Streszczenie
Emuloanalizator EMA-51 jest profesjonalnym narzędziem wspomagającym uruchamianie sprzętu i oprogramowania struktur mikroprocesorowych zawierających różne w'ersjc mikroproce
sorów rodziny 8051.
W skład tego urządzenia wchodzą wzajemnie synchronizowane: emulator układowy i anali
zator stanów' logicznych. Pozwala to precyzyjnie rejestrować i analizować procesy zachodzące zarówno w mikroprocesorze jak i w sterowanym przez ten mikroprocesor obiekcie.
Abstract
Emulator-Analyzer EMA-51 provides the professional tool to support the development of c and software on the microprocessors’ structures comprising various versions of the microprocessors of the 8051 family.
The apparatus consists of the mutually synchronized in circuit emulator and logic states' analyzer. That gives capability of the precise registration and analysis of the processes in the microprocessor and in the object controlling by this microprocessor.
1. W stęp
Przy' urucham ianiu złożonych urządzeń ze sterowaniem mikroprocesorowym, szczógólnie w przypadku prototypowych struktur wieloprocesorowych, zachodzi ko
nieczność rozwiązywania wielu problemów’ sprzętowo-programowych, trudnych do po
konania bez efektywnych narzędzi wspomagania.
Typowe systemy w spom agania urucham iania urządzeń m ikroprocesorowych są przeznaczone dla urządzeń jednoprocesorowych i nie zaw ierają środków’ do rozwiązy
w ania zagadnień wzajemnej synchronizacji procesów i usuw ania konfliktów czasowych sygnałów.
7 0 A. Kojcmski, L. Naumowski, T. Sinkicwicz
Prczcnlow any cm uloanalizator EMA-51 stanowi kompleksowy zestaw sprzętowo- - program ow ych narzędzi w spom agania do projektow ania i urucham iania w czasie rze
czywistym struktur jedno- i wieloprocesorowych zawierających mikroprocesory' rodziny 8051, pozwalający uw zględnianiać rzeczywiste zależności czasowe występujące przy współpracy tych mikroprocesorów' z obiektam i o zróżnicowanych charakterystykach technicznych.
2. K o n c e p c ja r o z w ią z a n ia
Podstawowymi i najefektywniejszymi urządzeniam i stosowanymi w procesie urucham iania i testowaniu złożonych systemów m ikroprocesorów są emulatory' ukla- dow'c mikroprocesorów' i analizatory stanów' logicznych. M iędzy tymi urządzeniam i um chom ieniow ym i w ystępują zasadnicze różnice. Atraliza tych różnic prowadzi do wniosku, że urządzenia te w zajem nie się dopełniają, a ich jednoczesne użycie podczas u nicham iania umożliwia uzyskanie pełnej informacji o procesach zachodzących w unicham ianych systemach.
Emulatory' układowe um ożliw iają kontrolowanie i obserwację pracy mikroproceso
rów w' urucham ianym systemie. U m ożliw iają także rozpoczęcie i zakończenie wykony
w ania wybranych fragmentów' urucham ianego oprogram owania. Ponadto em ulatory za
pew niają dostęp do rejestrów mikroprocesorów' oraz pamięci i portów urucham ianego systemu. Typowe em ulatory układowe m ają ograniczone możliwości rejestracji proce
sów' zachodzących w urucham ianym urządzeniu poza m ikroprocesoram i. Rejestracja tych przebiegów', zdejmowanych za pom ocą ograniczonej liczby sond, odbywa się wy
łącznie w' takt pracy m agistrali m ikroprocesora em ulacyjnego, a rozpoczęcie i zatrzy
m anie rejestracji je st ograniczone własnościam i układów' punktów' zatrzym ania em ula
torów', dla których wielkościam i wejściowymi są sygnały m agistrali procesora cmulcyj- nego.
W przeciwieństwie do emulatorów, analizatory stanów' logicznych nic m ają żad
nych możliwości oddziaływania na przebieg pracy unicham ianych systemów', um ożli
w iają natom iast rejestrację w różnej skali czasowej przebiegów' cyfrowych występują
cych w dowolnych punktach urucham ianych urządzeń. Zapam iętywanie tych przebie
gów' je st sterowane za pom ocą układów' synchronizacji, dla których wielkościami wejściowymi są również sygnały otrzymywane z dowolnych punktów unreham ianego systemu.
W unicham ianych system ach występuje wyraźny podział na m ikroprocesor (lub gnrpę mikroprocesorów) z pam ięciam i i pozostałe układy logiczne, np. układy we/wy, układy bezpośrednio współdziałające ze sterowanym obiektem itp. Tc dwie różne części system u są zazwyczaj unicham ianc za pom ocą różnych urządzeń: em ulatora i analiza
tora. Jednocześnie działanie m ikroprocesora je st ściśle związane z tym, co dzieje się w pozostałej części systemu. Z lego powodu tylko jednoczesne użycie em ulatora i analiza
tora stanów podczas unicham iania umożliwia uzyskanie pełnej wiedzy o procesach zachodzących w unicham ianych systemach. Celowa je st więc koordynacja działania em ulatora i analizatora, np. poprzez oprogram ow anie umożliwiające równolegle stero
w anie tych urządzeń i obscnvację wyników oraz sprzętową synchronizację ich pracy.
Zbadanie reakcji m ikroprocesora na sygnały zewnętrzne i procesy' zachodzące w układach logicznych urucham ianego systemu wym aga mechanizmów' synchronizacji pracy układów wyzwalania analizatora i pam ięci śladu em ulatora. Także dla zbadania
Emuloanalizator EMA-51
71
reakcji systemu na wykonywane przez m ikroprocesor oprogram ow anie potrzebne są m echanizm y synchronizacji układów startu emulacji i punktów zatrzym ania em ulatora z układam i wyzwalania analizatora.
Procesy zachodzące w układach urucham ianego systemu poza m ikroprocesorem są związane przede wszystkim z otoczeniem urucham ianego systemu i z reguły przebiega
j ą wolniej niż wykonywanie rozkazów' program u przez mikroprocesor. W tych przy
padkach do uzyskania pełnego obrazu pracy' urucham ianego urządzenia potrzebny je st em ulator i działający wolniej analizator. Czasam i w celu znalezienia przyczyn błędnego działania urucham ianego urządzenia niezbędna je st rejestracja przebiegów logicznych z możliwie najw iększą częstotliwością, um ożliw iającą znalezienie wyścigów', hazardów' i szpilkowych zakłóceń.
Niektórzy' producenci sprzętu uruchom ieniowego zaspokajają potrzeby związane z urucham ianiem złożonych systemów’ mikroprocesorowych. Na przykład Hewlett Packard produkuje system uruchom ieniowy HP 64000, w którym uniw ersalny em ulator je st sprzężony z 16-kanalowym analizatorem stanów logicznych. W systemie HP 64000 układy wyzwalania analizatora w spółpracują z systemem punktów zatrzym ania em ula
tora, um ożliw iając korelację aktywności m ikroprocesora z działaniem pozostałej logiki urucham ianych urządzeń.
E m uloanalizator EM A-51 opracowywany w' IM M pozwala tworzyć systemy uruchom ieniow e tego typu. Przy konstruow aniu cm uloanalizato.a EM A-51 wykorzy
stano opracowany wcześniej em ulator układowy EM-51 i analizator stanów logicznych ASL-32. W dotychczasowym wykonaniu urządzenia te ja k o anionom '~_nc moduły sys
temu M SW P-92 są przeznaczone do samodzielnej pracy i nic jest m oż 'we koordyno
w anie ich działania.
E m uloanalizator EMA-51 jest efektywnym profesjonalnym zestawem w spom aga
jącym urucham ianie sprzętu i oprogram owania systemów mikroprocesorowych zawierających m ikrokom putery jcdnoukladow c rodziny 8051. W skład zestawu wchodzi analizator stanów logicznych ASL-32, wykonany w postaci karty rozszerzenia funkcjonalnego kom putera personalnego IBM PC i em ulator układowy EM -51, wykonany w postaci autonom icznego modułu dołączanego do m ikrokom putera sterują
cego przez interfejs RS-232.
O program ow anie sterujące em uloanalizatora EMA-51 działające pod systemem operacyjnym M S Window's je st przyjazne dla użytkownika. Oprogram ow anie charakte
ryzuje wygodny dostęp do rozwijalncgo m enu za pom ocą myszy i zaw iera łatwo dostępny system pomocy (help).
Inform acje dotyczące aktualnego stanu program u wykonywanego przez m ikropro
cesor i wartości wybranych sygnałów' sterowanego obiektu są dostępne w odpowiednich oknach na ekranie m onitora. O kna te m ogą być przesuwane w dowolny obszar ekranu, a ich wymiary m ogą być zm ieniane zależnie od potrzeb.
O program ow anie w ewnętrzne modułów' em uloanalizatora daje możliwość progra
mowego ustalania param etrów pracy, zapewnia szybką transm isję zbiorów' repre
zentujących zawartość pamięci emulacyjnej i efektywną interpretację zleceń wejścio
wych.
7 2 A. Kojemski, L. Naumowski, T. Sinkicwicz
3. Struktura blokowa emuloanalizatora
Strukturę blokow ą em uloanalizatora z dołączonym do niego urucham ianym sys
tem em i kom puterem nadrzędnym przedstawia rys. 1.
Zm odyfikowany em ulator EM -51 i analizator ASL-32 połączone są przewodami sygnałów synchronizacji oraz przewodem sygnału zegara. Dodatkowo w skład zestawoi może wchodzić generator sygnału zegarowego dla em ulatora i analizatora.
P racą em uloanalizatora stenije kom puter nadrzędny typu IBM PC. E m ulator je st połączony z kom puterem poprzez interfejs szeregowy RS-232, natom iast karta analiza
tora je st um ieszczona w obudowie kom putera i dołączona wprost do jego m agistrali wewnętrznej.
W zestawie uruchom ieniowym przeznaczonym do urucham iania urządzeń wielo
procesorowych możliwe je st współdziałanie dwóch lub więcej em ulatorów i analizatora