Geum.ru

Проектирование алгоритмического и программного

Вид материалаДокументы
2. Технология отладки мехатронной системы с МПК
2.1.1. Программно-аппаратная эмуляция процессора
2.1.2. Программная отладка
Flash eproms
Подобный материал:
1   2   3   4   5   6   7

2. Технология отладки мехатронной системы с МПК

2.1. Варианты построения программно-аппаратных комплексов для отладки мехатронной системы с МПК



Рассмотрим два типовых варианта построения программно-аппаратных комплексов для отладки мехатронной системы с МПК. Варианты различаются по технологии взаимодействия МПК с отладочными средствами.

2.1.1. Программно-аппаратная эмуляция процессора


На рис.3 представлена схема аппаратно-программного комплекса отладки мехатронной системы при помощи программно-аппаратного эмулятора процессора. Этот тип отладки характерен для МПК, построенного на основе микросхемы процессора и набора микросхем периферийных устройств к нему. На рис.3 обозначено: 1-мехатронная система; 2–МПК; 3–процессор; 4–ПЗУ; 5–универсальный асинхронный приемо-передатчик (UART); 6–усилитель мощности и исполнительный двигатель мехатронной системы; 7–IBM PC №1; 8–IBM PC №2; 9–эмулятор; 10–плата эмулятора; 11–программное обеспечение эмулятора: 12–шлейф эмулятора; 13– исполняемый модуль управляющей программы МПК; 14– последовательный порт IBM PC; 15– программа настройки и контроля; 16– кабель RS-232; 17– системная шина МПК; 18-программатор.

Эмулятор подключается к МПК вместо штатного процессора, который на время отладки удаляется из системы. Подключение шлейфа эмулятора на место процессора осуществляется при помощи специального технологического разъема. Аппаратная часть эмулятора (плата 10) подключается к IBM PC №1 через системную шину последнего (ISA или PCI). Заметим, что в ряде случаев аппаратная часть эмулятора может представлять собой отдельный блок, подключаемый к IBM PC через USB интерфейс, что позволяет использовать для отладки любой тип IBM PC, включая и ноутбук. В процессе работы эмулятор полностью заменяет собой процессор МПК («эмулирует его работу») и при помощи своего программного обеспечения отражает текущее состояние «эмулируемого» процессора (регистры, порты ввода/вывода) и связанной с ним периферии (ОЗУ, ПЗУ), а также обеспечивает пошаговое выполнение управляющей программы МПК, т.е. выполняет функции отладчика. Однако, если ограничить отладочный комплекс только одним IBM PC с эмулятором, то не возможно в полном объеме отладить управляющую программу МПК.



Для полноценной отладки необходимо формирование различных команд для мехатронной системы, что достигается включением в комплекс второго IBM PC с программой настройки и контроля. Второй IBM PC соединяется с UART МПК через канал последовательной асинхронной связи RS-232. В этом случае при помощи программы настройки и контроля, загруженной в IBM PC №2, можно управлять работой всей мехатронной системы, посылая в нее управляющие команды и получая ответную реакцию, а при помощи эмулятора следить за работой управляющей программы МПК, т.е. за детальным выполнением посылаемых команд в мехатронной системе. Наличие программы настройки и контроля позволяет накапливать массивы данных о работе мехатронной системы, и после обработки представлять их в виде удобном для анализа. Очевидно, что программа настройки и контроля и управляющая программа МПК должны быть взаимосвязаны, т.е. алгоритмически и программно соответствовать друг другу. На рис.4 представлен пример фрагмента схемы взаимодействия программы настройки и контроля в IBM PC №2 и управляющей программой в МПК.




Для отладки управляющая программа в виде исполняемого модуля загружается в эмулятор. После окончания отладки эмулятор меняют на штатный процессор, а управляющая программа в виде исполняемого модуля записывается («прошивается») в ПЗУ с помощью специального устройства, называемого программатором.

2.1.2. Программная отладка


На рис.5 представлена схема аппаратно-программного комплекса отладки мехатронной системы при помощи программного отладчика. Этот тип отладки характерен для МПК, построенного на основе микроконтроллера.



На рис.5 обозначено: 1-мехатронная система; 2–МПК; 3–микроконтроллер; 4–ПЗУ; 5–универсальный асинхронный приемо-пере­датчик (UART); 6–усилитель мощности и исполнительный двигатель меха­тронной системы; 7–IBM PC №1; 8–IBM PC №2; 9–программный отладчик; 10- последовательный асинхронный порт микроконтроллера; 11-программа записи исполняемого модуля в ПЗУ МПК; 12, 16–кабели RS-232; 13–испол­няемый модуль управляющей программы МПК; 14-последовательный порт IBM PC; 15–программа настройки и контроля; 17-системная шина МПК.

В целом отладка мехатронной системы по второму варианту (рис.5) идентична отладке по первому варианту (рис.3), но отличается тем, что не требует замены штатного микроконтроллера, а отладчик представляет собой чисто программный продукт. Если в качестве ПЗУ используются современ­ные микросхемы Flash-памяти (например, типа 29F010, 29040), то для записи («прошивки») исполнительного модуля управляющей программы в ПЗУ применяются также программные средства, а не программаторы.

2.2. Программатор




Программатор предназначен для работы с исполняемым кодом в соот­ветствующих ПЗУ или в микроконтроллерах. Под работой понимаются про­цедуры записи, чтения или сравнения кодов. Рассмотрим типовой програм­матор на примере универсального программатора «AllMax» («AllMax+»).

Программатор состоит из трех компонентов:
  • Платы расширения в IBM PC (для системной шины ISA или PCI);
  • Блока прошивки (собственно программатора);
  • Программного обеспечения для IBM PC.

Блок прошивки соединяется специальным шлейфом с платой расширения в IBM PC, в который загружается программное обеспечение программатора. При помощи программного обеспечения выбирается тип микросхемы, с ко­торой работают, вид операции (чтение, запись, сравнение) и области памяти микросхемы, в которых предполагается обработка данных. На блоке про­шивки расположены несколько посадочных мест (socket) под разные типы микросхем. Посадочные места позволяют работать с микросхемами, имею­щими socket типа ZIP (48 pin) или типа SIM (24,28,32,40 pin). Сам программатор понимает следующие типы ПЗУ:
  • EPROM (перезаписываемая с ультрафиолетовым стиранием);
  • EEPROM (перезаписываемая с электрическим стиранием);
  • FLASH EPROMS;
  • PLD (программируемая логическая матрица);
  • Микроконтроллеры (Intel 87xx, Motorola 68H711xx, Zilog Z86Exx и т.д.).

Программатор поддерживает следующие форматы исполняемого кода:
  • Двоичный («.BIN»);
  • Шестнадцатеричный («.HEX») для Intel, Motorola, Tektronix.

Следует заметить, что в ряде других типов программаторов плата расширения может отсутствовать и тогда блок прошивки соединяется с IBM PC по стандартному последовательному или параллельному интерфейсам.