|
Arabic
Bengali
Chinese
English
French
German
Hebrew
Hindi
Italian
Japanese
Korean
Malay
Polish
Portuguese
Spanish
Turkish
Ukrainian
Vietnamese|
ENSIKLOPEDIA ELEKTRONIK RADIO DAN KEJURUTERAAN ELEKTRIK Pengawal mikro untuk pemula dan seterusnya. Ensiklopedia elektronik radio dan kejuruteraan elektrik
Ensiklopedia elektronik radio dan kejuruteraan elektrik / Pengawal mikro PERJUMPAAN PERTAMA Pertama, beberapa perkataan untuk mereka yang tema kitaran, berdasarkan tajuknya, nampaknya tidak menarik atau "asing". Mungkin anda belum lagi menggunakan mikropengawal dalam reka bentuk anda (selepas ini dirujuk sebagai MK untuk ringkasnya) dan anda berpendapat bahawa pada masa hadapan anda akan dapat melakukannya tanpa mereka. Anda juga mungkin menganggap bahawa membina sistem pengawal mikro untuk menyelesaikan masalah anda akan menjadi terlalu rumit dan tidak berdaya maju dari segi ekonomi. Jangan tergesa-gesa: terutamanya untuk anda, kami ingin memberikan beberapa fakta dan beberapa statistik. Sebagai contoh, mari kita ambil saudara terdekat MK - komputer peribadi - dan bandingkan keamatan penggunaannya. Menurut firma penganalisis Loewenbaum & Co. Inc. (AS), bilangan komputer peribadi yang dikeluarkan di dunia pada tahun 1997 mencecah lebih kurang 20 juta unit. Setuju, ini banyak. Sekarang bayangkan bahawa jumlah gergasi ini hanya 0,2% daripada pengeluaran global MK. Menurut syarikat analisis IC Insights Inc. (AS) pasaran dunia pada tahun 1998 menyerap lebih daripada 13,5 bilion daripadanya! Kesimpulannya mencadangkan dirinya sendiri. Jika hari ini pun sukar untuk mencari bidang aktiviti manusia di mana komputer tidak akan digunakan dengan berkesan, maka apa yang boleh kita katakan tentang MK? Mengapa mereka menjadi begitu popular dan sangat diperlukan? Jawapannya terletak pada struktur mikropengawal. Sebagai anggaran pertama kepada definisi konsep ini, kita boleh mengandaikan bahawa MC ialah komputer yang terletak dalam satu litar mikro. Oleh itu kualiti menarik utamanya: dimensi kecil, penggunaan, harga; prestasi tinggi, kebolehpercayaan dan keupayaan untuk disesuaikan untuk melaksanakan pelbagai jenis tugas. MK berbeza daripada mikropemproses kerana, sebagai tambahan kepada unit pemprosesan pusat (CPU), ia mengandungi memori dan banyak peranti input / output: penukar analog-ke-digital, saluran maklumat bersiri dan selari, pemasa masa nyata, lebar nadi. modulator (PWM), penjana nadi boleh atur cara dan lain-lain. Dalam struktur dan prinsip operasinya, MK, pada dasarnya, tidak berbeza daripada komputer peribadi. Oleh itu, perkataan mikropengawal dan mikrokomputer adalah sinonim. Walau bagaimanapun, istilah pertama (daripada perkataan Inggeris control - manage) adalah lebih biasa, kerana ia mencerminkan tujuan utamanya - penggunaan dalam sistem kawalan automatik yang dibina ke dalam pelbagai peranti: kad kredit, kamera, telefon bimbit, stereo, TV, VCR dan kamkoder, mesin basuh, kereta, ketuhar gelombang mikro, sistem penggera pencuri, sistem penyalaan enjin petrol, pemacu elektrik lokomotif, reaktor nuklear dan banyak lagi. Sistem kawalan terbenam telah menjadi fenomena besar-besaran sehinggakan cabang ekonomi baru sebenarnya telah dibentuk, dipanggil Sistem Terbenam (sistem terbenam - Bahasa Inggeris). Pada masa ini, beribu-ribu jenis MK dihasilkan di dunia. Mereka dibekalkan dalam pakej dengan 8 hingga 356 pin, beroperasi pada suhu dari -55 hingga +125oC pada frekuensi dari 32 kHz hingga 200 MHz, mampu beroperasi pada voltan bekalan 1,2 V, sambil menggunakan arus tidak melebihi beberapa mikroampere . Harga produk juga sentiasa menurun. Sebilangan MCU lapan-bit sudah hari ini berharga tidak lebih daripada 50 sen, yang setanding dengan kos satu cip "logik keras". Semua ini telah membawa kepada fakta bahawa hari ini semakin sukar untuk mencari kawasan aktiviti manusia di mana MC tidak akan menemui aplikasi, dan proses pengedaran mereka mempunyai watak seperti longsor. Kami berharap fakta di atas telah menyediakan anda untuk sikap hormat terhadap watak utama cerita kami. Sesungguhnya, MC telah menjadi acara global, menyerang hampir semua jenis aktiviti manusia. Apakah yang menyediakan pertumbuhan pesat dalam populariti produk ini, yang muncul lebih kurang 25 tahun yang lalu? Apakah peranti ini dan apakah keupayaan dan prospeknya? Jika anda masih belum menggunakan MC atau sistem berdasarkannya dalam aktiviti anda, maka. mungkin sudah tiba masanya untuk memikirkannya? Dan jika anda memutuskan untuk memohon MK, maka apakah urutan tindakan anda? Apakah kesukaran yang mungkin menanti anda, apakah yang boleh membantu anda dalam perjalanan? Kami akan cuba menjawab soalan-soalan ini dalam siri artikel yang dicadangkan. UNDANG-UNDANG MOORE DAN MK PERTAMA Kembali pada tahun 1965, Gordon Moore, salah seorang pengasas masa depan Intel Corporation yang berkuasa, menarik perhatian kepada fakta menarik. Setelah merancang pertumbuhan prestasi cip memori, dia menemui corak yang menarik: model cip baharu muncul setiap 18 hingga 24 bulan, dan kapasitinya lebih kurang dua kali ganda setiap kali. Jika trend ini berterusan, G. Moore mencadangkan, maka kuasa peranti pengkomputeran akan meningkat secara eksponen dalam tempoh masa yang agak singkat. Ramalan G. Moore kemudiannya disahkan dengan cemerlang, dan corak yang ditemuinya diperhatikan hari ini, dan dengan ketepatan yang menakjubkan, menjadi asas kepada banyak ramalan pertumbuhan produktiviti. Dalam tempoh 28 tahun yang telah berlalu sejak kemunculan mikropemproses 4004 (1971), bilangan transistor pada cip telah meningkat lebih daripada 12 kali ganda: daripada 000 kepada 2 dalam cip Sorrettué. Nah, pada tahun 1976, perkembangan eksponen teknologi semikonduktor membawa kepada penciptaan oleh Intel MK pertama - 8048. Sebagai tambahan kepada CPU, ia termasuk memori program, memori data, pemasa lapan bit, dan 27 baris I / O . Hari ini, 8048 sudah menjadi sejarah, tetapi produk seterusnya, yang dikeluarkan oleh Intel pada tahun 1980, masih hidup dan sihat. Ini ialah MK 8051. SENIBINA MK 8051 MK ini boleh dianggap sebagai model klasik, dalam imej dan rupa yang mana banyak produk lain kemudiannya dicipta. Rajah bloknya ditunjukkan dalam rajah. 1. CPU - nod utama MK. Ia dikaitkan dengan konsep penting seperti sistem arahan.
Set arahan ialah set unik kod binari khusus untuk CPU tertentu yang mentakrifkan senarai semua kemungkinan operasinya. Setiap kod tersebut mentakrifkan satu operasi dan dipanggil kod atau arahan operasi. Lebih banyak kod digunakan dalam set arahan, lebih banyak operasi yang boleh dilakukan oleh CPU. MK 8051 ialah lapan-bit, jadi opcodenya bersaiz 8 bit. Secara teorinya, terdapat sejumlah 256 opcode lapan-bit. 8051 menggunakan 255. Bergantung kepada bilangan kod operasi yang digunakan, sistem arahan dibahagikan kepada dua kumpulan: CISC dan RISC. Istilah CISC bermaksud sistem arahan yang kompleks dan merupakan singkatan daripada definisi Bahasa Inggeris bagi Komputer Set Arahan Kompleks. Begitu juga, istilah RISC bermaksud set arahan yang dikurangkan dan berasal dari Komputer Set Arahan Berkurangan Bahasa Inggeris. Sistem arahan MK 8051 boleh dikaitkan dengan jenis C15C. Walau bagaimanapun, walaupun penggunaan konsep ini secara meluas, ia mesti diakui bahawa nama itu sendiri tidak mencerminkan perbezaan utama antara sistem arahan CISC dan RISC. Idea utama seni bina RISC ialah pemilihan yang teliti bagi gabungan kod operasi sedemikian yang boleh dilaksanakan dalam satu kitaran penjana jam. Keuntungan utama daripada pendekatan ini ialah penyederhanaan tajam pelaksanaan perkakasan CPU dan keupayaan untuk meningkatkan prestasinya dengan ketara. Pada mulanya, adalah mungkin untuk melaksanakan pendekatan sedemikian hanya dengan mengurangkan set arahan dengan ketara, oleh itu nama RISC dilahirkan. Sebagai contoh, set arahan MK bagi keluarga Microchir PIC merangkumi hanya 35 arahan dan boleh dikelaskan sebagai RISC. Jelas sekali, dalam kes umum, beberapa arahan seni bina RISC mesti sepadan dengan satu arahan seni bina CISC. Walau bagaimanapun, keuntungan prestasi daripada seni bina RISC biasanya melebihi kerugian daripada set arahan yang kurang cekap, menghasilkan kecekapan yang lebih tinggi bagi sistem RISC secara keseluruhan berbanding dengan CISC. Jadi. arahan terpantas MK 8051 dilaksanakan dalam 12 kitaran. Walaupun tiga arahan pengawal RISC perlu dilaksanakan untuk setiap arahan, pada akhirnya, seni bina RISC akan memberikan peningkatan empat kali ganda dalam prestasi. Sepanjang perjalanan, RISC-architecture membolehkan anda menyelesaikan beberapa tugas. Sesungguhnya, dengan penyederhanaan CPU, bilangan transistor yang diperlukan untuk pelaksanaannya berkurangan, oleh itu, kawasan kristal berkurangan. Ini mengakibatkan pengurangan kos dan penggunaan kuasa. Pada ketika ini, seseorang boleh berseru: masa depan adalah milik seni bina RISC! Walau bagaimanapun, garis antara kedua-dua konsep ini semakin kabur. Sebagai contoh. MCU keluarga AVR Atmel mempunyai set arahan 120 arahan, yang sepadan dengan jenis CISC. Walau bagaimanapun, kebanyakannya dilaksanakan dalam satu kitaran, yang merupakan ciri seni bina RISC. Hari ini secara umum diterima bahawa ciri utama seni bina RISC ialah pelaksanaan arahan dalam satu kitaran penjana jam. Bilangan arahan itu sendiri tidak penting lagi. Penjana jam menjana denyutan untuk menyegerakkan operasi semua nod peranti. Kekerapan pengulangan mereka boleh ditetapkan oleh resonator kuarza atau litar RC yang disambungkan kepada output MK. Dalam sesetengah MK, mod operasi penjana jam disediakan tanpa menggunakan elemen luaran. Dalam kes ini, kekerapan denyutan jam bergantung pada parameter kristal, yang ditentukan semasa pengeluarannya. ROM ialah peranti ingatan baca sahaja yang direka untuk menyimpan atur cara, jadi ingatan ini sering dipanggil memori kod atau atur cara. Sehingga baru-baru ini, terdapat dua jenis ROM utama - bertopeng dan boleh diprogramkan. Maklumat dimasukkan ke dalam mask ROM semasa proses pembuatan MC menggunakan templat teknologi - topeng. Ia tidak boleh diubah selepas tamat kitaran pengeluaran. ROM sedemikian hanya digunakan dalam kes di mana kualiti program tidak diragui dan terdapat keperluan besar untuk MK dengan program khusus ini. Kelebihan ROM topeng adalah kos terendah dalam pengeluaran besar-besaran (dari beberapa ribu keping). Maklumat ROM boleh atur cara ditulis menggunakan peranti yang dipanggil pengaturcara. MK dengan ROM sedemikian adalah dua jenis: sekali dan berulang kali boleh diprogramkan (boleh diprogramkan semula). Yang pertama, seperti namanya sendiri, membenarkan pengaturcaraan sekali sahaja, selepas itu tidak lagi mungkin untuk memadamkan maklumat (MK dengan memori OTP - dari bahasa Inggeris. One Time Programmable). Ia digunakan dalam pengeluaran berskala kecil (sehingga 1000 keping). apabila penggunaan topeng MK tidak wajar dari segi ekonomi. Litar mikro boleh diprogramkan berulang kali dibahagikan kepada MK dilengkapi dengan ROM dengan pemadaman oleh penyinaran ultraungu (tersedia dalam pakej dengan "tetingkap"), dan MK dengan memori boleh diprogram semula secara elektrik. Kelemahan MC dengan ROM dengan pemadaman oleh penyinaran ultraviolet adalah kos yang sangat tinggi dan bilangan kitaran tulis / pemadaman yang agak kecil (bergantung kepada jumlah dos penyinaran kristal dan biasanya tidak melebihi 15 ... 20) Pada masa ini, teknologi baru untuk pelaksanaan ROM semakin popular - Flash-memori. Kelebihan utamanya ialah bahawa ia dibina berdasarkan prinsip kebolehprograman semula elektrik. iaitu, ia membenarkan beberapa pemadaman dan rakaman maklumat menggunakan pengaturcara. Bilangan minimum kitaran tulis/padam yang dijamin biasanya melebihi beberapa ribu. Ini dengan ketara meningkatkan kitaran hayat dan meningkatkan fleksibiliti sistem MC. kerana ia membolehkan anda membuat perubahan pada program MC pada peringkat pembangunan sistem dan semasa operasinya dalam peranti sebenar. RAM ialah memori capaian rawak yang digunakan untuk menyimpan data, jadi memori ini juga dipanggil memori data. Bilangan kitaran baca dan tulis dalam RAM tidak terhad, tetapi apabila voltan bekalan dimatikan, semua maklumat hilang. Seni bina MK 8051 melibatkan penggunaan berasingan atur cara dan memori data dan dipanggil Harvard. Biasanya, seni bina ini digunakan untuk meningkatkan prestasi sistem dengan memisahkan laluan akses memori program dan data, tetapi dalam 8051 ia digunakan untuk mencapai memori program dan data yang tidak memerlukan saiz yang sama. Antipoda Harvard - seni bina von Neumann - melibatkan penyimpanan program dan data dalam memori yang dikongsi dan paling tipikal untuk mikropemproses yang direka untuk digunakan dalam komputer. Contohnya ialah keluarga mikropemproses x86. Pemasa TO, T1 ialah pemasa/pembilang boleh atur cara enam belas bit yang boleh diprogramkan untuk melaksanakan pelbagai fungsi. Ia boleh digunakan untuk pembentukan selang masa yang tepat, mengira denyutan pada output MK, membentuk urutan denyutan, mencatat masa transceiver saluran komunikasi bersiri. Pemasa/kaunter mampu menjana permintaan gangguan, menukar CPU untuk menyediakannya pada acara dan membebaskannya daripada keperluan untuk meninjau secara berkala keadaan pemasa. Memandangkan aplikasi utama MK ditemui dalam sistem masa nyata, pemasa / pembilang adalah elemen yang sangat diperlukan. Dalam beberapa pengubahsuaian, bilangan pemasa mencapai 32. Port bersiri adalah saluran untuk pertukaran maklumat antara MK dan dunia luar. Saluran komunikasi sedemikian menduduki bilangan pin kristal minimum, menyediakan komunikasi pada jarak yang ketara dengan kos perkakasan yang minimum. 8051 melaksanakan transceiver bersiri tak segerak universal (UART) yang menyokong protokol standard RS-232C, yang memungkinkan untuk mengatur komunikasi antara MK ini dan komputer peribadi. Sebagai tambahan kepada RS-232C, protokol yang paling popular dalam dunia sistem terbenam ialah RS-485. I2C (bas dua arah dua wayar). SPI (antara muka persisian bersiri XNUMX wayar). Bitbus (bas kawalan bersiri), CAN (antara muka rangkaian antara pengawal), USB (bas bersiri universal) dan beberapa yang lain. Untuk hampir semua jenis saluran bersiri, hari ini anda boleh menemui MK yang mempunyai port bersiri yang sepadan dalam komposisinya. Port I/O selari juga merupakan bahagian penting bagi mana-mana MCU. Biasanya mereka digunakan untuk berkomunikasi dengan persekitaran terdekat - sensor dan penggerak. Ciri penting port selari MK ialah keupayaan untuk diprogramkan untuk melaksanakan beberapa fungsi. Sebagai contoh, pada 8051, pin port P0 dan P2 boleh digunakan sama ada sebagai daftar I/O statik biasa, atau sebagai alamat dan bas data untuk menyambungkan peranti luaran seperti memori program tambahan, memori data, peranti I/O. Ini memberikan fleksibiliti seni bina MK. Port RXNUMX boleh sama ada digunakan sebagai daftar I/O statik, atau melaksanakan fungsi khas untuk pengendalian saluran bersiri, pemasa, pengawal gangguan, dll. Kebolehprograman semula membolehkan anda menggunakan semua output MC dalam peranti yang direka bentuk. dengan kecekapan maksimum. Sistem gangguan adalah salah satu bahagian terpenting MK. Satu ciri sistem masa nyata ialah bagi mereka parameter yang sangat penting ialah masa tindak balas kepada peristiwa luaran. Mari kita jelaskan dengan contoh mudah. Apabila anda membuat pengiraan matematik pada komputer, anda biasanya menjalankan program yang direka untuk melaksanakan pengiraan ini, dan selepas ia dimuatkan ke dalam memori komputer, masukkan penyataan masalah dan tunggu hasilnya. Masa menunggu dalam kes ini bukanlah kepentingan asas (dalam sebab, sudah tentu) - operasi lambat komputer boleh menjengkelkan, tetapi ini tidak akan menjejaskan hasilnya. Sistem masa nyata menganggap yang sangat spesifik, dikira pada peringkat pembangunan, kelajuan tindak balas sistem kawalan kepada peristiwa luaran. Kelewatan melebihi yang dikira adalah tidak boleh diterima di sini - ia boleh membawa kepada akibat bencana. Masalah tindak balas pantas kepada peristiwa diselesaikan dengan mengatur sistem gangguan. Ia membayangkan bahawa untuk setiap peristiwa sedemikian, "sekeping" kod yang berasingan dibangunkan, yang membentuk reaksi MK terhadapnya. "Sekeping" kod ini dipanggil rutin permintaan gangguan (istilah rutin gangguan sering digunakan untuk ringkas) dan diletakkan dalam memori program pada alamat yang diketahui. Pada saat kejadian kejadian tertentu, isyarat tentang ini dihantar ke input pengawal gangguan. Yang terakhir ialah peranti yang mewujudkan surat-menyurat satu-dengan-satu antara isyarat input tentang peristiwa yang telah berlaku dan alamat memori program di mana titik masuk ke rutin pemprosesan permintaan gangguan daripada acara ini terletak. Pengawal mengganggu pelaksanaan CPU program semasa dan memulakan peralihannya kepada pelaksanaan rutin perkhidmatan gangguan. Masa berlalu dari saat peristiwa itu berlaku hingga permulaan pelaksanaan arahan pertama rutin gangguan dipanggil masa tindak balas MC kepada acara tersebut. Selepas pemprosesan selesai, CPU secara automatik kembali kepada pelaksanaan program yang terganggu. Satu lagi fungsi pengawal sampukan adalah untuk mengutamakan acara. Konsep keutamaan bermaksud bahawa rutin gangguan berjalan hanya boleh diganggu oleh peristiwa lain jika ia mempunyai keutamaan yang lebih tinggi daripada yang semasa. Jika tidak, CPU akan meneruskan untuk memproses acara baharu selepas selesai memproses acara sebelumnya. Pengawal gangguan, yang merupakan sebahagian daripada MK 8051, mempunyai lima input acara: dua daripada peranti luaran, dua daripada pemasa dan satu daripada saluran bersiri. Kebiasaannya, bila bercakap tentang mana-mana MK, mereka selalu menyebut keluarga yang menjadi miliknya. Satu keluarga termasuk produk yang mempunyai teras yang sama, yang difahami sebagai satu set konsep seperti sistem arahan, rajah jujukan operasi CPU, organisasi memori program dan ingatan data, sistem gangguan dan set asas peranti persisian. . Malah, dalam Rajah. 1 menunjukkan teras yang menjadi asas untuk mencipta ratusan pengubahsuaian lain bagi keluarga 8051. Perbezaan antara pelbagai wakilnya adalah terutamanya dalam komposisi peranti persisian dan jumlah program atau memori data. Sejak pelbagai tugas diselesaikan oleh MK. sangat luas, pengeluar mereka cuba mengeluarkan seberapa banyak pengubahsuaian untuk memenuhi keperluan pengguna yang paling pelbagai. Dalam kebanyakan keluarga, bilangan pengubahsuaian menghampiri seratus atau bahkan melebihi nilai ini. Ciri yang paling penting dalam keluarga ialah keserasian perisian pada tahap kod binari semua MK yang disertakan di dalamnya. Ini membolehkan pembangun sistem menggantikan satu keluarga mikropengawal dengan yang lain tanpa kehilangan perkembangan perisian mereka. Sememangnya, semakin banyak bilangan varieti yang termasuk dalam keluarga, semakin besar kemungkinan untuk memilih pilihan terbaik, semakin menarik keluarga ini untuk pemaju. Persoalan tentang pilihan keluarga MC yang tepat untuk pembangunan baharu adalah strategik, kerana masalah pemindahan perisian antara produk keluarga yang berbeza adalah sangat kompleks, malah penggunaan bahasa peringkat tinggi tidak selalu membenarkan penyelesaian. ia tanpa kerugian besar. Kami akan kembali kepada isu kriteria pemilihan dalam artikel siri berikut. Pembangunan program adalah salah satu peringkat terpenting dalam penciptaan peranti berasaskan MK. Tanpa itu, dia "mati", tidak bertindak balas terhadap pengaruh luar dan tidak mengeluarkan isyarat kawalan. Apabila kuasa dihidupkan, MCU serta-merta mula melaksanakan program yang terletak dalam memori program (biasanya ROM) yang disambungkan kepadanya. Pelaksanaannya bermula dari beberapa alamat tetap, selalunya sifar. Alamat hanyalah nombor sel ROM. Prosesnya adalah seperti berikut: MCU membaca nombor yang disimpan dalam memori program dan, bergantung pada nilainya, dipanggil kod mesin, melakukan tindakan tertentu pada kandungan daftar ALU. memori, port, dsb. Contohnya, dengan membaca nombor 32H daripada memori program. MK "memahami" bahawa anda perlu membaca nilai dari port input nombor 2 dan meletakkannya dalam daftar penumpuk. Selalunya satu bait tidak mencukupi untuk menerangkan tindakan, dan kemudian MK membaca bait tambahan daripada memori. Selepas melakukan tindakan, MK membaca nilai dari sel memori seterusnya mengikut tertib, dsb. Set bait yang menerangkan satu tindakan yang dilakukan oleh MK dipanggil arahan mesin (arahan), dan set arahan sedemikian yang MK " faham”. - sistem arahan atau set arahannya (Set Arahan). MK daripada keluarga yang berbeza mempunyai sistem arahan yang berbeza, iaitu, kod mesin mereka mempunyai makna yang berbeza, walaupun mereka melakukan tindakan yang serupa. Jadi, program untuk MK adalah urutan nombor, nilai yang menunjukkan kepadanya tindakan yang perlu dilakukan. Hasil pembangunan program ialah fail komputer yang mengandungi kod mesin ini. Dengan bantuan pengaturcara ROM, ia dimasukkan (“dijahit”) ke dalam memori program MK. Bagaimanakah komposisi urutan kod mesin ini - program untuk MK? Adakah pembangun benar-benar perlu mengingati nilai kod mesin dan menetapkan urutannya secara manual? Program pertama untuk MK dicipta dengan cara ini. dan ia dipanggil pengaturcaraan dalam kod mesin. Adalah jelas bahawa cara membangunkan program ini sangat memakan masa dan tidak cekap. Langkah pertama dalam memudahkan proses mencipta program ialah program komputer - yang dipanggil penterjemah daripada bahasa himpunan. Ideanya adalah untuk menyatakan tindakan yang dilakukan oleh MK dalam bahasa yang lebih mudah dibaca manusia dan kemudian menukar ungkapan ini kepada kod mesin. Dalam contoh arahan mesin di atas yang membaca nilai port 2 dan meletakkannya dalam penumpuk, tindakan yang diambil secara kasar boleh ditandakan sebagai MOV A.P2. Di sini perkataan MOV (daripada pergerakan Inggeris), dipanggil mnemonik arahan, menandakan pemindahan nilai, dan A dan P2, dipanggil operan, menunjukkan dari mana untuk mendapatkan nilai dan dari mana untuk meletakkannya. Notasi ini dipanggil bahasa himpunan. program yang tertulis di atasnya. diproses oleh penterjemah yang menukar binaan bahasa himpunan kepada kod mesin. Pengaturcaraan bahasa himpunan meluas hingga ke hari ini. Penterjemah bahasa himpunan untuk semua keluarga mikropengawal popular adalah percuma. Walaupun terdapat kelebihan yang jelas dalam pengaturcaraan dalam pemasang berbanding pengaturcaraan dalam kod mesin, dalam banyak kes pemasang tidak cukup cekap untuk melaksanakan tugas pembangun. Hakikatnya ialah MK hanya mampu melakukan operasi yang paling mudah seperti operasi aritmetik pada integer, pemindahan, perbandingan, dll. Untuk tugas yang lebih kompleks, contohnya, operasi pada nombor titik terapung, pembangun terpaksa menulis rutin khas yang menyusahkan untuk penggunaan dan menyusahkan. Langkah seterusnya dalam pembangunan program untuk MK ialah penciptaan program komputer khas - penterjemah dari bahasa pengaturcaraan peringkat tinggi, atau penyusun. Bahasa pengaturcaraan yang paling banyak digunakan ialah C. Dengan kemunculan penterjemah, pembangunan program untuk MK telah dipermudahkan secara mendadak. Jika, sebagai contoh, anda perlu menambah dua nombor dalam program, maka sekarang cukup untuk menulis a = b + c. dan penterjemah menukar ungkapan ini kepada urutan arahan mesin yang diperlukan bergantung pada jenis pembolehubah a, b dan c. Penggunaan bahasa peringkat tinggi membolehkan pembangun mengabstrak daripada sistem arahan mikropengawal tertentu dan beroperasi dalam kategori yang lebih mudah dan lebih difahami oleh seseorang. Pembangun hanya perlu mengetahui seni bina am mikropengawal. prinsip operasi peranti persisian terbenam yang diperlukan untuk menyelesaikan tugas dan kemahiran pengaturcaraan dalam bahasa C. Kandungan fungsi program dilaksanakan menggunakan alat bahasa C. yang mengandungi sejumlah besar pelbagai subrutin (fungsi): aritmetik, untuk bekerja dengan rentetan aksara, dan banyak lagi. Pertimbangkan proses mencipta program untuk MK dalam bahasa C. Proses pembangunan memerlukan komputer peribadi. Selepas memahami tugas itu, pembangun menulis kod sumber programnya dalam bahasa C menggunakan mana-mana editor teks. Ia kemudian menjalankan program penterjemah C. yang menukar teks sumber kepada fail objek perantaraan. Penterjemah dikawal oleh satu set kunci (huraian mereka boleh didapati dalam dokumentasinya) yang dinyatakan pada baris arahannya. Jika pembangun membuat ralat sintaksis semasa menulis program, penterjemah memaparkan senarainya pada skrin dengan petunjuk untuk setiap nombor baris dalam fail teks sumber. Pembangun mesti membetulkan semua pepijat. Selepas terjemahan berjaya, fail objek mesti diproses oleh penyambung (linker), yang menjana fail program dalam kod mesin. Terdapat satu masalah apabila menggunakan bahasa peringkat tinggi. Pengkompil bertanggungjawab untuk menukar binaan bahasa kepada kod mesin, dan penukaran ini boleh dilakukan dengan tahap kecekapan yang berbeza-beza. Kriteria kecekapan ialah saiz kod mesin (semakin kecil, sudah tentu, lebih baik) dan kelajuan kod mesin. Tugas menjana kod padat dan pantas adalah sangat sukar, dan kualiti keseluruhan pengkompil bergantung pada penyelesaiannya. Penyusun C moden menggunakan pengoptimuman berbilang peringkat, ciri seni bina MK tertentu, membolehkan anda mencipta program bercampur di mana beberapa subrutin ditulis dalam penghimpun. Proses yang diterangkan kelihatan agak rumit: pembangun mesti melancarkan pelbagai program secara manual (editor teks, pengkompil C, penyambung untuk mengingati kunci kawalan, mencari ralat dalam program mengikut nombor baris dalam fail. Langkah terkini dalam memudahkan kerja pemaju program untuk MK telah kemunculan pembangunan persekitaran bersepadu (Persekitaran Pembangunan Bersepadu. IDE).Persekitaran pembangunan bersepadu ialah program komputer yang menghubungkan bersama semua peringkat pembangunan program.Ia menggabungkan editor teks untuk menulis kod sumber, penterjemah daripada pemasang dan C, pemaut, penyahpepijat, maklumat rujukan tentang MK dan alat lain yang diperlukan untuk pembangun. Konfigurasi penterjemah, pemaut dan komponen lain dilakukan bukan dengan menentukan suis pada baris arahan, tetapi dalam bentuk kotak dialog di mana anda hanya perlu untuk menandakan kotak di tempat yang betul. . Kemunculan persekitaran pembangunan perisian bersepadu meningkatkan lagi kecekapan mencipta program untuk MC, membolehkan pembangun menumpukan pada intipati masalah yang sedang diselesaikan dan abstrak daripada butiran khusus pelaksanaannya. Pakej pembangunan perisian bersepadu dihasilkan oleh beberapa syarikat. Pakej daripada pengeluar yang berbeza adalah serupa dalam fungsi, tetapi berbeza dalam keupayaan perkhidmatan, kemudahan penggunaan dan kualiti kod mesin yang dihasilkan. Ciri-ciri utama kit pembangunan yang paling popular ditunjukkan dalam jadual.
SIMBOLIK DEBUGING PROGRAM UNTUK MK Dengan pengecualian yang jarang berlaku, program untuk MK, disebabkan ralat yang terkandung di dalamnya, tidak mula berfungsi pada kali pertama dan memerlukan penyahpepijatan. Pembangun menangani isu penyahpepijatan dengan cara yang berbeza. Sesetengah daripada mereka percaya bahawa cukup untuk menganalisis teks sumber dengan teliti, melihat dengan osiloskop apa yang berlaku pada output MK, dan semua ralat boleh diperbetulkan. Kaedah ini boleh digunakan jika pembangun mempunyai pengalaman yang luas, mengetahui MK yang digunakan dengan sempurna dan mempunyai penterjemah yang sentiasa menjana kod yang betul (biasanya pemasang), dan masa yang mencukupi. Yang lain menggunakan monitor nyahpepijat buatan sendiri dalam amalan mereka - set subrutin khas yang dimuatkan ke dalam MK bersama-sama dengan program utama. Yang terakhir memanggil subrutin monitor di pusat pemeriksaan, dan mereka memberikan maklumat tentang keadaan sumber MK. Hampir mana-mana program boleh dinyahpepijat dengan cara ini, tetapi ia mempunyai kelemahan yang boleh menjadi ketara. Pertama, monitor nyahpepijat mesti disediakan dengan sebahagian daripada sumber MC untuk kerja: sekurang-kurangnya sebahagian daripada ruang alamat kod dan bilangan sel tindanan tertentu, dan secara maksimum, juga sebahagian daripada RAM dan peranti. peranti MC. digunakan oleh monitor untuk memaparkan maklumat. Sukar untuk memperuntukkan sumber kepada monitor nyahpepijat jika program utama itu sendiri sedang memuatkan MK secara aktif. Sebagai contoh, PIC 16С5х (Microchip) MK hanya mempunyai dua sel tindanan dan sukar untuk menggunakan panggilan subrutin monitor nyahpepijat. Kedua, panggilan pantau mengambil masa daripada program utama dan, oleh itu, ia tidak boleh dipanggil dari bahagian program yang kritikal masa. Ketiga, mencipta monitor nyahpepijat, dengan sendirinya, memerlukan masa. Cara paling berkesan untuk nyahpepijat program untuk MK ialah menggunakan alat penyahpepijat profesional khusus, yang termasuk penyahpepijat simulator dan pengemula dalam litar. Sebelum bercakap tentang kemungkinan yang disediakan oleh penyahpepijat tersebut, adalah perlu untuk menyentuh pilihan pengkompil, dengan bantuan teks sumber program ditukar menjadi kod mesin. Dalam kebanyakan kes, pengaturcaraan dalam bahasa peringkat tinggi adalah lebih baik. Penggunaan pemasang adalah perlu jika keperluan yang sangat ketat dikenakan pada saiz dan kelajuan kod yang dihasilkan. Pada masa ini, kes sedemikian semakin berkurangan, kerana anda hampir selalu boleh mengambil MK "lebih cepat" dengan lebih banyak ingatan. Di samping itu, pakej alat silang moden memudahkan untuk menulis program bercampur, di mana beberapa modul ditulis dalam C. dan bahagian yang paling kritikal prestasi adalah dalam pemasang. Penyusun C juga membenarkan arahan pemasangan dimasukkan ke dalam kod sumber. Apakah kelebihan pengaturcaraan dalam C berbanding pengaturcaraan dalam pemasang? Secara ringkas, mereka adalah seperti berikut:
Untuk menyahpepijat program yang ditulis dalam bahasa peringkat tinggi dengan berkesan, pembangun mesti mempunyai alat penyahpepijatan yang menyediakan peluang yang mencukupi untuk memaparkan data yang digunakan dalam atur cara, serta untuk menjejaki pelaksanaan program daripada kod sumbernya . Dua syarat diperlukan untuk ini menjadi mungkin:
Sekarang mari kita pertimbangkan bagaimana penyahpepijat harus mentafsir maklumat simbolik dan pilihan yang perlu diberikan kepada pengguna berkaitan dengan perkara ini. MENJEJAK PELAKSANAAN PROGRAM MENGIKUT TEKS SUMBERNYA Secara umum, satu baris teks sumber ditukar oleh pengkompil kepada beberapa arahan mesin. Malah program pemasang hampir selalu mengandungi makro yang berkembang menjadi beberapa arahan pemproses apabila diterjemahkan. Adalah menyusahkan untuk menyahpepijat program sedemikian menggunakan pembongkar kodnya, jadi pengkompil memasukkan jadual nombor baris ke dalam maklumat nyahpepijat. Ia mengandungi maklumat tentang surat-menyurat nombor baris teks sumber dan nama fail teks sumber kepada alamat mutlak kod program. Penyahpepijat memaparkan kod sumber program pada skrin. mengikut jadual ini, ia boleh melaksanakan program "baris demi baris", melaksanakan dalam satu langkah semua arahan mesin yang dihasilkan oleh pengkompil untuk baris semasa. Jadual nombor baris juga membolehkan anda melakukan tindakan kontekstual dengan teks program, sebagai contoh, laksanakannya "ke arah kursor", iaitu, ke tempat yang ditentukan pengguna dalam teks sumber, tetapkan titik putus pada baris tertentu, dsb. Tindakan kontekstual adalah mudah kerana pembangun tidak perlu mengetahui alamat yang sepadan dengan baris teks sumber: penyahpepijat itu sendiri akan menentukannya daripada jadual. Penyahpepijat juga mesti "mengetahui" alamat subrutin, fungsi dan label kod, dan dapat mencari teks sumber fungsi dengan namanya. MEMAPARKAN DATA YANG DIGUNAKAN DALAM PROGRAM YANG ANDA DEBUG Untuk penyahpepijatan penuh, pembangun perlu dapat melihat data yang dimanipulasi oleh program pada bila-bila masa. Penyahpepijat mesti "boleh" memaparkan sebarang data yang digunakan oleh program dengan cara yang paling sesuai. Sebagai peraturan, pembangun menggunakan data bernama dalam program, iaitu, setiap objek yang digunakan dalam program diberi nama. Objek boleh mempunyai kerumitan yang berbeza-beza - daripada sel memori ringkas kepada struktur kompleks bahasa peringkat tinggi seperti struktur, tatasusunan, dsb. DATA DALAM PROGRAM PERHIMPUNAN Program pemasangan kebanyakannya menggunakan data mudah, iaitu sel memori. Tatasusunan juga digunakan. Untuk memaparkan data mudah dengan betul, penyahpepijat perlu "tahu":
Dengan maklumat di atas, penyahpepijat hendaklah, selepas menerima nama objek daripada pengguna, memaparkan nilainya mengikut jenis. Penyahpepijat paling "maju" boleh juga memaparkan selebihnya atribut objek. DATA DALAM PROGRAM DALAM BAHASA ARAS TINGGI Memaparkan objek yang digunakan dalam bahasa peringkat tinggi adalah lebih sukar kerana pelbagai struktur objek, cara ia disimpan dalam ingatan, dan skop. Sebagai contoh, kami akan menggunakan bahasa C, sebagai yang paling popular di kalangan pembangun. STRUKTUR OBJEK Selain pembolehubah ringkas dengan panjang yang berbeza, program C juga menggunakan pembolehubah titik terapung, struktur (struct), kesatuan atau kesatuan (kesatuan), penunjuk, tatasusunan satu dimensi dan pelbagai dimensi. Yang terakhir boleh terdiri daripada objek mudah dan kompleks (struktur, kesatuan, penunjuk). Menggunakan objek kompleks dalam program sememangnya mudah. Walau bagaimanapun, disebabkan oleh kerumitan struktur mereka, adalah sangat diingini untuk dapat memaparkannya dengan secukupnya pada peringkat penyahpepijatan. Dalam penyahpepijat Fiton, objek kompleks boleh dipaparkan dalam kedua-dua dimampatkan (senarai nilai elemen) dan dalam bentuk diperluas, menunjukkan alamat, nilai dan jenis setiap elemen tatasusunan dan/atau ahli struktur. Pelaksanaan penunjuk dalam penyusun yang berbeza adalah berbeza. Hakikat bahawa MK biasanya mempunyai beberapa ruang alamat mewujudkan kesukaran tambahan, kerana apabila bekerja dengan penuding, sebagai tambahan kepada alamat, ruang alamat tempat penuding menunjuk mesti diketahui. Dalam sesetengah pelaksanaan, pengecam ruang alamat adalah sebahagian daripada nilai penunjuk; dalam yang lain, pengkompil "tahu" perkara ini lebih awal dan menjana kod yang sesuai. Selain itu, komponen alamat dalam penunjuk boleh bersaiz 8 hingga 32 bit. Apabila memaparkan nilai penunjuk, penyahpepijat mesti "mengetahui" semua butiran pelaksanaannya dalam setiap pengkompil. KAEDAH UNTUK LOKASI OBJEK DALAM INGATAN Sebagai tambahan kepada objek statik, alamat yang tidak berubah semasa pelaksanaan program, dalam program yang ditulis dalam bahasa peringkat tinggi, mungkin terdapat objek automatik yang dipanggil, memori yang diperuntukkan buat sementara waktu dalam timbunan MK. . Alamat objek tersebut tidak mutlak, tetapi ditentukan secara dinamik pada peringkat pelaksanaan program. Ia biasanya diukur daripada nilai semasa beberapa pembolehubah statik yang dipanggil penuding bingkai tindanan (Penunjuk Asas atau BP). Oleh kerana nilai BP dijana secara dinamik oleh program pada masa jalan, nilai objek automatik hanya tersedia dalam skopnya, iaitu dengan nilai BP yang sah. Penyahpepijat, apabila memaparkan nilai objek automatik, mesti "tahu" cara alamat ditentukan, serta memantau ketepatan nilai BP Ia juga mungkin untuk meletakkan pembolehubah sementara dalam daftar MK. Dalam kes ini, penyahpepijat mesti "tahu" pembolehubah yang diletakkan di dalam daftar dan berapa lama. Dan, akhirnya, selalunya terdapat situasi apabila objek yang sama semasa hayatnya mengubah cara ia diletakkan dalam ingatan, dan lebih daripada sekali. Ini boleh berlaku, sebagai contoh, apabila fungsi menerima satu atau lebih parameter dalam daftar dan kemudian menolaknya ke tindanan. BIDANG KELIHATAN OBJEK Seperti dalam atur cara pemasang, atur cara C mempunyai objek global yang boleh diakses mengikut nama daripada mana-mana modul, dan objek yang disetempatkan dalam modul (objek ini diisytiharkan statik). Walau bagaimanapun, pembolehubah automatik dan daftar menjadikannya lebih sukar bagi penyahpepijat untuk memaparkan nilainya. Hakikatnya ialah. pertama, jangka hayat objek automatik dihadkan oleh skopnya, dan kedua, skop yang disertakan boleh mempunyai objek automatik mereka sendiri dengan nama yang sama. Mari kita ilustrasikan ini dengan contoh fungsi yang mempunyai beberapa skop bersarang:
Pembolehubah bernama "a" wujud selagi fungsi f sedang dilaksanakan, tetapi bergantung pada bahagian fungsi yang sedang dilaksanakan, nama "a" bermaksud pembolehubah yang berbeza. Apabila mengesan fungsi f, penyahpepijat mesti, bergantung pada pembolehubah yang aktif, menunjukkan nilainya dengan betul. Apabila membuat program, pembangun tidak mengambil berat tentang perincian pelaksanaan konsep yang digunakannya dalam program tersebut. Dari segi kategori "untuk diberikan", dia sering tidak mengesyaki betapa sukarnya bagi pembangun penyusun dan penyahpepijat untuk melaksanakannya. Yang terakhir ini perlu menyelesaikan masalah menggabungkan dalam satu shell pada masa yang sama antara muka yang mudah dan intuitif, banyak fungsi dan kajian terperinci tentang segala-galanya yang berkaitan dengan pelaksanaan ciri seni bina dan fungsi MK tertentu. Jika penyahpepijat tidak memberikan pembangun alat penyahpepijatan yang mencukupi untuk kerumitan masalah yang sedang diselesaikan, maka pembangun tidak dapat tidak akan kehilangan produktiviti. Siapa di antara kita yang tidak perlu menghabiskan masa berjam-jam mencari kesilapan atau kesilapan menaip dalam teks sumber?! Dalam proses membangunkan dan mencipta sistem mikropemproses, lambat laun akan tiba saat apabila ia akhirnya terkandung dalam perkakasan dan mula menunjukkan tanda-tanda kehidupan. Walau bagaimanapun, dalam kebanyakan kes tanda-tanda ini ternyata tidak dapat diramalkan, sistem mula menjalani kehidupannya sendiri. Ramai pengaturcara mungkin bersetuju bahawa setiap program baharu mengandungi pepijat. Ini sebahagiannya mengapa MK baharu pada mulanya berkelakuan seperti kotak "hitam". Untuk memudahkan proses penyahpepijatan sistem, seluruh kelas alatan telah dibangunkan. Tujuan utama mereka adalah untuk menjadikan proses fungsi MK yang dinyahpepijat "telus", iaitu, dikawal dengan mudah, dikawal sewenang-wenangnya dan diubah suai mengikut kehendak pembangun. Kit alat profesional yang baik juga boleh menyediakan banyak perkhidmatan kepada pembangun, sekali gus memudahkan kerjanya, menghapuskan operasi rutin. Alat penyahpepijatan utama termasuk emulator dalam litar, simulator perisian, papan pembangunan (papan penilaian), monitor nyahpepijat dan emulator ROM. Terdapat juga peranti dan set gabungan. EMULATOR DALAM LITAR Emulator dalam litar (ICE) ialah alat perisian perkakasan yang boleh menggantikan pemproses yang dicontohi dalam peranti sebenar. VSE ialah alat penyahpepijatan yang paling berkuasa dan serba boleh. Secara fungsional, VE dibahagikan kepada yang disambungkan ke komputer luaran (biasanya PC serasi IBM) dan berfungsi secara autonomi. Yang terakhir mempunyai sumber pengkomputeran dan kemudahan input/output mereka sendiri, oleh itu, dengan keupayaan yang sama, mereka jauh lebih mahal daripada yang pertama, dan pada harga yang sama, mereka jauh lebih rendah daripadanya dari segi fungsi dan keupayaan perkhidmatan. Dengan sistem dinyahpepijat, VSE biasanya disambungkan dengan kabel ke kepala emulasi khas. Baru-baru ini, model VSE telah muncul di mana kepala sedemikian digabungkan secara struktur dengan unit utama dan dimasukkan ke dalam sistem yang sedang dinyahpepijat dan bukannya MC. Jika yang terakhir tidak boleh dialih keluar (pin dipateri pada papan), penggunaan VSE adalah dibenarkan, dengan syarat MC ini mempunyai mod nyahpepijat di mana semua pinnya berada dalam keadaan ketiga (impedans tinggi). Dalam kes ini, untuk menyambungkan VSE, penyesuai klip khas digunakan, yang disambungkan terus ke output MK yang dicontohi. Paling tidak. VSE mengandungi penyahpepijat, nod emulasi MK. memori emulasi dan subsistem titik putus. TSE yang lebih maju juga mungkin termasuk pengesan, pemproses titik putus, pemprofil (penganalisis kecekapan kod program), pemasa masa nyata, perisian dan alatan perkakasan yang membolehkan anda membaca dan mengubah suai sumber pemproses yang dicontohi "dengan cepat" , perisian dan alatan perkakasan yang menyediakan pengurusan segerak dan perlu untuk emulasi dalam sistem berbilang pemproses, persekitaran pembangunan bersepadu. Penyahpepijat ialah sejenis jambatan antara pembangun dan alat penyahpepijatan. Penyahpepijat yang baik memastikan program yang sedang dinyahpepijat dimuatkan ke dalam memori sistem, status dan kandungan semua daftar dan ingatan (dan, jika perlu, pengubahsuaiannya) dipaparkan pada monitor, dan proses emulasi dikawal. Penyahpepijat yang lebih berkuasa (biasanya dirujuk sebagai Penyahpepijat Tahap Tinggi atau Tahap Tinggi) membenarkan ini juga.
Penyahpepijat sedemikian membolehkan pengguna mengawal kemajuan program secara serentak dan melihat korespondensi antara teks sumber, imej program dalam kod mesin dan keadaan semua sumber mikropengawal yang dicontohi. Perlu diingatkan bahawa penyahpepijat peringkat tinggi menyediakan prestasi semua fungsinya hanya jika pengkompil silang digunakan yang membekalkan maklumat penyahpepijatan yang lengkap dan betul (tidak semua penyusun, terutamanya versi cetak rompak mereka, mampu melakukan ini), dan pada masa yang sama format persembahannya "biasa" kepada penyahpepijat. Memori emulasi digunakan dalam proses penyahpepijatan dan bukannya ROM sistem yang sedang dibangunkan. Selain itu, ia membolehkan anda menyahpepijat program tanpa adanya sistem sebenar atau susun aturnya. Jika anda perlu membuat perubahan pada program yang sedang dinyahpepijat, sudah cukup untuk memuatkan program baharu atau diubah suai ke dalam memori emulator, dan bukannya memprogram semula ROM. Terdapat VSE. yang membenarkan pengguna untuk "menggantikan" memori emulasi dan bukannya ROM bukan sahaja secara keseluruhannya, tetapi juga blok demi blok (dalam sesetengah model, saiz blok minimum ialah 1 bait). mengikut susunan yang ditentukan oleh pengguna. Untuk melakukan ini, cukup baginya untuk menetapkan pengedaran memori data dan memori program, mengikut mana pemproses akan mengakses kedua-dua kandungan ROM dalam sistem yang dinyahpepijat dan kandungan memori emulasi TSE. Ingatan sedemikian biasanya dipanggil ingatan dengan kemungkinan pemetaan. Pengesan ialah penganalisis logik yang berfungsi serentak dengan pemproses dan menangkap aliran arahan yang sedang dilaksanakan dan keadaan isyarat luaran yang dipilih. Terdapat VSE yang membolehkan mengesan bukan sahaja isyarat luaran, tetapi juga keadaan sumber dalaman MC. cth. daftar. Dalam peranti sedemikian, versi khas MK (kristal emulasi) digunakan. Pemproses titik putus membolehkan untuk menghentikan pelaksanaan program atau melakukan tindakan lain (contohnya, memulakan atau menghentikan pengesan) apabila syarat yang ditentukan pengguna dipenuhi, tidak seperti mekanisme titik putus biasa, pemproses membolehkan anda membentuk dan menjejaki keadaan hampir semua kerumitan di peringkat perkakasan, semasa dicontohi proses itu tidak disimpulkan daripada skala masa nyata. Dalam sesetengah model VSE, pemproses titik putus boleh digunakan secara pilihan untuk mengawal pengesan secara dinamik. Profiler (penganalisis kecekapan kod program) membenarkan, berdasarkan keputusan menjalankan program yang dinyahpepijat, mendapatkan maklumat tentang bilangan panggilan ke pelbagai bahagian program dan masa yang dihabiskan untuk pelaksanaannya. Analisis maklumat statistik yang dibekalkan oleh profiler memungkinkan untuk mengenal pasti bahagian program yang "mati" atau terlalu tertekan dan, sebagai hasilnya, mengoptimumkan struktur program yang sedang dinyahpepijat. Persekitaran pembangunan bersepadu ialah satu set alatan perisian yang menyokong semua peringkat pembangunan perisian daripada menulis kod sumber program kepada menyusun dan menyahpepijatnya, dan menyediakan interaksi yang mudah dan pantas dengan simulator penyahpepijat perisian dan pengaturcara. Kehadiran editor terbina dalam, pengurus projek dan sistem kawalan dalam shell perisian VSE sangat memudahkan kerja pembangun, menyelamatkannya daripada banyak tindakan rutin. Baginya, garis antara menulis program, menyuntingnya dan menyahpepijat adalah kabur. Peralihan daripada penyuntingan teks sumber kepada penyahpepijatan dan sebaliknya dilakukan "secara telus" dan serentak dengan pengaktifan tetingkap yang sepadan. Pengurus Projek secara automatik memulakan penyusunan seperti yang diperlukan dan mengaktifkan tetingkap antara muka program yang sepadan. Anda boleh meneruskan dengan mudah untuk menyahpepijat projek menggunakan penyahpepijat simulator sedia ada atau mula memancarkan ROM dengan program penyahpepijatan. Sesetengah ITU menyediakan pengguna dengan ciri tambahan lain. Di antara mereka, seseorang perlu mengambil kira satu, walaupun agak khusus, tetapi dalam beberapa kes kepentingan asas, keupayaan untuk membina kompleks berbilang emulator yang diperlukan untuk menyahpepijat sistem berbilang pemproses. Ciri tersendiri kompleks tersebut ialah kawalan segerak (dari satu komputer) daripada beberapa emulator. Dalam kes umum, keupayaan TSE untuk mengawal dan mengurus fungsi peranti yang dinyahpepijat boleh dihadkan (contohnya, pengendalian gangguan yang salah dalam mod langkah, larangan penggunaan port bersiri, dsb.). Ia juga perlu diingat bahawa setiap model VSE mempunyai senarai mikropengawal dan penyusun sendiri yang disokong. Walau bagaimanapun, bagi majoriti mikropengawal yang popular, VSE telah dibangunkan yang tidak mempunyai sekatan ke atas penggunaan sumber hablur yang dinyahpepijat. Kami akan menggambarkan kemungkinan ESS sedemikian menggunakan model PICE-51 syarikat Fiton sebagai contoh. PICE-51 ialah peranti yang dicipta menggunakan IC logik boleh atur cara (FPGA). Ini memungkinkan untuk mengurangkan saiz VSE secara drastik, meminimumkan sisihan ciri elektrik dan frekuensinya daripada ciri-ciri MC yang dicontohi, dan dengan itu mencapai ketepatan emulasi maksimum pada frekuensi sehingga 33 MHz pada voltan bekalan dari 3,3 hingga 5 V Struktur perkakasan boleh muat semula R╡SE-51 menyediakan emulasi hampir semua MK dalam keluarga MCS-51. Sokongan perisian berfungsi dalam persekitaran Windows. PICE-51 terdiri daripada papan utama, penyesuai boleh diganti untuk kumpulan MK tertentu dan kepala emulasi boleh diganti juga untuk jenis kes tertentu. Pengesan dan pemproses titik putus dipasang pada papan utama, dan pemproses meniru untuk jenis MK tertentu dipasang pada papan penyesuai yang boleh diganti. Kepala emulasi membenarkan peranti dipasang dalam soket DIP dan PLCC pada papan pengguna. Kuasa dibekalkan daripada blok dengan voltan keluaran +5 V (0,5 A) atau daripada peranti yang sedang dinyahpepijat. Komunikasi dengan komputer adalah melalui saluran RS-232C terpencil secara galvani pada kelajuan 115 kbaud. Ciri dan keupayaan lain PICE-51 adalah seperti berikut:
Pelbagai fungsi sedemikian menjadikan VSE alat penyahpepijatan yang paling berkuasa dan serba boleh. SIMULATOR Simulator - alat perisian yang boleh mensimulasikan operasi MK dan ingatannya. Biasanya, ia terdiri daripada penyahpepijat, model CPU dan memori. Peranti yang lebih maju mengandungi model peranti persisian terbina dalam (pemasa, port, ADC dan sistem gangguan). Simulator harus "dapat" memuatkan fail program dalam semua format popular, memaparkan maklumat tentang keadaan sumber mikropengawal simulasi selengkap mungkin. dan juga menyediakan peluang untuk mensimulasikan pelaksanaan program yang dimuatkan dalam pelbagai mod. Semasa nyahpepijat, model menjalankan program dan keadaan semasa model dipaparkan pada skrin monitor komputer. Dengan memuatkan program ke dalam simulator. pengguna boleh menjalankannya dalam mod langkah demi langkah atau berterusan, menetapkan titik putus bersyarat atau tidak bersyarat, mengawal dan mengubah suai kandungan sel memori dan daftar mikropengawal simulasi secara bebas. Simulator membolehkan anda menyemak logik pelaksanaan program dengan cepat, ketepatan operasi aritmetik. Bergantung pada kelas penyahpepijat yang digunakan, sesetengah model simulator menyokong penyahpepijatan simbolik peringkat tinggi bagi program. Simulator juga mungkin mengandungi beberapa alat perisian tambahan, seperti antara muka persekitaran luaran. Kehadiran antara muka sedemikian membolehkan anda membuat dan menggunakan model persekitaran luaran MK secara fleksibel. berfungsi dan menjejaskan program nyahpepijat mengikut algoritma yang diberikan. Dalam sistem sebenar, MC biasanya "terlibat" dalam membaca maklumat daripada peranti luaran (sensor) yang disambungkan kepadanya, memprosesnya dan mengeluarkan isyarat kawalan kepada penggerak. Untuk mensimulasikan operasi penderia dalam simulator mudah, anda perlu menukar secara manual keadaan semasa model peranti persisian yang penderia disambungkan dalam sistem sebenar. Jika, sebagai contoh, apabila menerima bait melalui port bersiri, bendera tertentu ditetapkan, dan bait itu sendiri jatuh ke dalam daftar tertentu, maka kedua-dua tindakan ini mesti dilakukan secara manual dalam simulator. Dalam sesetengah model, masalah ini diselesaikan: simulator mempunyai alat terbina dalam untuk mencipta model peranti luaran yang disambungkan ke MK, termasuk alat untuk paparan grafik maklumat. Ciri yang jelas bagi simulator perisian ialah bahawa program yang dimuatkan di dalamnya dilaksanakan dalam skala masa selain daripada masa nyata. Walau bagaimanapun, harga yang rendah, keupayaan untuk nyahpepijat walaupun tanpa ketiadaan mock-up peranti yang sedang dinyahpepijat, menjadikan simulator perisian alat penyahpepijatan yang sangat menarik. Ia juga harus diperhatikan bahawa terdapat keseluruhan kelas ralat yang hanya boleh dikesan menggunakan simulator. PEMANTAUAN DEBUG Monitor nyahpepijat ialah program khas yang dimuatkan ke dalam memori sistem yang sedang dinyahpepijat. Ia memaksa MK untuk melaksanakan, sebagai tambahan kepada tugas yang digunakan, juga fungsi penyahpepijatan:
Program monitor berfungsi "bersamaan" dengan komputer atau terminal pasif, di mana visualisasi dan kawalan proses penyahpepijatan berlaku. Kelebihan pendekatan ini
LEMBAGA PEMBANGUNAN Papan pembangunan, atau, seperti biasa dipanggil dalam kesusasteraan asing, papan penilaian (Lembaga Penilaian). - pembina asal untuk prototaip sistem gunaan. Baru-baru ini, banyak firma pembuatan, mengeluarkan model baru MK. tawaran dan papan pembangunan yang sepadan. Biasanya ini adalah papan litar bercetak dengan MK dipasang di atasnya dan semua elemen yang diperlukan untuk operasi normalnya, serta sistem komunikasi dengan komputer. Sebagai peraturan, papan menyediakan ruang kosong untuk memasang peranti pengguna yang sedang dibangunkan. Kadang-kadang terdapat juga "pendawaian" siap sedia untuk memasang peranti tambahan yang disyorkan oleh syarikat (ROM, RAM, paparan LCD, papan kekunci, ADC, dll.). Papan yang diubah suai oleh pengguna boleh digunakan secara berfaedah sebagai pengawal papan tunggal yang dibina ke dalam produk berskala kecil (5...20 pcs.). Untuk kemudahan pengguna, papan pembangunan juga dilengkapi dengan alat penyahpepijatan mudah berdasarkan monitor nyahpepijat. Dua pendekatan berbeza telah muncul di sini: satu digunakan untuk MK. mempunyai bas luaran, dan yang kedua - untuk MK yang tidak memilikinya. Dalam kes pertama, monitor nyahpepijat dibekalkan sebagai cip ROM. yang dipasang dalam soket khas pada papan pembangunan. Papan ini juga mempunyai RAM untuk program pengguna dan saluran komunikasi dengan komputer atau terminal. Contohnya ialah papan pembangunan yang dibangunkan oleh Intel untuk keluarga MK MCS-51. Dalam kes kedua, papan pembangunan mengandungi sistem pengaturcaraan terbina dalam untuk ROM dalaman MK. yang dikawal oleh komputer. Program monitor dimasukkan ke dalam ROM MK bersama-sama dengan aplikasi yang disediakan dengan sewajarnya (panggilan rutin penyahpepijatan monitor dimasukkan di tempat yang betul). Kemudian ujian dijalankan. Untuk membuat pembetulan pada program yang sedang dinyahpepijat, ia dipadamkan daripada ROM dan yang diperbetulkan ditulis ke dalamnya. Program aplikasi siap diperoleh daripada yang dinyahpepijat dengan mengalih keluar monitor dan semua panggilan ke fungsinya. Papan pembangunan untuk keluarga PIC-micro (Microchip), 80C750 (Philips), 89C2051 (Atmel) direka untuk algoritma penyahpepijatan sedemikian. Papan pembangunan kadangkala dilengkapi dengan program penyahpepijatan yang dijalankan pada komputer luaran "bersamaan" dengan monitor. Atur cara ini baru-baru ini menjadi lebih kompleks dan selalunya mempunyai set fungsi penyahpepijatan yang sangat profesional (contohnya, penyahpepijat simulator) atau pelbagai elemen yang wujud hanya dalam persekitaran pembangunan bersepadu dalam bentuk tulennya. Kit juga mungkin termasuk program terpakai yang paling kerap ditemui dalam amalan. Keupayaan penyahpepijatan kit "papan pembangunan ditambah monitor" tidak sejagat seperti ESS. di samping itu, beberapa sumber MC dalam proses penyahpepijatan dipilih untuk monitor berfungsi. Walau bagaimanapun, ketersediaan set lengkap perisian siap sedia dan alatan perkakasan yang membolehkan anda mula memasang dan menyahpepijat sistem yang digunakan tanpa kehilangan masa dalam banyak kes merupakan faktor penentu. Terutama apabila anda menganggap bahawa kit sedemikian berharga beberapa kali lebih rendah daripada emulator yang lebih serba boleh. EMULATOR ROM Emulator ROM ialah alat perisian dan perkakasan yang membolehkan anda menggantikan ROM peranti yang dinyahpepijat dengan RAM. di mana anda boleh memuat turun program dari komputer anda melalui salah satu saluran komunikasi standard. Ia membolehkan pengguna mengelakkan berbilang kitaran flash ROM. Emulator ROM digunakan hanya untuk menyahpepijat program MK yang boleh mengakses memori program luaran. Dari segi kerumitan dan kos, peranti ini setanding dengan papan pembangunan. Ia mempunyai satu kelebihan besar - serba boleh. Emulator ROM boleh berfungsi dengan mana-mana MK. Emulator ROM pertama hanya membenarkan program dimuatkan, dijalankan dan dihentikan menggunakan tetapan semula induk. Kemudian terdapat model rumit dengan penjanaan perkakasan isyarat surih ke osiloskop apabila mencapai alamat tertentu. Memori yang ditiru dalam produk sedemikian tersedia untuk dilihat dan diubah suai, tetapi kawalan ke atas daftar kawalan dalaman MK adalah sehingga baru-baru ini mustahil. Baru-baru ini, emulator ROM pintar yang dipanggil telah muncul. Mereka membenarkan anda untuk 'melihat' di dalam MC pada papan pengguna dan serupa dalam kawalan penyahpepijatan kepada VSE. Cactus malah mempersembahkan emulator ROM yang sebenarnya pintar sebagai VSE siri MK, sangat mustahil untuk membezakan antara bekerja dengan satu dan yang lain. Malah, pemproses dalam kes ini tidak diganti, dan yang pada yuran pengguna digunakan. Emulator ROM pintar ialah hibrid daripada emulator ROM biasa. monitor nyahpepijat dan sistem untuk menukar bas dengan cepat dari satu ke satu sama lain. Ini mewujudkan kesan seolah-olah monitor nyahpepijat dipasang pada papan pengguna, dan pada masa yang sama ia boleh dikatakan tidak mengambil sumber perkakasan daripada MK, kecuali untuk zon kecil (kira-kira 4 KB) langkah perisian. Emulator sedemikian telah dibangunkan, sebagai contoh, oleh syarikat Fiton untuk semua MK sedia ada dan akan datang yang mempunyai teras 8051, tetapi juga tepu dengan pelbagai peranti input / output. Produk ini menyokong banyak MC berbeza daripada Philips, Siemens. OKI. PERSEKITARAN PEMBANGUNAN BERSEPADU Tegasnya, persekitaran pembangunan bersepadu bukanlah antara alat penyahpepijatan, walau bagaimanapun, adalah salah untuk mengabaikan kelas alat perisian ini yang sangat memudahkan dan mempercepatkan proses pembangunan dan penyahpepijatan sistem mikropemproses. Dengan pendekatan tradisional, peringkat awal penulisan program dibina seperti berikut. Teks sumber ditaip menggunakan penyunting teks. Setelah selesai menaip, kerja dengan editor teks berhenti dan pengkompil silang bermula. Sebagai peraturan, program baharu mengandungi ralat sintaks, dan pengkompil melaporkannya kepada konsol pengendali. Kemudian editor teks dimulakan semula, dan operator mencari dan menghapuskan ralat yang dikenal pasti. Pada masa yang sama, mesej tentang sifat mereka, yang dipaparkan oleh pengkompil, tidak lagi kelihatan, kerana skrin diduduki oleh editor teks. Kitaran ini mungkin berulang lebih daripada sekali. Dan jika program ini agak kompleks, dipasang dari pelbagai bahagian, tertakluk kepada penyuntingan atau pemodenan, maka peringkat awal ini mungkin memerlukan banyak usaha dan masa pengaturcara. Untuk mengelakkan sejumlah besar kerja rutin dan dengan itu meningkatkan produktiviti pengaturcara dengan ketara, apa yang dipanggil persekitaran pembangunan bersepadu (cangkang) pembangunan (Persekitaran Pembangunan Bersepadu IDE) yang telah muncul dan semakin popular dibenarkan. Sebagai peraturan, persekitaran bersepadu yang baik menggabungkan alat penyahpepijatan yang tersedia (emulator dalam litar, simulator perisian, pengaturcara) dan menyediakan teks program gaya "Turbo" kepada pengaturcara. Persekitaran bersepadu membolehkan:
Baru-baru ini, fungsi persekitaran pembangunan bersepadu telah menjadi sebahagian daripada antara muka pengaturcaraan bagi emulator yang paling "maju" dan penyahpepijat-simulator. Fungsi sedemikian, digabungkan dengan antara muka yang mesra, mempercepatkan kerja pengaturcara dengan ketara. Oleh itu, apabila memilih alat penyahpepijatan, adalah dinasihatkan untuk mengambil kira set penunjuk berikut: senarai mikropengawal yang disokong, sekatan ke atas sumber mikropengawal yang dicontohi / simulasi, kemungkinan penyahpepijatan simbolik, senarai penyusun yang disokong, dan, akhirnya, keupayaan perkhidmatan. Pengarang: Yu.Zobnin, Sh.Kobakhidze, Moscow
Mesin untuk menipis bunga di taman
02.05.2024 Mikroskop Inframerah Lanjutan
02.05.2024 Perangkap udara untuk serangga
01.05.2024
▪ Penukar Bajet DC-DC Mean Well SPA02 dan SPB03 ▪ Telefon memantau kanak-kanak itu ▪ Versi baharu sistem trunking ASTRO 25 ▪ Penyerapan penuh dalam realiti maya
▪ Bahagian peralatan audio tapak. Pemilihan artikel ▪ artikel Tracer-penanam kentang. Petua untuk tuan rumah ▪ Bagaimanakah masa ditentukan di dunia purba? Jawapan terperinci ▪ pasal Parker. Arahan standard mengenai perlindungan buruh ▪ artikel TS3V339 Siri Pembanding Kuasa Mikro. Ensiklopedia elektronik radio dan kejuruteraan elektrik
Laman utama | Perpustakaan | artikel | Peta Laman | Ulasan laman web
www.diagram.com.ua |
Lihat artikel lain bahagian 
Berita terkini sains dan teknologi, elektronik baharu:
Semua bahasa halaman ini