Разработка и отладка аппаратных средств.

Этап разработки программного обеспечения (ПО) для МКС является очень ответственным и трудоемким. МК представляет собой стандартную, относительно недорогую микросхему, конкретное назначение которой определяет пользователь с помощью ПО. Высокие функционально-логические возможности МК резко понижают стоимость конечного изделия (МКС) в пересчете на выполняемую функцию, что в конечном итоге и обеспечивает достижение высоких технико-экономических показателей изделий на МК.Все многообразие программ, используемых в микропроцессорных системах, принято делить на два вида: системные и прикладные. Системные программы служат для управления ресурсами МПС. Примером системной программы является операционная система персонального компьютера, которая осуществляет планирование работой процессора, управл-е памятью и периферийными устройствами, управление данными и библиотеками программ, интерфейс с пользователем. Прикладные програ-ы создаются пользователем или для пользова-ля и опред-ся требован-ми конкретного применения. В микроконтроллерных системах доля системных программ обычно очень мала, а часто они вообще отсутст-т. Поэтому главной задачей разработки ПО для МКС является создание прикладных программ. Разработка прикладных программ для МКС включает в себя следующие крупные этапы, характерные для разработки любых программных средств: 1.точную постановку решаемой задачи и определение функциональных спецификаций; 2.разделение задачи на части и алгоритмизацию каждой из них – так называемое проектирование программы; 3.собственно программирование (кодирование); проверку и отладку программы. Разработка функциональных спецификаций.Общие спецификации обычно в себя включают: четкое описание задачи, решаемой системой; список аппаратных средств и внешних сигналов; описание связей программных модулей; описание функционирования системы с упором на интерфейс с внешними устрой-ствами; инструкцию для пользователей с описанием входных и выходных данных, реакций на особые случаи и т.п. Разделение задачи на части и алгоритмизация.Программная реализация каждой из частей называется блоком или модулем. Основные блоки выделяются из функциональных спецификаций и содержат: управляющий блок (основную программу), блоки интерфейса с внешними устройствами, блоки реакций на прерывание, блоки разнообразного преобразования данных. Особое внимание уделяется организации ввода/вывода. Большое значение имеет правильная организация структуры данных. Следует задать и описать форматы входа и выхода, промежуточных и окончательных результатов, возможные варианты упаковки данных, выбрать способы размещения данных в памяти. После выделения функциональных блоков разрабатываются алгоритмы их работы с ориентацией на выбранный МК. Кодирование.Преобразование блок-схемы алгоритма программы в операторы некоторого языка, воспринимаемого микроконтроллером, традиционно называют программированием или по другому данный этап стали называть кодированием. Результатом кодирования является входная программа, или входной код. В зависимости от возможностей дальнейшего преобразования входных программ кодирование может вестись на машинно-ориентированном языке Ассемблер или языке высокого уровня. Для преобразования текста программы с языка Си в машинные коды МК используются специальные компьютерные программы, называемые компиляторами. Кроме компиляторов необходимы програм-ы-компоновщ-и для связи программных модулей, а также программы-библиотекари, которые содержат наборы готовых программ. Проверка и отладка.Тесно связанные друг с другом проверка и отладка программы заключается в локализации и удалении из программы ошибок. Программные средства поддержки проектирования и отладки ПО.В процессе разработки и отладки ПО используют следующие программные средства:  ассемблеры, компиляторы;  симуля-ы;  отладчики. Симуляторы (Simulators) – это программно-логические модели мк, используемые при отладке программ. Они редко поставляются в виде отдельных средств поддержки программирования. Обычно они входят в состав отладчиков.

Отладчики (Debuggers) реализует различные режимы выполнения транслируемой программы, позволяет производить просмотр и коррекцию регистров и ячеек памяти и т.д. Для проверки и отладки ПО обычно используются так называемые программные симуляторы (имитаторы). Они представляют собой программно-логическую модель МК на персональном компьютере. Симуляторы позволяют загрузить файл объектного кода разработанной программы в память МК и исполнить любой ее фрагмент, наблюдая за изменением любого программно доступного ресурса МК.

Поэтому с помощью симулятора можно проверить правильность исполнения микроконтроллером программы управления, но нельзя проверить работоспособность аппаратной части проектируемой МКС. Трассировка и ее результат в виде зарегистрированных данных является очень эффективным средством для обнаружения и анализа причин ошибок при выполнении программы. Большое значение для отладки ПО имеет наличие и использование функции останова (прерывание симуляции). Останов – это прерывание программы, выполняющейся с реальным быстродействием. Пошаговый режим, трассировка и остановы по контрольным точкам позволяют постепенно охватывать и вводить в работу все большую часть программного обеспечения МКС.