Эмулятор ПЗУ. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники / Микроконтроллеры

 Комментарии к статье

Описываемый в статье эмулятор вместе с компьютером может на время отладки программного обеспечения микропроцессорного устройства заменить его ПЗУ. Это позволит оперативно корректировать программу, экономя время, которое иначе было бы потрачено на перепрограммирование РПЗУ. Эмулятор работает сравнительно медленно, так как в нем нет собственной оперативной памяти. Но по той же причине он прост и дешев.

Одна из проблем, возникающих при разработке микропроцессорной аппаратуры - отладка записываемой в ПЗУ программы. Обычно для этой цели используют так называемые репрограммируемые ПЗУ (РПЗУ) со стиранием информации ультрафиолетовым облучением. Поскольку любое изменение программы приводит к необходимости стирать РПЗУ и заново записывать в него информацию, отладка отнимает много времени. К тому же после 10 - 25 циклов, с каждым из которых надежность хранения данных уменьшается, микросхему приходится заменять. Таким образом, творческая работа омрачается нудным механическим процессом перезаписи, не говоря уже о финансовой стороне вопроса - РПЗУ с ультрафиолетовым стиранием недешевы.

Решить проблему поможет эмулятор, принципиальная схема которого показана на рис. 1. Вместо микросхемы ПЗУ емкостью до 64 Кбайт в предназначенную для нее панель отлаживаемого устройства вставляют вилку ХР1. В зависимости от типа ПЗУ может измениться только порядок подключения проводов эмулятора к контактам вилки (приведенный на схеме соответствует микросхеме 27512 емкостью 64 Кбайт).

(нажмите для увеличения)

Вилку ХР2 соединяют с розеткой параллельного порта LPT1 любого IBM-совместимого персонального компьютера (ПК). Так как порт предназначен в основном для передачи данных внешнему устройству (принтеру), он имеет 12 выходных и всего пять входных линий. Это вынуждает мультиплексировать принимаемый компьютером 16-разрядный адрес ПЗУ, что, конечно, сказывается на скорости эмуляции.

Эмулятор состоит из следующих функциональных блоков: тактового генератора (DD1.1-DD1.2), синхронизатора тактовых импульсов (DD2.2, DD3.1), устройства запуска (DD2.1), счетчика импульсов (DD4), формирователя импульсов записи блоков адреса (DD1.5, DD3.3), регистра данных (DD5) и мультиплексора адреса (DD6, DD7).

Работа начинается с приходом от микропроцессорного устройства низкого уровня сигнала CS на вход S (вывод 4) триггера DD2.1 (временные диаграммы сигналов изображены на рис. 2).

Последний переходит в состояние, соответствующее логической 1 на прямом выходе (вывод 5), соединенном с входом D (вывод 12) триггера DD2.2. По спаду тактового импульса (это обеспечивает инвертор DD1.4) логическая 1 появляется и на выходе (вывод 9) DD2.2, разрешая прохождение тактовых импульсов на выход элемента DD3.1. Их подсчитывает счетчик DD4, выходные сигналы двух младших разрядов которого управляют мультиплексорами адреса DD6 и DD7. Адрес ПЗУ передается в ПК четырьмя четырехразрядными группами: А0 - A3, А4 - А7, А8 - А11, А12 - А15. Для его приема служат входы ERROR. SLCT, АСК, РЕ параллельного порта.

Счетчик DD4 охвачен обратными связями таким образом, что его коэффициент пересчета равен 5. Именно столько периодов тактовых импульсов занимает цикл эмуляции. В первых четырех импульсы с выхода элемента DD3.4, поступая на вход BUSY порта LPT одновременно с переключением мультиплексоров. синхронизируют процедуру чтения адреса компьютером. В пятом периоде компьютер выдает на выходы DATA1 -DATA8 байт данных, который должен находиться в эмулируемом ПЗУ по заданному адресу. Этот байт заносится в регистр DD5. По окончании периода триггер DD2.1 возвращается в исходное состояние. Правда, последнее произойдет лишь при условии, что сигнал CS к этому моменту закончился. В противном случае описанный цикл повторится.

Эмулятор собран на двусторонней печатной плате, чертеж которой показан на рис. 3. На плате предусмотрены группы контактных площадок X1-Х4, к которым припаивают провода, идущие к вилкам ХР1 и ХР2.

(нажмите для увеличения)

Вместо микросхем, указанных на принципиальной схеме, допустимо использовать их функциональные аналоги из любых серий ТТЛ или ТТЛШ (К155. К555. КР1533. КР531). При замене микросхемы DD1 может потребоваться подборка элементов тактового генератора (R1, R3,С2), от частоты повторения импульсов которого зависит скорость эмуляции. Устанавливать частоту выше 100 кГц не рекомендуется, так как это может привести к сбоям.

Вилку ХР1 можно изготовить из неисправного РПЗУ со стиранием ультрафиолетовым облучением. Разбив прозрачное окно, следует удалить тонкие проводники, соединяющие кристалл с контактными площадками корпуса. Провода кабеля припаивают к внешней части выводов с таким расчетом, чтобы они не мешали вставлять бывшую микросхему в панель.

Описанный выше алгоритм работы эмулятора требует перевода микропроцессорного устройства в пошаговый режим. Он удобен для первого "прогона" программы и начальных этапов ее отладки. Чтобы работать в непрерывном режиме, необходимо дополнить эмулятор устройством синхронизации, собрав его по схеме, показанной на рис. 4. Оно предназначено для микропроцессора КР580ВМ80А с тактовым генератором КР580ГФ24 и было испытано на компьютере "Радио-86РК". Для микропроцессоров других типов в синхронизатор возможно потребуется внести изменения.

В таблице приведена процедура эмуляции ПЗУ компьютером с максимальной скоростью. Она написана на языке АССЕМБЛЕРа, встроенного в систему программирования Borland Pascal, и предназначена для использования в программах, разрабатываемых с помощью этой системы. Глобальной переменной pDATA типа pointer в главной программе должно быть присвоено значение адреса первого элемента массива байтов, содержащего образ эмулируемого ПЗУ. Обмен данными идет с максимальной скоростью за счет минимизации числа обращений к памяти ПК и использования для временного хранения данных регистров процессора (обращение к памяти занимает в несколько раз больше времени, чем операция регистр-регистр).

(нажмите для увеличения)

Особенность описываемой процедуры в том, что она представляет собой бесконечный цикл и ради ускорения работы запрещает все прерывания, в том числе от клавиатуры. Таким образом, прекратить эмуляцию можно только, нажав на кнопку "RESET" ПК или выключив его питание. Исключен и вывод на экран монитора ПК какой-либо информации о работе отлаживаемого устройства. Устранить эти недостатки под силу программисту средней квалификации, но лишь ценой замедления работы процедуры.

Ключами, заданными в командной строке или в конфигурационном файле, устанавливают режим эмуляции, выбирают файл с образом эмулируемого ПЗУ. Приоритет командной строки выше, чем конфигурационного файла.

Предусмотрены следующие ключи:

-sf - самая быстрая эмуляция (используется рассмотренная выше процедура);

-sns - режим, несколько медленнее предыдущего, так как предусмотрен опрос клавиатуры и выход нажатием клавиши [Esc];

-sp - самый медленный режим. На экран монитора выводится адрес каждой ячейки ПЗУ, к которой обращается отлаживаемое устройство, и данные из нее. Отображается также процесс чтения четвертей адреса. Это удобно на начальных этапах отладки микропроцессорного устройства, поскольку позволяет следить за ходом выполнения его программы;

-f имя_файла - задает имя файла с образом ПЗУ:

/у - отключает контроль равенства длины файла образа ПЗУ информационной емкости последнего;

/? - выводит на экран справку о режимах работы эмулятора.

Нажатие клавиши [F2] останавливает текущий процесс считывания адреса и переводит программу в режим ожидания нового.

Образ ПЗУ представляет собой двоичный файл, в котором последовательно, в порядке возрастания адресов, начиная с нулевого, записаны все байты, хранимые в эмулируемом ПЗУ. - коды команд и данных отлаживаемого микропроцессорного устройства. Учтите, что пропуски в последовательности адресов недопустимы. В файл должны быть записаны и значения, находящиеся в неиспользуемых ячейках.

Такой файл может быть создан с помощью кроссассемблера TASM, если вызвать его командной строкой

TASM.EXE -85 -g3 PROG.ASM

Здесь ключ -85 устанавливает тип процессора (8085), для которого предназначена транслируемая программа PROG.ASM, a -g3 задает вывод результата в двоичном виде. Полученный в результате трансляции файл PROG.OBJ может служить образом ПЗУ для эмулятора.

Авторы: С.Беляев, Д.Черных, г.Тамбов

Смотрите другие статьи раздела Микроконтроллеры.

Читайте и пишите полезные комментарии к этой статье.

<< Назад

Последние новости науки и техники, новинки электроники:

Микропластик в атмосфере - скрытый ускоритель глобального потепления 31.05.2026

Микропластик уже давно признан одним из самых масштабных загрязнителей планеты. Он проникает в океаны, почву, организмы животных и даже в тело человека. Однако до недавнего времени мало кто задумывался о его влиянии на климатические процессы. Новое исследование показало, что микро- и нанопластик в атмосфере способен поглощать тепло, тем самым внося дополнительный вклад в глобальное потепление. Ученые обнаружили, что воздействие пластиковых частиц на климат зависит от их цвета. Светлые частицы отражают солнечный свет и способствуют некоторому охлаждению, в то время как более темные - активно поглощают тепло и излучение. Со временем пластик в атмосфере темнеет под воздействием ультрафиолета, что усиливает его согревающий эффект. Этот процесс напоминает пожелтение пластиковых парковочных талонов, оставленных на солнце. Соавтор исследования, заслуженный профессор наук о Земле в Университете Дьюка Дрю Шинделл отметил, что влияние микропластика на изменение климата пока относительно не ...>>

Универсальный бытовой робот-гуманоид GigaAI SeeLight S1 31.05.2026

Развитие робототехники постепенно переносит сложные машины из промышленных цехов прямо в повседневную жизнь людей. Китайская компания GigaAI сделала важный шаг в этом направлении, представив SeeLight S1 - первую в стране модель универсального бытового робота-гуманоида. Эта разработка призвана взять на себя рутинные домашние дела и стать настоящим помощником в повседневной жизни. Уже в конце текущего месяца сотня роботов SeeLight S1 начнет проходить испытания в специализированном жилом комплексе, предназначенном для работников высокотехнологичных отраслей. По словам генерального директора GigaAI Чжу Чжэна, в первой половине 2027 года роботы будут переданы для бесплатного тестирования обычным семьям в Ухане - столице провинции Хубэй. Такой подход позволит собрать реальные данные о работе устройства в домашних условиях. В демонстрационном видео робот, передвигающийся на колесах, уверенно справляется с множеством бытовых задач. Он нарезает овощи, жарит яйца, загружает стиральную маши ...>>

Вкусовые пристрастия формируются еще в утробе 30.05.2026

Предпочтения человека к еде закладываются задолго до первого прикорма. Современная наука подтверждает, что ребенок начинает знакомиться с ароматами и вкусами пищи еще до рождения, через околоплодные воды. Новое международное исследование показало, что регулярное потребление определенных продуктов беременной женщиной может формировать долгосрочные пищевые предпочтения у ребенка, сохраняющиеся даже спустя годы после появления на свет. Ученые из университетов Великобритании, Франции и Нидерландов провели эксперимент с участием беременных женщин. Одной группе будущих мам давали капсулы с порошком капусты кейл, другой - с порошком моркови. Реакцию детей на эти запахи проверяли в три этапа: сначала в утробе матери с помощью 4D-УЗИ на поздних сроках беременности, затем в возрасте трех месяцев и, наконец, когда детям исполнилось три года. Результаты оказались весьма убедительными. Дети женщин, принимавших порошок кейла, положительно реагировали на запах этой капусты, но негативно - на ар ...>>

Случайная новость из Архива Очистка воды с помощью яиц 28.11.2022 Найден необычный способ очищать воду от микропластика. Это позволит избавиться от главной экологической проблемы - недостатка питьевой воды. Очистить воду в домашних условиях можно. Если вдруг ее не было в кране, и вы набрали ее где-нибудь на улице. Вероятно, вскоре будет решена проблема острой нехватки питьевой воды в планетарном масштабе. И помогут в этом куриные яйца. Идея возникала случайно. Американский химик Крэйг Арнольд сидел на обеденном собрании коллег в Принстонском университете и стал рассматривать хлеб в своем сэндвиче. Тогда он подумал, что структуру этого хлеба можно использовать в аэрогеле для фильтрации воды. Затем Арнольд и его помощники начали экспериментировать по рецептам хлеба с дополнительным углеродом. У первых образцов аэрогелей не было необходимой стойкости. Тогда опыты продолжились с отдельными ингредиентами. И, наконец, произошло неожиданное открытие: необходимые результаты показал яичный белок с небольшим добавлением углерода. Испытание пока не завершено, но уже ясно, что аэрогель из яичного белка отфильтровывает из морской воды соль и микропластик с эффективностью 98% и 99% соответственно. Как создают этот аэрогель? Замораживают смесь яичного белка и углерода, затем нагревают до 900 градусов в бескислородной среде. По структуре он напоминает тот же хлеб, благодаря которому у Арнольда и появилась идея. Новый аэрогель, состоящий из углеродных нитей и листов графена, оказался более эффективным, чем фильтры на основе активированного угля. Главное - он не требует электричества. Вода проходит через фильтр с помощью гравитации. В ближайшее время аэрогель на основе яичных белков будет выпускаться в промышленных масштабах.

Другие интересные новости:

▪ Мужчины распространяют негативную информацию реже, чем женщины

▪ Детская зависимость от соцсетей ведет к перееданию

▪ Система автоматической парковки Nissan ProPILOT Park

▪ Планета Нибиру летит к Земле

▪ Мирные существа превращаются в хищников

Лента новостей науки и техники, новинок электроники

Интересные материалы Бесплатной технической библиотеки:

▪ раздел сайта Цветомузыкальные установки. Подборка статей

▪ статья Наследственное право. Конспект лекций

▪ статья Что такое центр удовольствия и где он расположен в организме? Подробный ответ

▪ статья Вануаз. Чудо природы

▪ статья Мыла из переведенных в твердое состояние (гидрогенизированных) жидких жиров и масел. Простые рецепты и советы

▪ статья Волшебный стол. Секрет фокуса

[an error occurred while processing this directive] Оставьте свой комментарий к этой статье:

www.diagram.com.ua
2000-2026