Средства разработки и отладки микропроцессорных систем

В процессе разработки и отладки микропроцессорных систем используются следующие программные средства:

ассемблеры, компиляторы;

симуляторы (программно-логические модели);

отладчики, редакторы связей (компоновщики, загрузчики).

В современных комплексах проектирования/отладки систем эти средства обычно работают совместно, в составе интегрированной среды (оболочки) программирования.

Особенно сложные задачи приходится решать при программировании управляющих систем, работающих в реальном масштабе времени. В этом случае разработчик должен использовать какую-либо из имеющихся операционных систем реального времени (ОСРВ) или создавать собственные программы-мониторы реального времени с помощью указанных выше средств программирования. В составе многих ОСРВ имеются средства поддержки программирования, которые могут использоваться при проектировании/отладке системы.

В настоящее время программирование и отладка чаще всего выполняются с помощью интегрированной среды развития или средств ОСРВ. Программирование производится обычно с помощью кросс-средств, инсталлированных на инструментальном компьютере с мощной операционной системой. В качестве инструментальных компьютеров используются персональные компьютеры или рабочие станции. Операционными системами этих компьютеров служат различные версии Windows и UNIX (Solaris, AIX, ULTRIX и др.).

Язык Ассемблера очень часто применяется при программировании микропроцессорных и микроконтроллерных систем, так как его использование обеспечивает существенное уменьшение объема памяти программ и времени выполнения программных модулей (до 20-50%). В качестве языков высокого уровня чаще всего используются С, С++. Некоторыми фирмами поставляются также компиляторы для языков FORTRAN, Modula-2, Ada, Pascal. Все эти компиляторы обеспечивают также программирование на языке Ассемблера. Большинство из них содержат компоновщики для связи программных модулей, библиотеки функций. Многие компиляторы по указанию разработчика могут оптимизировать процесс трансляции исходного текста с целью получения объектного кода с минимальным объемом или минимальным временем выполнения программы. Такие компиляторы называются оптимизирующими.

Симуляторы (программно-логические модели) микропроцессоров и микроконтроллеров, используемые при отладке программ, редко поставляются в виде отдельных средств поддержки программирования. Обычно они входят в состав отладчиков.

Отладчики являются основным инструментом разработчика программного обеспечения, без которого практически невозможно получить работоспособные объектные модули рабочей программы. Отладчик реализует различные режимы выполнения транслированной программы – пошаговый или с остановами в контрольных точках, позволяет производить просмотр и коррекцию содержимого регистров и ячеек памяти, обеспечивает в точке останова контроль выполнения предыдущих шагов программы (просмотр трассы), дисассемблирование команд. Отладчик воспринимает программу на уровне исходного кода или в символическом виде, с использованием введенных разработчиком имен и меток. Символические отладчики являются наиболее удобным средством отладки, так как они представляют и воспринимают информацию в наиболее наглядной и удобной для программиста форме.