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

В данном параграфе мы рассмотрим режимы отладки, которыми может воспользоваться начинающий разработчик микропроцессорных систем, используя для своих экспериментов специальную плату отладки M68912B32EVB. Установленный на плате МК MC68HC912B32 работает в однокристальном режиме. Возможен перевод МК в расширенный режим работы. Для этого на плате имеются переключатели и разъемы системной шины для подключения внешних элементов. Однако в процессе выполнения учебных задач эта операция вряд ли будет необходима. Объем учебных примеров таков, что программы могут быть размещены во внутренней памяти МК отладочной платы.

Плата отладки M68912B32EVB позволяет реализовать четыре различных режима отладки, каждый из которых назначается посредством определенной конфигурации переключателей режимов:

• Режим EVB. В этом режиме реализуется работа под управлением резидентного монитора отладки D-Bug12. Аппаратные средства отладочной платы выполнены таким образом, что сразу после включения запустится программа, которая размещается во Flash ПЗУ МК. В заводском исполнении в эту область памяти помещается программа монитора отладки D-Bug12. Если же пользователь вместо программы монитора записал коды программы пользователя, то начнет исполняться последняя. Однако чтобы не потерять коды программы монитора, неопытному пользователю не следует перепрограммировать область Flash ПЗУ. Записанный в памяти МК монитор отладки D-Bug12 содержит в себе простую, но полнофункциональную среду отладки, которая позволяет загрузить в память МК небольшие программы и протестировать их работоспособность.

• Режим JUMP EE. В этом режиме исполняется программа, загруженная с адреса $D000 в область памяти EEPROM. Поскольку область памяти EEPROM ограничена 768 байтами, то исполняемый в реальном времени фрагмент программы должен быть очень коротким. Такой режим пригоден для лабораторных испытаний функционирования в реальном времени отдельных фрагментов разрабатываемой прикладной программы.

• Режим POD. В этом режиме аппаратные средства отладочной платы M68912B32EVB используются в качестве интерфейса между последовательным портом персонального компьютера и отладочным портом модуля отладки BDM другого микроконтроллера, установленного на другой отладочной плате (можно использовать вторую плату M68912B32EVB, как показано в гл.3), или на плате собственной разработки. При этом этот другой МК будет находиться в режиме внутрисхемной отладки под управлением встроенного в МК модуля BDM. В этом внутрисхемной отладки возможно реализовать все этапы отладки, начиная с записи программы во Flash память МК (программирование) и заканчивая испытаниями прикладной программы в реальном времени на объекте управления. Для взаимодействия с отлаживаемым МК следует использовать один из пакетов программного обеспечения, рассмотренных в гл. 3.

• Режим BOOTLOAD. Этот режим предназначен для занесения программы во Flash или EEPROM память микроконтроллера MC68HC912B32, установленного на отладочной плате.

Так же, как и любая другая современная ИС, один и тот же микроконтроллер семейства 68HC12/HCS12 может быть доступен в нескольких типах корпусов. Мы рассмотрим МК MC68HC912B32 в 80 и выводном корпусе типа QFP (Quart Flat Pack). Назначение выводов корпуса приведено на рис. 4.6. При инсталляции МК в конкретное устройство и при проектировании аппаратных средств, все множество выводов МК может быть разделено на три группы:

Рис. 4.6.Цоколевка корпуса микроконтроллера MC68HC912B32

• Выводы для подключения напряжения питания и опорного напряжения модуля АЦП. Имена выводов этой группы начинаются с буквы V. Например: VDD, VSS и т.д.

• Выводы портов ввода/вывода. Имена выводов этой группы начинаются с буквы P. Например: PA0, PB5 и т.д. Следующие за буквой P символы обозначают имя и номер линии порта: PORTA, линия 0 и PORTB, линия 5.

• Дополнительные выводы. Эти выводы используются для подключения дополнительных логических и нелогических сигналов, которые обеспечивают функционирование аппаратных средств микроконтроллера. Например, выводы XTAL и EXTAL используются для активизации системы тактирования МК.

Многие из выводов МК могут обладать второй, и даже третьей, так называемой альтернативной функцией. О том, как активизировать эти дополнительные функции, мы поговорим во второй части данной главы.

Представьте себе пульт управления большим технологическим комплексом, состоящим из многих технологических установок. Это может быть завод по производству молочных продуктов или цех раскройки одежды. Каждая технологическая установка этого комплекса, которая выполняет свойственную только ей функцию, может быть запущена в работу или остановлена посредством переключателей на панели управления. Пульт управления позволяет также увидеть текущее состояние каждой технологической установки посредством лампочек на его панели.

Рис. 4.7. «Пульт» управления МК семейства HC12

Блок регистров специальных функций микроконтроллера по реализуемым функциям очень похож на пульт управления. Каждый регистр осуществляет управление или отображает состояние того периферийного модуля МК, к которому он отнесен в техническом описании. Часть битов регистров специальных функций может быть сопоставлена с переключателями: установка бита в 1 разрешает реализацию какой либо функции периферийного модуля, сброс в 0 — прекращает исполнение этой функции. Другая часть битов регистров аналогична индикаторам состояния: установка 1 свидетельствует о завершении выполнения назначенной функции, пребывание в 0 свидетельствует о том, что процесс еще не завершился.

Регистры специальных функций МК семейства 68HC12/HCS12 объединены в блок, который размещается в адресном пространстве памяти МК. Доступ к каждому из 512 регистров блока осуществляется теми же командами центрального процессора, что и к ячейкам памяти. Никакого различия с точки зрения программного обслуживания между регистрами специальных функций и ячейками ОЗУ не существует. Исключение составляют лишь регистры конфигурации и другие, так называемые защищенные регистры, состояние которых невозможно изменить в произвольный момент исполнения прикладной программы.

В момент начального запуска, когда МК находится в состоянии сброса, в каждый регистр специальных функций записывается определенное в техническом описании значение. Начальные состояния регистров специальных функций обычно таковы, что функции соответствующего периферийного модуля отключены. Это очень удобно как с точки зрения потребления энергии микроконтроллером, так и с точки зрения программиста, составляющего прикладную программу управления. Если при запуске большинство периферийных модулей не работает, то МК потребляет минимальную энергию. Далее будут активизированы только те модули, которые потребуются для выполнения управляющего алгоритма. Остальные модули останутся не задействованными, что обеспечит минимизацию энергии потребления в процессе функционирования конечного устройства. При составлении программы управления МК сначала предстает перед разработчиком в минимальной конфигурации, когда большинство периферийных модулей как бы не существует. Таким МК легко управлять, поэтому ошибок в прикладной программе будет меньше. По мере реализации программы управления разработчик активизирует работу только тех модулей, которые ему потребуются. Поэтому ему не придется думать о программном обслуживании не задействованных при реализации алгоритма периферийных модулей.