Средства поддержки отладки.

Каждый современный микроконтроллер (МК) имеет встроенные средства отладки, которые обеспечивают «неразрушающую» внутрисхемную отладку в режиме реального времени с использованием МК, установленного в конечное изделие. В мощных микроконтроллерах имеющих интерфейс JTAG доступ к встроенным средствам отладки осуществляется через него. В более простых прибора используются упрощённые (обычно фирменные) интерфейсы. Рассмотрим для примера средства отладки фирмы Silicon Laboratories, которые поддерживают проверку и модификацию памяти и регистров, расстановку точек останова, пошаговую отладку. При этом не требуется никаких специальных дополнительных ОЗУ, памяти программ  или каналов связи. Во время отладки все цифровые и аналоговые периферийные модули не отключаются и работают корректно (остаются в режиме синхронизации). При остановке МК в точке останова или при пошаговой отладке сторожевой таймер отключается. Компания Silicon Laboratories, широко известная своей продукцией в области создания микросистем со "смешанными сигналами" - так в последнее время стало модно называть интеллектуальные микросхемы, например, микроконтроллеры, имеющие большое количество аналоговых подсистем. Основанная в 1996 году компания SILABS за короткое время выпустила большое количество специализированных микроконтроллеров, оснащённых развитой специализированной высокочастотной аналоговой периферией. Эти изделия предназначены для создания простых приёмопередатчиков GSM/GPRS, синтезаторов частот и т.п. Для взаимодействия между средствами отладки МК и персональным компьютером служит DEBUGADPTR1-USB, показанный на Рис. 13.5.

Рис. 13.5. JTAG - адаптер с интерфейсом USB.

Этот адаптер служит для отладки и внутрисхемного программирования всех микроконтроллеров SILABS. Имеется также ранее разработанный ЕС2 - блок-преобразователь (адаптер) RS-232/JTAG. Адаптер реализован в компактном исполнении, USB разъем предназначен для подключения к компьютеру, а десятипиновый разъем предназначен для соединения с целевой платой. Данный адаптер поддерживает оба интерфейса JTAG и С2, применяемые в контроллерах фирмы SILABS. В случае необходимости питание целевой платы осуществляется через DEBUGADPTR1-USB.

Программные средства разработки (интегрированная среда разработки SiLabs IDE, которая содержит отладчик и встроенный ассемблер стандарта 8051, Flash programming и другие) производства компании SiLabs распространяются бесплатно и доступны для скачивания на сайте производителя. В среду разработки интегрируются и трансляторы с языка Си+, обеспечивающие отладку на уровне имён переменных и процедур. Такие трансляторы могут быть как платными (в комплект входит демонстрационная версия с ограничением объёма полученного кода до 4К байт), так и бесплатными в том числе с открытым исходным кодом. Как видно на рис. 5.7 на экран персонального компьютера при работе с встроенными средствами отладки через SiLabs IDE выводится много информации полезной при анализе поведения микроконтроллерной системы.

Рис. 13.6. Интегрированная среда разработки SiLabs IDE.

Давайте возьмем в руки плату любого современного электронного устройства
Что мы видим? Микросхемы в корпусах TQFP и QFN, пассивные элементы в 0805 и 0603, кварцы в корпусе 10 - все крайне компактное и миниатюрное.

- А это что у Вас такое огромное?

- А это у нас разъем для внутрисхемного программирования!

Если Вы хотите миниатюрности во всем - обратите внимание на шлейф для внутрисхемного программирования ТС2030-МСР, показанный на рис. 5.8. Данный шлейф будет полезен для фирм любого масштаба, будь то 10 или 10'ООО изделий в месяц, потому что ответный разъем для него стоит ровно ноль гривен, занимает минимально-возможную площадь и обеспечивает наименьшее переходное сопротивление и емкость! Шлейф имеет пластиковые фиксаторы - такой шлейф удобен как для программирования, так и для отладки (когда необходим постоянный контакт с микроконтроллером), но откусив «лишние» пластиковые фиксаторы получите ни с чем не сравнимую миниатюрность («безногий» вариант идеально подходит для внутрисхемного программирования на производстве).

Рис. 13.7. Шлейф для внутрисхемного программирования ТС2030-МСР.

Если в Вашем распоряжении есть подобная система отладки для микроконтроллеров, использованных в обслуживаемом Вами оборудовании, Вы можете, написав простейшие тестовые программы, добиться появления на выводах ИС микроконтроллера любых заданным Вами сигналов. Это позволит проверить все остальные элементы устройства на базе микроконтроллера с помощью осциллографа или даже тестера. Прежде чем начать эксперименты надо убедиться в наличии файла с рабочей прошивкой (программой) микроконтроллера, которую необходимо восстановить после опытов, чтобы устройство вновь заработало. При наличии не только прошивки (двоичных кодов) но и исходного текста рабочей программы, полезно с помощью средств отладки проанализировать её функционирование. Это не только позволит устранить любой дефект, но и, возможно, подскажет решение на подобной базе других стоящих перед Вами задач.

Для проведения ремонтных работ, требующих монтажа/демонтажа электронных компонентов, включая и планарные, потребуется специальная термовоздушная паяльная станция (фен + паяльник). Пример такой станции показан на рис. 5.9. Lukey 852D+ – это универсальная и не дорогая термовоздушная паяльная станция (термофен + паяльник) для SMD (SMT) монтажа. Lukey 852D+ – самая популярная и востребованная паяльная система на отечественном рынке. За счет своей простоты и неприхотливости, может использоваться в самых неблагоприятных условиях. По своим техническим характеристиками и ценовому уровню станция наиболее соответствует задачам ремонта, прежде всего портативной электроники (мобильные телефоны, видеокамеры и т.п.), бытовой техники, для макетирования и разработки. В отличии от моделей 702, 868 и 898, в качестве нагнетателя воздуха используется диафрагменный насос. Поток воздуха прямолинейный.

· Один цифровой индикатор позволяет отображать заданную и реальную температуры воздушного потока термофена, а второй заданную и реальную температуру жала паяльника.

· Показания снимаются с точечных термопар, установленных непосредственно у выходного отверстия термофена и нагревателя паяльника.

· Обратная связь по температуре. Термодатчик отслеживает изменения, а микроконтроллер ATMEL стабилизирует температуру на выходе фена.

Рис. 13.8 Паяльная станция Lukey 852D+. ● Температура, указываемая на табло,

соответствует реальной температуре на выходе.

· Уникальная система охлаждения. После отключения термофена, система автоматически переходит в состояние охлаждения, и холодный воздух обдувает нагревательный элемент до момента, пока его температура не достигнет 50°C.

· Быстрое достижение и поддержка температуры, автоматическое запоминание последних значений температуры паяльника и температуры воздуха.

· Цифровая индикация фактической температуры потока горячего воздуха позволяет достичь наименьшей погрешности при работе, дискретность 1°C.

· Надежный нагревательный элемент фена.

· Широкий диапазон рабочих температур позволят применять данное устройство в самых разнообразных условиях. Кроме, непосредственно, пайки различных компонентов, возможны следующие операции: формирование и спаивание пластиковых труб, термоусаживание, моделирование пластиковых деталей, сваривание поливинилхлоридных деталей.

· Керамический нагревательный элемент паяльника позволяет избежать поражения электронных компонентов напряжением, которое могло бы образоваться на жале при использовании обычного (металлического) нагревательного элемента.

В паяльнике используются жала, которые совместимы со многими паяльными системами, такими как HAKKO, XYTRONIC, AOYUE. Рекомендуем использовать жала AOYUE серии T. Например: жало для паяльника AOYUE T-4CF или AOYUE T-K. Такая форма жала очень удобна для очистки, с помощью ленты-оплетки, BGA-микросхем от припоя. Стандартный диаметр сопла фена Lukey 852D+ позволяет использовать насадки большинства производителей, в частности, насадки от AOYUE.

Такое оборудование раньше относилось к классу профессионального, и стоило довольно дорого. Сейчас появилось ряд вполне доступных предложений, например приборы показанные на рис. 13.5 и рис. 13.8 стоят $45 и $80 соответственно.