Математическое и программное обеспечение средств верификации программ микроконтроллерных устройств

• Автор: Худов, Ким Андреевич
• Шифр специальности: 05.13.11
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2006
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 130 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ
ВВЕДЕНИЕ
ГЛАВА 1 СОВРЕМЕННЫЕ СРЕДСТВА РАЗРАБОТКИ И ОТЛАДКИ ПРОГРАММНОГО ОБЕСПЕЧЕНИЯ МИКРОКОНТРОЛЛЕРОВ
Введение.

1.1 Основные этапы проектирования ПО МК

1.2 Средства отладки ПО МК

1.2.1 Аппаратные средства отладки.

1.2.2 Программные средства отладки

1.3 Интегрированные среды проектирования

1.4 Структура современных МК и связь с внешними устройствами

1.4.1 Структура микроконтроллера

1.4.2 Внешние устройства
1.5 Заключение
ГЛАВА 2 ВЕРИФИКАЦИЯ ПРОГРАММ МИКРОКОНТРОЛЛЕРНЫХ УСТРОЙСТВ
Введение
2.1 Общие проблемы верификации
2.2 Особенности ПО МК.
2.3 Особенности верификации программ микроконтроллерных устройств
2.4 Заключение
ГЛАВА 3 МАТЕМАТИЧЕСКОЕ ОПИСАНИЕ МОДЕЛИ ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ ПО МК С ВНЕШНИМИ УСТРОЙСТВАМИ.
Введение.
3.1 Имитация взаимодействия ПО МК с внешними устройствами
3.1.1 Построение концептуальной модели взаимодействия внешних устройств с ПО МК
3.2 Математические модели.
3.2.1 Формальная модель объекта имитации.
3.2.2 Типовые математические схемы.
3.2.3 Предварительная формализация объекта имитации
3.2.4 Разработка модели взаимодействия внешних устройств с ПОМК.
3.2.5 Математическое описание подсхем
0 3.3 Заключение
ГЛАВА 4 ПРОГРАММНОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ КОМПЛЕКСА
Введение
4.1 Программный имитатор внешних устройств
4.1.1 Алгоритм работы ПО комплекса программноматематических средств.
4.2 Программная реализация компонентов комплекса.
Ф 4.3 Заключение.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ


Разработана математическая модель взаимодействия ПО МК с внешними устройствами в целях создания входных воздействий для верификации ПО драйверов МК. На основе результатов диссертационного исследования разработаны программные средства, зарегистрированные в Федеральной службе по интеллектуальной собственности (свидетельство № от ). Результаты проведённых исследований и разработок внедрены в производственный процесс ООО «ВИСАТ-ТЕЛ» и ООО «АРКОМТЕЛ». Разработанные средства могут быть использованы совместно с различными интегрированными средами проектирования при разработке и отладке ПО микроконтроллерных устройств, и в учебном процессе. Основные материалы диссертации опубликованы в шести печатных работах. Диссертационная работа состоит из введения, четырёх глав, заключения, приложения и библиографического списка. Основной текст диссертации изложен на 5 страницах, содержит рисунка, таблиц и библиографический список из 9 наименований. За последние десятилетия быстродействие микроконтроллеров значительно выросло. Большой объем выпуска микросхем подобного класса привел к резкому снижению их стоимости. В результате применение микроконтроллеров, в разработке цифровых устройств, приобрело массовый характер. Развитие электронной техники привело к значительному усложнению программного обеспечения микроконтроллеров. На сегодняшний день программное обеспечение микроконтроллеров характеризуются большим объемом исполняемого кода, наличием собственной операционной системы. Для отладки подобного ПО необходимы более совершенные средства разработки [1, ]. Технология проектирования цифровых устройств на базе МК полностью соответствует принципу неразрывного проектирования и отладки аппаратных и программных средств, принятому в микропроцессорной технике. Это означает, что перед разработчиком возникает задача реализации полного цикла проектирования, начиная от разработки алгоритма функционирования и заканчивая комплексными испытаниями в составе изделия [, 0]. Сложившаяся к настоящему времени методология проектирования микроконтроллерных устройств изображена, в виде схемы на рис. Рис. Основные этапы разработки цифровых устройств на базе МК. В техническом задании формулируются требования к устройству с точки зрения функциональности. Она включает в себя описания форматов данных, как на входе, так и на выходе, а также внешние условия. Этап разработки алгоритма управления является наиболее ответственным, поскольку некоторые ошибки данного этапа обычно обнаруживаются только при испытаниях законченного изделия и приводят к необходимости дорогостоящей переработки всего устройства. В части программного обеспечения определяются состав и связи программных модулей, язык программирования. На этом же этапе осуществляется выбор средств проектирования и отладки. При локализации ошибки происходит её последующее исправление. Процесс отладки неразрывно связан с понятием верификации. Спецификацией программы называется набор требований к ней. Не соответствие программы предъявляемых к ней требований означает, что в программе или в алгоритме содержится ошибка, которая должна быть локализована. Для отладки ПО МК необходимы инструментальные средства, которые делятся на два класса: программные и аппаратные [, , , ]. На сегодняшний день аппаратные средства отладки представлены широким спектром устройств, различных производителей. Внутрисхемный эмулятор - приставка представляет собой плату, содержащую аппаратный имитатор отлаживаемого элемента и дополнительное устройство управления имитатором. При его использовании, из отлаживаемой системы изымается проектируемый элемент и на его место подключается эмулятор - приставка. Схема включения приставки эмулятора при отладки показана на рис. Рис. Схема включения приставки эмулятора. Внутрикристальная отладка осуществляется без извлечения процессора из системы с целью непосредственного контроля над процессом выполнения. Инструменты внутрикристальной отладки включают в себя внутрисхемный эмулятор, обеспечивающий связь между управляющим компьютера и процессором. Внутрикристальный эмулятор является элементом внутренней периферии и содержащий логику отладки процессора.