Дмитриев Универсалный лабораторный стенд. Инструменталные средства проектирования и отладки 2009

ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ РФ

МОСКОВСКИЙ ИНЖЕНЕРНО-ФИЗИЧЕСКИЙ ИНСТИТУТ (ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ)

УНИВЕРСАЛЬНЫЙ ЛАБОРАТОРНЫЙ СТЕНД. ИНСТРУМЕНТАЛЬНЫЕ СРЕДСТВА ПРОЕКТИРОВАНИЯ И ОТЛАДКИ

МОСКВА 2009

ББК 32.973.26-02я7 УДК 004.382.4(075) Д 53

Универсальный лабораторный стенд. Инструментальные средства проектирования и отладки: Учебное пособие. /Дмитриев Н.А., Ёхин М.Н., Ковригин Б.Н., Павлов М.Ю./ – М.:

МИФИ, 2009. – 80 с.

В пособии излагается методика работы со стандартными и оригинальными инструментальными средствами разработки и отладки программ для микроконтроллеров. Рассматривается порядок работы со средствами отладки микропрограмм устройств, реализованных на схемах программируемой логики (ПЛИС). Представленные инструментальные средства поддерживают полный цикл разработки программных и аппаратных средств, включая отладку на программных моделях и на реальной аппаратуре.

Учебное пособие предназначено для обеспечения лабораторных практикумов и курсового проектирования по курсам «Микропроцессорные системы», «Организация систем» специальности 2301.01 «Вычислительные машины, комплексы, системы и сети».

Рецензент А.Л. Зорин

Утверждено редсоветом института в качестве учебного пособия.

ISBN 978-5-7262-1130-5 © Московский инженерно-физический институт (государственный университет), 2009

Редактор Е.Н. Кочубей

Оригинал-макет изготовлен С.В. Тялиной

Подписано в печать 10.04.2009. Формат 60×84 1/16. Уч.-изд. л. 5,0. Печ. л. 5,0. Тираж 000 экз. Изд. № 000. Заказ №

Московский инженерно-физический институт (государственный университет). 115409, Москва, Каширское ш., 31

2

	О Г Л А В Л Е Н И Е
1.	ИНТЕГРИРОВАННЫЕ СРЕДЫ РАЗРАБОТКИ
	И ОТЛАДКИ ПРОГРАММ МИКРОКОНТРОЛЛЕРА.........................	6
	1.1. Интегрированная среда разработки программ µVision ..........	7
	1.1.1. Создание нового проекта ...............................................	8
	1.1.2. Открытие проекта..........................................................	13
	1.1.3. Формирование исходного кода
	пользовательской программы......................................	14
	1.2. Программный симулятор dScope ...........................................	16
	1.2.1. Открытие пользовательской программы
	в симуляторе dScope ....................................................	18
	1.2.2. Отладка пользовательской программы ......................	20
	1.2.3. Работа с периферийными устройствами....................	22
2.	ПОДСИСТЕМA «МОНИТОР-ОТЛАДЧИК»
	ДЛЯ ОТЛАДКИ ПРОГРАММ МИКРОКОНТРОЛЛЕРА ..................	26
2.1. Вход в подсистему«МОНИТОР-ОТЛАДЧИК» .............................		27
	2.2. Открытие пользовательской программы...............................	28
	2.3. Загрузка и отладка пользовательской программы...............	30
	2.4. «Основной» режим..................................................................	31
	2.4.1. Загрузка абсолютного кода пользовательской
	программы......................................................................	31
	2.4.2. Запуск пользовательской программы..........................	33
	2.5. Режим «Останов в КТ»............................................................	33
	2.5.1. Установка контрольных точек......................................	35
	2.5.2. Запуск пользовательской программы
	в режиме «Останов в КТ» .............................................	36
	2.5.3. Шаг к следующей контрольной точке..........................	37
	2.5.4. Окно регистров «Registers»..........................................	39
	2.5.5. Окна отображения периферийных устройств.............	41
	2.6. Режим «Трассировка».............................................................	44
	2.6.1. Установка адресов трассируемых переменных.........	45
	2.6.2. Запуск программы в режиме «Трассировка»..............	46
	2.6.3. Таблица трассировки в окне «Trace Table» ................	47
	2.7. Работа с внешней памятью данных (ВПД)............................	49
	2.7.1. Просмотр содержимого ВПД........................................	49
	2.7.2. Открытие файла ВПД ...................................................	50
	2.7.3. Загрузка файла в ВПД..................................................	51

3

2.7.4. Редактирование содержимого ВПД
в окне «Data Memory» ...................................................	52
2.7.5. Сохранение содержимого окна....................................	53
2.7.6. Загрузка в ВПД содержимого окна...............................	54
2.7.7. Сброс содержимого окна Data Memory .......................	55
3. ПОДСИСТЕМА ОТЛАДКИ ЦИФРОВЫХ УСТРОЙСТВ
«ОТЛАДЧИК» ...................................................................................	56
3.1. Подключение к проекту макроэлемента CHECKER..............	57
3.2. Задание имен сигналов в окне Отладчика ............................	59
3.3. Отладка проекта.......................................................................	67

4

Список сокращений

ПЛИС –		программируемая логическая интегральная схема
МК	–	микроконтроллер
УЛС	–	универсальный лабораторный стенд
МПС	–	микропроцессорная система
ПЗУ	–	постоянное запоминающее устройство
ВПД	–	внешняя память данных
ЖКИ	–	жидкокристаллический индикатор
КТ	–	контрольная точка
АРМ	–	автоматизированное рабочее место
АЛУ	–	арифметико-логическое устройство

5

1.ИНТЕГРИРОВАННЫЕ СРЕДЫ РАЗРАБОТКИ И ОТЛАДКИ ПРОГРАММ МИКРОКОНТРОЛЛЕРА

В данном разделе приводится описание основных приемов разработки и отладки программ для микроконтроллера (МК) PCF80C552 универсального лабораторного стенда (УЛС) в интегрированных средах µVision и dScope. В состав программного обеспечения УЛС входит их демонстрационная (Eval) версия. Изложение основных этапов работы ведется на примере разработки и отладки отдельного программного модуля, создаваемого с использованием языка ассемблера А51. Это обусловлено тем, что разработка и отладка именно такого модуля является, во-первых, одной из типовых задач проектирования микропроцессорной системы (МПС) и, во-вторых, определяет основное содержание практикума по курсу «МПС», читаемого на кафедре.

Общая схема работы в данных средах выглядит следующим образом. На начальном этапе в среде µVision создается новый проект, которому соответствует файл с расширением *.PRJ. При последующей работе с проектом он открывается путем указания его имени. Затем в интегрированном текстовом редакторе на языке А51 составляется исходный текст программы. Файл с этой программой должен иметь имя созданного проекта и расширение *.A51. Размер текстового файла не должен превышать 16 кбайт. Затем файл с программой включается в состав проекта. В общем случае проект может состоять не более чем из 5 отдельных программных модулей. Далее выполняется ассемблирование и компоновка с получением абсолютного кода программы. При выявлении синтаксических ошибок ассемблер указывает их местоположение в исходном тексте выделением соответствующих строк полосой зеленого цвета. При ассемблировании и компоновке генерируется стандартный файл с абсолютным кодом программы в формате Intel HEX. Размер абсолютного кода программы не должен превышать 2 кбайт. После устранения синтаксических ошибок в тексте программы переходят к ее отладке в симуляторе dScope. Основные приемы работы в симуляторе предполагают пошаговое или с остановом в контрольных точках выполнение программы. При этом

6

формируется трасса программы, а промежуточные состояния ячеек памяти и регистров МК могут просматриваться и модифицироваться в окнах отладочной среды.

После работы в dScope переходят к отладке программы на прототипе проектируемой МПС. Во втором разделе данного пособия будет рассмотрен порядок выполнения отладки программы на УЛС с использованием эмулятора ПЗУ и программных средств «мони- тора-отладчика».

Все перечисленные этапы составляют полный цикл проектирования программного обеспечения МПС.

1.1.Интегрированная среда разработки программ

µVision

Среда разработки µVision является Windows приложением. После его запуска на экране монитора открывается главное окно «µVision/51 evaluation». Состав и назначение элементов строки меню и панели инструментов главного окна этой среды показаны на рис. 1.1.

Рис. 1.1. Главное окно среды разработки µVision

7

1.1.1. Создание нового проекта

Для входа в интегрированную среду проектирования и отладки

необходимо на рабочем столе выбрать пиктограмму и дважды щелкнуть левой кнопкой мыши. При создании нового проекта необходимо, как показано на рис. 1.2, в меню-вкладке «Project» главного окна выбрать опцию «New Project».

Рис. 1.2. Выбор опции «New Project» при создании нового проекта

После чего откроется окно «Create New Project» для создания нового проекта (рис. 1.3).

Рис. 1.3. Пример окна для создания нового проекта

8

В поле «File name» вводится имя нового проекта, которое не должно превышать 8 символов латинского алфавита. В полях «Folders» и «Drives» выбирается локальный диск и папка для хранения всех файлов данного проекта. В поле «List files of type» должен быть указан тип [*.prj].

После заполнения всех полей и нажатия кнопки «OK», откроется окно «Project» c указанием имени и местоположения созданного файла проекта для редактирования проекта. Пример такого окна представлен на рис. 1.4.

Рис. 1.4. Окно для редактирования проекта

В контексте оговоренных выше ограничений на структуру разрабатываемой программы целью редактирования проекта с использованием данного окна является подключение к проекту текстового файла с отдельным ассемблерным модулем. Так как на данном этапе такой файл еще отсутствует, то следует просто закрыть данное окно путем нажатия кнопки «Cancel».

После этого появление в заглавной строке главного окна имени проекта позволяет убедиться в правильности его создания. Пример данной ситуации приведен на рис. 1.5.

Далее во вкладке «File» выбираем опцию «New» (рис. 1.6) для вызова встроенного текстового редактора, в котором формируется исходный текст программного модуля.

9

Рис. 1.5. Заглавная строка главного окна с именем нового проекта

Рис. 1.6. Выбор опции «New» на вкладке «File»

После ввода текста программного модуля он должен быть сохранен в файле с именем, аналогичным имени проекта, и с расширением *.А51. Для этого на вкладке «File» выбираем опцию «Save As» (рис. 1.7).

Рис. 1.7. Выбор опции для сохранения файла

В появившемся окне «Save As» (рис. 1.8) в поле «Save file as type» выбираем опцию «Assembly Source (*.a51)» для присвоения созданному файлу требуемого расширения. Далее в поле «File name» указываем требуемое имя файла. В полях «Drives» и «Folders» для сохранения файла выбираем папку, в которой ранее был сохранен файл проекта.

10