета за наблюдение, предложен от "Scenix". Тя се основава на използването на високоскоростни RISC-SX серията микроконтролери с тактова честота до 100 MHz. Това MC има минимален набор от интегрирани периферни устройства, както и все по-сложни периферия са пример за подражание в областта на софтуера. Тези софтуерни модули се наричат "виртуални периферия", те осигуряват намаляване на броя на контролера елементи, време за разработка, повишаване на гъвкавостта на изпълнение. Към днешна дата, цели библиотеки, предназначени виртуално устройство, съдържащо Прил програмни модули, устройства като PWM и PLL модули, серийни интерфейси, и генератори
честотомери, прекъсват контролери, както и много други.
6.1.2. Разработване и отстраняване на грешки на хардуер
След разработването на хардуер и софтуер, структура по-нататъшна работа на контролера може да се паралелизирано. хардуер за развитие включва разработването на цялостна концепция, окабеляване топологията на платки, редактирането на оформление и отстраняване на грешки автономно. Изпълнението на тези стъпки, зависи от наличната набор от одобрен функционално-топологични модули, опит и квалификация на предприемача. На етапа на поставяне на концепция и дизайн оформление обикновено се използват, общи системи за проектиране, като "ACCEL EDA"
6.1.3. Разработване и отстраняване на грешки софтуер
За да тествате и отстраняване на грешки на софтуера, така наречения софтуерен симулатор, позволява на потребителите да изпълняват програма, разработена в модела на програма-логика MK. Софтуер симулации са разпределени, като правило, безплатно и веднага конфигуриран в множествена MC на едно и също семейство. Избор на конкретна версия на устройството сред семейството на модела осигурява съответната опция от менюто конфигурация симулатор. В тази симулирана работата на процесора, всички входно / изходни портове, прекъсвания и други периферни устройства. Картата с памет е зареден в симулирана MC симулация автоматично, отстраняване на грешки се извършва в регистрите знаци.
След зареждане на програмата в симулатора, потребителят е в състояние да го стартирате по стъпков или непрекъснат режим на, да се уточни условно или безусловно прекъсване монитор и свободно променя съдържанието на клетките на паметта MC и симулираните регистри.
6.1.4. Методи и средства за отстраняване на грешки съвместен хардуер и софтуер
Стъпка съвместен отстраняване на грешки на хардуер и софтуер в реално време е най-отнема време и изисква инструменти за употреба за отстраняване на грешки. Основните инструменти за отстраняване на грешки включват:
Развитие борда (борда оценка); отстраняване на грешки монитори;
В съединение емулатор - софтуер и хардуер, може да замени Комитета за наблюдение пример за подражание в реално верига. Свързването на емулатора в съединение с целевата система се прави с помощта на кабел със специален емулация глава, която е поставена на мястото на MC в системата са отстранени грешки. Ако MC не могат да бъдат отстранени от целевата система, като се използва емулатор е възможно само ако микроконтролера има режим на грешки, в която всички негови щифтове са три-горе. В този случай, емулатор се използва за свързване на адаптер-клип, който е свързан директно към клемите на емулирания MC.
In-Circuit емулатор - това е най-мощният и гъвкав инструмент за отстраняване на грешки, което прави работата на процеса дебъгва контролер прозрачен, т.е. лесно да се контролира, произволно контролируем и да се променят.
За допълнително удобство на борда развитие оборудван с дори най-простото отстраняване на грешки инструмент въз основа на монитора за отстраняване на грешки. Два вида на отстраняване на грешки монитори, по една за IC като външна шина, а вторият - за MC без външна шина.
В първия случай, монитор за отстраняване на грешки е под формата на ROM чип, който се поставя в специална муфа на борда развитие. Бордът също така разполага с памет за потребителски програми и комуникационен канал към външен компютър или терминал. Във втория случай, на борда развитие има вградена схема на вътрешния ROM програмиране IC, които се контролират от външен компютър. В същото време се наблюдава програмата просто влезе в ROM IC заедно с кодовете на потребителски приложения. Заявлението трябва да бъде подготвен специално: на правилните места искате да вмъкнете разговори към съчетания за отстраняване на грешки на монитора. След това, на пробен пуск. За да направите корекции в програмата, потребителите се изисква да изтрие диска и да се възстанови запис. завършен, приложната програма, се получава от опростена, като изтриете всички обаждания и наблюдение на функциите на монитора за отстраняване на грешки. Отстраняване на грешки в капацитета, предоставен от набор от "такса развитие плюс монитор," не е толкова гъвкав, колкото е възможно емулатор в съединение, а някои от ресурсите на Комитета за наблюдение в процеса на отстраняване на грешки е избран за монитора. Въпреки това, наличието на набор от готови софтуер и хардуер, който позволи няма загуба на време, за да започнете инсталирането и отстраняване на грешки на системата, предназначена, в много случаи е решаващият фактор. Особено като се има предвид, че цената на такъв комплект е малко по-малко от цената на един универсален емулатор.
ROM емулатор - хардуерни и софтуерни средства, позволяващи да се замени ROM върху целевата борда и заменя RAM символа, в която може да се изтегли програма от компютър чрез един от стандартните канали за комуникация. Това устройство позволява на потребителя да се избегнат многократните цикли ROM препрограмиране. ROM емулатор е необходимо само за МС, който има достъп до външна програма памет. Това устройство е сравнима по сложност и разходите за съвети за развитие и има едно голямо предимство: гъвкавост. ROM емулатор може да работи с всеки тип MC.
Наскоро е имало модел на интелигентни ROM емулатори, които ви позволяват да "изглежда" вътре в МС на потребителския съвет. Интелигентни емулатори са хибрид на конвенционален ROM емулатор, наблюдение и отстраняване на грешки вериги бързо превключване от един автобус до друг. Това създава ефект, както ако монитора за отстраняване на грешки е инсталиран на борда на потребителя, и по този начин тя не взема никакви хардуерни ресурси, MC, с изключение на една малка програма стъпки зона, за 4K.
Стъпка съвместен отстраняване на грешки на хардуер и софтуер в реално време свършва, когато хардуера и софтуера, заедно осигуряват изпълнение на всички стъпки на алгоритъма на системата. В края на програмата етап отстраняването на грешките е записан с помощта на програмиране енергонезависима памет MC, и провери работата на контролера без емулатор. Той използва консумативи лабораторни захранващи. Част от външни източници на сигнал може да се симулира.
Стъпка интеграция контролер, разработен в продукта е в повторение работи на апарата съвместно отстраняване на грешки и на програмата за контрол, но когато се работи в продукта, от редовен източник на енергия и информация от редовните източници на сигнал и сензори.
Състав и обем на тест, разработен и произведен от контролера зависи от условията на работа и се определя от съответните регламенти. Функционално изследване на сложни продукти, като например модерни контролери може да изисква разработването на специализирани инструменти за наблюдение на състоянието на продукта по време на теста.
Свързани статии