Стивен Барретт - Встраиваемые системы. Проектирование приложений на микроконтроллерах семейства 68HC12/HCS12 с применением языка С

Табл.3.8. Команды интерфейса пользователя отладчика P&E

На рис. 3.7. представлен необходимый для организации процесса отладки набор аппаратных средств. На рис. 3.8. показан вид экрана монитора компьютера в процессе использования пакета отладчика ICD12Z. Как показано на рис., пользователь имеет доступ к регистрам центрального процессора (левое верхнее окно), может наблюдать за изменением используемых в программе символьных переменных (среднее верхнее окно), следить за состоянием и изменять по желанию коды в ячейках памяти (правое верхнее окно), исходный текст отлаживаемой программы (два средних окна), осуществлять ввод команд отладки и наблюдать за их исполнением в окне состояния (нижнее окно).

Рис. 3.7. Система отладки на основе интерфейса BDM и платы микроконтроллером 68HC12B32

Рис. 3.8. Интерфейс пользователя отладчика P&E ICD12Z компании PEMICRO

Вы можете также организовать процесс отладки, используя другие аппаратные средства, например две платы MC68HC912B32EVB. На рис. 3.9. показана инсталляция аппаратных средств для этого случая. Одна из отладочных плат используется в качестве отладочного интерфейса BDM между персональным компьютером и платой, которая подлежит отладке. К плате MC68HC912B32EVB прилагается программное обеспечение — Motorola D-Bug12 монитор, который и будет использован для управления процессом отладки. Для того, чтобы воспользоваться таким режимом работы платы MC68HC912B32EVB, следует установить переключатели W3 и W4 платы в состояние 0 и 1 соответственно. Далее подсоединить кабель BDM от платы интерфейса к оставшейся плате MC68HC912B32EVB. Эта вторая плата будет платой целевой системы. Подключите источник питания к целевой системе. При этом плата интерфейса отладки будет питаться от этого же источника, используя BDM кабель. Теперь Вы можете использовать команды монитора отладки Motorola D-Bug12 для управления исполнением испытуемой прикладной программой.

Рис. 3.9. Система отладки на основе двух отладочных плат с микроконтроллером 68HC12B32

3.13.4. Эмуляторы

Другой способ отладки прикладной программы — использование программного пакета класса эмулятор, который изображает ход исполнения прикладной программы и при этом генерирует все аппаратные сигналы, которые были бы на выходе реального МК. Такие эмуляторы выпускают компании Noral и Hitex.

Эмуляторы полезны для тех пользователей, которые не могут купить настоящих аппаратных средств отладки. Вместе с тем, эмуляторы не следует использовать для завершающих этапов проверки работоспособности тех систем, которые жестко привязаны к реальному времени. Эмуляторы, исходя из своего принципа действия, используют персональный компьютер. Поскольку частота тактирования персонального компьютера отличается от частоты тактирования МК HC12, то и корректную имитацию исполнения программы в реальном времени гарантировать нельзя. Однако следует заметить, что некоторые компании предлагают эмуляторы с полной имитацией всех временных характеристик МК.

3.13.5. Логические анализаторы

Логический анализатор — это интеллектуальный электронный измерительный прибор, который используется для запоминания, отображения на экране и измерения временных параметров нескольких существующих одновременно логических сигналов. Функции логического анализатора по исследованию и наладке цифровых систем аналогичны функциям осциллографа для аналоговых систем. На рис. 3.10 представлена фотография логического анализатора компании Hewlett Packard, в настоящее время аналогичные приборы выпускаются под маркой Agilent.

Рис. 3.10. Логический анализатор фирмы Agilent Technologies

Исследуемое устройство подключается к логическому анализатору посредством набора пробников со специальными пружинными контактами. Число одновременно наблюдаемых на экране логических сигналов может достигать двадцати, что позволяет разработчику проверить реальное состояние магистралей адреса, данных и управления при взаимодействии различных интегральных схем системы. Отличительная особенность логического анализатора — возможность запоминания группы логических сигналов в течение длительного времени во внутренней памяти прибора. Позднее эти сигналы могут быть воспроизведены на экране прибора с целью анализа и измерения временных параметров.

Логический анализатор чрезвычайно полезен при поиске неисправностей в программе управления при взаимодействии микроконтроллера с другими периферийными ИС системы. В этом случае логический анализатор позволяет наблюдать одновременное состояние всех линий связи МК с ИС и установить, какие сигналы генерируются программой МК неверно, вследствие чего неверно реализуется обмен данными между МК и ИС.

3.14. Особенности компилятора и ассемблера

В данном параграфе мы рассмотрим пример преобразования исходного файла с программой на Си компилятором ICC12 к файлу с исполняемым кодом. Этот процесс был описан в разделе 3.13.1. Следует заметить, что данный пример демонстрирует отнюдь не все особенности механизма действия компилятора. Для получения более полных сведений следует обратиться к техническому описанию компилятора. Мы же постараемся сконцентрировать внимание читателя на ключевых моментах преобразования кодов. Эти знания необходимы Вам для того, чтобы начать работу с 68HC12, программируя их на Си.

В представленном примере прикладная программа управляет светодиодами, подключенными к выходам порта PORTA микроконтроллера 68HC12B32. Периодически, по первому сигналу переполнения таймера светодиоды зажигаются, а последующему сигналу переполнения таймера эти светодиоды гасятся. Аппаратные средства, используемые для отладки этой задачи, представлены на рис. 3.11.

Рис. 3.11. Схема подключения светодиодов к микроконтроллеру 68HC912B32

/************************************************************/

/* Название: Sample.c                                       */

/* Описание: Эта программа производит включение             */

/* и выключение светодиодов с интервалом                    */

/* времени 1 с. Используется МК 68НС12ВЗ2                   */

/* Файл заголовка header содержит адреса всех               */

/* портов и регистров специальных функций                   */

/* Контроллер должен быть сконфигурирован                   */

/* для работы в однокристальном режиме                      */

/* Дата создания: May 15, 2004                              */

/* Авторы: Daniel Pack and Steve Barrett                    */

/************************************************************/

1 #include <68НС12ВЗ2.h>

2 /*****************************************************/

3 void TOIISR(void);

4 /*****************************************************/

5 #pragma interrupt_handler TOIISR() /* Объявление подпрограммы

6  прерывания по переполнению таймера*/

7 #pragma abs_address:0x0B1E /*задать адрес подпрограммы прерывания ISR */

8 void (* Timer_Overflow_interrupt_vector[])()={TOIISR}

9 #pragma end_abs_address

10 unsigned char second = 0x00;

11 void main (void)

12 {

13  TSCR=0x80; /*включить таймер*/

14  TMSK2=0x80; /*разрешить прерывания по таймеру*/

15  TFLG2=0x80; /*очистить флаг TOIF*/

16  DDRA=0xFF; /* настроить порт Port A на вывод*/

17  CLI(); /*разрешить прерывания*/

19  EXIT()

20 }

21

22 void TOIISR(void) /*подпрограмма прерывания*/

23 {

24  TFLG2=0x80; /*очистить флаг TOIF*/

25  second += 1; /*увеличить на 1 программный счетчик с именем second*/

26  if (second == 122)

27  {

28   PORTA = !PORTA; /*инвертировать порт PORT A*/

29   second = 0x00; /*обнулить программный счетчик*/

30  }

31 }

Обратите внимание! Каждая программа должна обязательно иметь заголовок, в котором прописаны: название программы, краткое описание реализуемого алгоритма, авторы и дата создания программы. Файл заголовка 68HC12B32.h содержит определения регистров специальных функций МК B32 и макроопределения для препроцессора компилятора. Номера строк в приведенном тексте программы при вводе исходного текста в редакторе интегрированной среды ICC12 не должны присутствовать. Это наше дополнение для удобства восприятия материала.

Разберем назначение отдельных элементов программы. В первой строке записана директива препроцессора компилятора #include, которая предписывает присоединить к программе заголовочный файл с именем 68НС12ВЗ2.h. Содержимое этого файла мы рассмотрим ниже. Строка 3 содержит объявление функции TOIISR как подпрограммы прерывания по переполнению таймера. Строки с пятой по девятую содержат директивы, которые назначают ячейку памяти с адресом 0x0B1E для размещения в ней адреса начала подпрограммы прерывания TOIISR. В строке 10 осуществляется определение и инициализация глобальной переменной с именем second, которая будет использоваться в качестве программного счетчика. Строки с одиннадцатой по двадцатую содержат текст основной программы, в которой происходит инициализация подсистемы таймера. Таймер запускается на счет, разрешаются прерывания по его переполнению. Обратите внимание, в строке 17 вызывается макрос разрешения прерывания, который был определен в заголовочном файле. Строка 18 содержит конструкцию бесконечного цикла, который обеспечивает выполнение пустых команд микроконтроллером, пока не поступит запрос на прерывание от таймера. В строке 19 записан макрос программного прерывания EXIT(), который также определен в заголовочной файле. В строке 22 начинается подпрограмма прерывания по таймеру. В ней сбрасывается флаг переполнения таймера (строка 24), а затем инкрементируется программный счетчик second (строка 25). Заметим, что период счета 16 разрядного счетчика таймера микроконтроллера 68HC12 при частоте шины 8 МГц составляет 8,19 мс. Поэтому для отсчета 1 с требуется 122 периода переполнения этого таймера. В строке 26 записана конструкция условия if. Выражения строк 28 и 29 будут исполняться, только если счетчик second достиг значения 122. Тогда код на линиях PORTA будет инвертирован, а содержимое программного счетчика обнулено.