[發明專利]一種微控制器實時數據傳送裝置及方法

無效

• 申請號: 201310254554.X
• 申請日: 2013-06-24
• 公開（公告）號: CN103336752A
• 公開（公告）日: 2013-10-02
• 發明（設計）人: 孫雷;章偉康;馬亮
• 申請（專利權）人: 上海太陽能電池研究與發展中心
• 主分類號: G06F13/28
• 分類號: G06F13/28
• 代理公司: 上海智信專利代理有限公司 31002
• 代理人: 朱水平

技術領域

本發明涉及一種用于嵌入式系統的軟件開發調試的數據傳送裝置及方法。

背景技術

嵌入式系統目前在社會經濟各個領域有著廣泛的應用，微控制器通常是嵌入式系統的核心部件，常見的微控制器有PIC系列、MSP430系列、基于ARM（Advanced?RISC?Machines）構架的微控制器、融合了DSP（Digital?Signal?Processing）的微控制器等等。在嵌入式系統的研發中，軟件的開發占有越來越重要的地位，而在軟件開發中，調試是十分關鍵的步驟。對微控制器常用的調試方式有：指令集模擬器、駐留監控軟件、JTAG仿真器和在線仿真器。指令集模擬器可讓用戶在計算機上完成部分簡單的調試，但由于指令集模擬器與真實的微控制器硬件環境相差很大，因此用戶還需在真實硬件環境下完成進一步的開發調試。駐留監控軟件是一段運行在目標微控制器上的程序，通過以太網口、并行端口、串行端口等通訊端口與集成開發環境中的調試軟件進行交互，可以完成一般的調試任務；駐留監控軟件不需要任何其他的硬件調試和仿真設備，但對目標微控制器硬件設備的要求較高，同時它占用目標微控制器上的一部分資源，不能對程序的全速運行進行完全仿真。JTAG仿真器通過微控制器芯片的JTAG邊界掃描口與微控制器內核進行通信，無需目標微控制器的存儲器和任何端口；集成開發環境配合JTAG仿真器價格便宜，連接方便，是目前采用最多的一種調試方式。在線仿真器使用仿真頭完全取代目標系統上的微控制器內核，提供更加深入的調試功能，但這類仿真器設計復雜，價格比較昂貴，通常用在微控制器的硬件開發中，在軟件的開發中較少使用。

對于高實時性（μs級）嵌入式系統軟件的調試，其中一個重要問題是得到程序全速運行時程序變量的實時數據以分析系統運行狀態，尋找設計缺陷，這就要求調試系統不占用系統資源且能完整記錄大量程序變量的實時數據。指令集模擬器無法模擬真實硬件環境；駐留監控軟件占用系統資源，影響高實時性程序運行效率；JTAG仿真器無法完整獲取高實時性程序運行時產生的大量實時數據，在線仿真器價格昂貴且操作復雜，不適用于軟件的開發調試。

發明內容

基于上述已有技術存在的問題，本發明的目的是要提出一種微控制器實時數據傳送裝置及方法，以獲得高實時性（μs級）微控制器程序的實時運行數據，從而進行嵌入式系統軟件的開發調試。

本發明的一種微控制器實時數據傳送裝置，包括調試目標、協議轉換器和調試主機三部分組成。

調試目標包含一個運行被調試程序的微控制器，即，目標微控制器，目標微控制器帶有SPI接口，且SPI接口具有DMA（Direct?Memory?Access）通道。DMA通道可以將內存中的程序變量實時數據由SPI接口送出，這樣不占用目標微控制器的運行資源。

協議轉換器包含一個微控制器，即中繼微控制器，中繼微控制器帶有SPI接口和以太網通信模塊。以太網通信可使大量實時數據的傳送不受限制。

調試主機為一臺計算機，計算機帶有以太網卡。

調試目標與協議轉換器之間通過SPI接口相互連接，協議轉換器與調試主機之間依此通過以太網通信模塊、以太網、以太網卡連接。

本發明的一種微控制器實時數據傳送方法為：調試目標內存中所需程序變量的實時數據經DMA通道由SPI接口發送到協議轉換器，協議轉換器將接收的數據進行協議轉換，并通過UDP/IP協議經以太網傳送到調試主機，調試主機處理數據后顯示給用戶并保存數據為文件。

其步驟如下：

A.調試目標設置程序配置目標微控制器的SPI接口，將此SPI接口設為主機模式，同時設定時鐘速率、時鐘極性、時鐘相位、數據幀長度；隨后，設置程序配置目標微控制器的SPI接口的DMA通道，使內存中某段地址，即為存放需要獲得實時數據的程序變量的地址的數據按需要的頻率經DMA通道由SPI接口送往協議轉換器；這樣也就實現了程序變量實時數據的送出，且由于此送出過程由DMA通道完成，因此不占用被調試程序運行資源。設置程序在被調試程序執行前運行完畢，目的是不與被調試程序爭奪運行資源。

B.轉換器程序配置中繼微控制器的SPI接口，將此SPI接口設為從機模式，同時設定與目標微控制器的SPI接口相同的時鐘速率、時鐘極性、時鐘相位、數據幀長度；隨后，轉換器程序配置以太網通信模塊，使之符合UDP/IP協議的要求；轉換器程序運行時不斷將從SPI接口接收的數據進行協議轉換后由以太網通過UDP/IP協議送往調試主機。