Средства разработки и отладки. Архитектура и принципы построения

СОДЕРЖАНИЕ 

Введение…………………………………………………………………………...3

1 Классификация средств разработки …………………………………………. 4

2 Cредства разработки для микроконтроллеров ……………………..................5

3 Интегрированные среды разработки для микроконтроллеров ……………...8

4 Другие средства разработки …………………………………….......................9

5 Программаторы ………………………………………………………………  11

6 Структурная схема программатора-отладчика ……………………………...13

Литература……………………………………………………………………….16 

 

Введение

     Еще каких-нибудь 15-20 лет назад наиболее распространенным способом создания макета (прототипа) будущего устройства был "живой"способ: подобрав электронные компоненты, разработчик брал в руки паяльник и собирал на макетных платах отдельные узлы или устройство в целом. Затем начинался процесс отладки: исправление ошибок принципиальной схемы, установка режимов работы, уточнение параметров применяемых компонентов и т.д. Этот вариант не потерял своей актуальности и по сей день, но применяется сейчас только при разработках относительно простых устройств, при производстве единичных экземпляров и при ограниченном бюджете разработки. Но если на первый план выходят такие критерии, как скорость, удобство и надежность разработки, то без профессиональных средств не обойтись. К преимуществам использования средств разработки можно отнести:

• уменьшение времени выхода готовой продукции;
• уменьшение материальных затрат и риска при разработке;
• использование собственных ресурсов для ускорения разработки;
• свободное использование собственных разработок в дальнейшем;
• доступность простейших исходных кодов для быстрого освоения и ознакомления с новым прибором.

 

1 Классификация средств разработки

     По  функциональному назначению средства разработки можно классифицировать следующим образом:

1. Оценочные и демонстрационные платы (Evaluation & demonstration board).Позволяют быстро ознакомиться с тем или иным прибором или семейством приборов и в короткие сроки разработать на нем устройство.
2. Внутрисхемные эмуляторы (In-circuit emulator).Наиболее мощные и универсальные отладочные инструменты, представляющие собой набор аппаратно-программных средств и позволяющие замещать собой эмулируемый микроконтроллер в реальной схеме.
3. Программные симуляторы (Simulator).Программные средства, способные имитировать работу микроконтроллера и его памяти.
4. Отладчики (Debugger).Своего рода мост между разработчиком и отлаживаемым устройством, позволяющий пользователю одновременно контролировать ход выполнения программы и видеть соответствие между исходным текстом, образом программы в машинных кодах и состоянием всех ресурсов эмулируемого микроконтроллера.
5. Эмуляторы ПЗУ (ROM emulator).Программно-аппаратные средства, способные замещать ПЗУ на отлаживаемой плате путем подстановки вместо него ОЗУ и загрузки программы с помощью компьютера через один из стандартных интерфейсов.
6. Программаторы (Programmer).Устройства, позволяющие программировать м/с памяти, микроконтроллеры и программируемые логические интегральные схемы.
7. Интегрированные среды разработки (Integrated Development Environment).

 

     2 Cредства разработки  для микроконтроллеров

     Реальные  средства разработки часто объединяют в себе различные функции и  режимы работы. Поэтому удобнее различать  средства разработки по типу прибора (серии  приборов), на работу с которым они  ориентированы. Наиболее многочисленная группа средств разработки рассчитана на работу с микроконтроллерами, без которых сейчас редко обходится создание новых устройств. В настоящее время наибольшей популярностью в России пользуются микроконтроллеры таких производителей как Atmel, Microchip, Motorola, Philips, STMicroelectronics, Texas Instruments.

     Cредства  разработки для  микроконтроллеров  фирмы Atmel

ICE200 - внутрисхемный эмулятор фирмы Atmel для отладки устройств на МК семейства AVR (ATtiny12, AT90S2313, AT90S2333/4433, AT90S4414/8515, AT90S4434/8535). Эмулятор подключается к отлаживаемому устройству с помощью специальной эмуляционной головки и может использоваться с платами, на которых установлены панельки DIP8, DIP20, DIP28 и DIP40.

ATJTAGICE - внутрисхемный JTAG эмулятор с фоновой отладкой пользовательской программы, который может быть использован в качестве внутрисхемного программатора для микроконтроллеров AVR, имеющих JTAG-интерфейс.

ATSTK500 - отладочная система, облегчающая работу с AVR-микроконтроллерами и обеспечивающая поддержку программирования через параллельный и последовательный интерфейсы. Дополнительно система может быть использована в качестве ISP-программатора. Используя интегрированную среду разработки AVR Studio (начиная с 3.2 или выше), ATSTK500 обеспечивает режимы симуляции и эмуляции, а также внутрисхемное программирование AVR-микроконтроллера.

ATSTK501 - модуль расширения к ATSTK500, позволяющий увеличить список поддерживаемых устройств из семейства AVR: ATmega64, ATmega103, ATmega128.

ATSTK502 - модуль расширения, разработанный для введения в ATSTK500 поддержки микроконтроллеров ATmega169. В ATSTK502 входят разъемы, перемычки и аппаратные средства для полной поддержки всех особенностей mega169, в т.ч. управление встроенным ЖКИ.

Cредства  разработки для  микроконтроллеров  фирмы Microchip

DV164005 (MPLAB®  ICD2) - внутрисхемный отладчик/программатор для МК серии PICmicro® , работающий почти со всеми Flash-микроконтроллерами серий PIC12F, PIC16F, PIC18F и dsPIC30F под управлением бесплатной и обновляемой универсальной среды разработчика MPLAB IDE. Для поддержки вновь появляющихся микроконтроллеров имеется возможность обновления ПО.

DM163014 (PICDEMTM 4) - демонстрационная плата для изучения NanoWatt-микроконтроллеров с функциями сбережения энергии из семейств PIC16F и PIC18F в 8-, 14- и 18-выводных корпусах. Плата также поддерживает подключение внутрисхемного отладчика MPLAB® ICD2 что позволяет быстро отлаживать пользовательские программы и программировать микроконтроллер.

DM163022 (PICDEM 2 Plus) - усовершенствованная демонстрационно-отладочная плата для Flash-микроконтроллеров серий PIC16хххх, PIC18хххх в 18-, 20- и 40-выводных корпусах. В комплект входит демонстрационная программа для PIC18F452, позволяющая превратить PICDEM 2 Plus в часы реального времени и комнатный термометр с выводом информации на встроенный ЖКИ.

DM183020 - недорогая демонстрационная плата, идеально сочетающаяся с внутрисхемным отладчиком MPLAB® ICD2 для тех, кто хочет оценить возможности и производительность High-End линейки 8-ми битных микроконтроллеров PIC18Fxx20.

DV164101 - недорогой стартовый набор для освоения Flash-микроконтроллеров серии PICmicro 12F629, 12F675, 16F630 и 16F676. Включает в себя плату PICkitTM1, подключаемую к компьютеру по USB-интерфейсу и может использоваться в качестве отладчика и программатора. Входящий в комплект CD-ROM содержит необходимое ПО, интегрированную среду разработчика MPLAB IDE, компилятор С HI-TECH PICC LiteTM и примеры программ.

Cредства  разработки для  микроконтроллеров  фирмы Motorola

DSP56F803EVM - оценочный набор для ознакомления с архитектурой линейки 56800 и демонстрирующий возможности гибридного микроконтроллера DSP56F803. Наличие встроенного порта JTAG/OnCE позволяет отлаживать загруженную в МК или во внешнюю память программу пользователя.

MC56F8300DSK - демонстрационно-стартовая плата для гибридных микроконтроллеров серии 56F8300. На плате установлены МК 56F8323 с производительностью 60 MIPS и новый датчик электрического поля MC33794 для бесконтактного обнаружения объекта и его перемещения в пространстве. На плате также реализован JTAG-to-LPT конвертер, упрощающий отладку программ пользователя. Отладочный комплект MC56F8300DSK включает все необходимые составляющие для начала работы, в т.ч. CD с пакетом ПО CodeWarrior Development Studio с бесплатной лицензией для программ, объем которых не превышает 16Kбайт.

M68DEMO908QT4 - демонстрационная плата для МК семейства Nitron (HC908Qx), позволяющая создавать новый код программы на ассемблере или Си, используя бесплатное ПО CodeWarriorTM Development Suite for HC08, отлаживать код в реальном времени и программировать МК.

Cредства  разработки для  микроконтроллеров  фирмы Philips

EPM900 - внутрисхемный эмулятор и параллельный программатор для МК семейства P89LPC9xx Philips. На плате установлен МК P89LPC932, который по своим ресурсам перекрывает другие МК этой серии: P89LPC920/ 921/ 922 / 930/ 931. Для подключения этих микроконтроллеров на плате EPM900 предусмотрен интерфейс с целевой системой или с адаптером для программирования.

PE-ICD900 - внутрисхемный эмулятор/программатор для микроконтроллеров семейства LPC900 Philips.

Cредства  разработки для  микроконтроллеров  фирмы Texas Instruments

MSP-FET430P410 - мощный инструмент для программирования МК MSP430F412 и MSP430F413 с Flash-памятью. Программатор поставляется в сопровождении интегрированной программной среды - "IAR Kickstart", включающей: ассемблер, трассировщик, симулятор, низкоуровневый отладчик и ограниченный по размеру кода Си компилятор.

MSP-PRGS430 - последовательный программатор второго поколения с функцией внутрисхемного программирования МК серии MSP430 FLASH, OTP или UV-EPROM.

ES149 - отладочная плата, позволяющая разработчику быстро освоить возможности микроконтроллера фирмы Texas Instruments MSP430F149. Плату можно подключать к программатору MSP-PRGS430. 

3 Интегрированные среды разработки для микроконтроллеров

     В настоящее время все большую  популярность завоевывают так называемые интегрированные среды разработки (Integrated Development Environment) - совокупность программных  средств, поддерживающая все этапы  разработки программного обеспечения до ее компиляции и отладки, обеспечивающая простое и быстрое взаимодействие с другими инструментальными средствами. Примером может служить интегрированный пакет "Project" (Фирма Фитон) - объединение внутрисхемного эмулятора, программного отладчика-симулятора, компиляторов, текстового редактора, менеджера проектов и программатора в виде единой "интеллектуальной" среды разработки. На сегодняшний день разработаны и поставляются пакеты "Project", поддерживающие разработку и отладку систем на базе микроконтроллеров семейств: 8051, MCS-196, PICmicro, AVR Atmel, MSP430 Texas Instruments, Xemics, Sensory. 

4 Другие средства разработки

Средства  разработки для цифровых сигнальных процессоров (ЦСП)

     Это наиболее сложный и дорогой класс  устройств, что объясняется не только высокой стоимостью самого процессора, но и потребностью в различных периферийных устройствах, без которых возможности ЦСП не будут использованы в разрабатываемой системе с максимальной эффективностью. В качестве периферии могут выступать: различные типы памяти объемом до нескольких мегабайт, аппаратная реализация различных интерфейсов с поддержкой соответствующих протоколов, включая USB и Ethernet, внешние АЦП и ЦАП с различной разрядностью, всевозможные датчики и источники опорных напряжений, стабилизаторы напряжений для питания цифрового ядра ЦСП и аналоговых цепей, и др.

KIT-761119A-LF2407 - автономная плата eZdsp LF2407 DSK, позволяющая разработчику изучить возможности цифрового сигнального процессора TMS320LF2407 фирмы Texas Instruments и определить, отвечает ли он его требованиям. Благодаря встроенной оперативной памяти программ и данных объемом 32Кб возможно решение самого широкого спектра задач. Упрощение разработки кода и сокращение времени отладки обеспечивается символическим ассемблером и оконным отладчиком. Встроенный разъём JTAG обеспечивает подключение к эмуляторам, работающим с другими отладчиками. Все выводы процессора доступны пользователю. Совместимость с C2000 Code Composer от Texas Instruments.

TMDSDSK5416-OE - недорогой стартовый набор для ускорения разработки и отладки приложений на базе цифровых сигнальных процессоров семейства TMS320C54x фирмы Texas Instruments с возможностью подключения дополнительных модулей для расширения функциональных возможностей: конвертеров данных, макетных плат, интерфейсов ввода-вывода и других периферийных устройств. Разработчик может использовать высокую производительность устройства (160MIPS) для реализации таких функций как компрессия и декомпрессия голоса, распознавание голоса, конвертирование текста в речь, обработка факсимильных данных и гашение эха.

TMDX3P761128E - отладочная плата eZdsp LF2812 для разработки и отладки программ пользователя для процессора TMS320LF2812. Встроенные разъём и контроллер JTAG обеспечивает подключение к эмуляторам, работающим с другими отладчиками.

Средства  разработки для других компонентов

     Помимо  средств разработки для микроконтроллеров  и ЦСП существует множество других оценочных и отладочных плат для  новых компонентов ведущих производителей. Например, такие компании как International Rectifier и IXYS большое внимание уделяют сопровождению своих силовых приборов.

IRPLDIM1E - демонстрационная плата балласта на базе м/с драйвера балласта IR21592 и корректора мощности на L6561D. К балласту можно подключить одну лампу типа Т8 мощностью 36Вт. Имеется функция защиты от ошибок с автоматическим рестартом. Диапазон питания балласта ~185-255В 50-60Гц. Коэффициент мощности 0,98. Максимальное выходное напряжение 750В. Время прогрева 1сек с напряжением 220В.

IRDCiP2001C - демонстрационная плата DC/DC-конвертера на основе 4-х фазного ШИМ-контроллера HIP6311 и четырёх ключей с интегрированным драйвером IP2001, позволяющего получить напряжения питания ядра процессора в диапазоне от 1.10V до 1.85V (шаг 0,025В) с токами потребления до 80А без охлаждения. Максимальный КПД - 91,5%, эффективная частота переключения - 2МГц (4х500кГц), входное напряжение от 5В до 12В.