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:

Таурин не является биомаркером старения 22.06.2025

В поисках биомаркеров старения ученые все чаще обращаются к молекулам, которые ранее демонстрировали многообещающие результаты на животных. Одной из таких субстанций стал таурин - аминокислота, известная широкому кругу людей как компонент энергетических напитков. В последние годы ей приписывали способность замедлять возрастные изменения и даже продлевать жизнь. Однако новое масштабное исследование, проведенное учеными из Национального института здоровья США (NIH), поставило под сомнение ее значимость в контексте старения человека. Исследование включало сравнительный анализ уровня таурина в крови у трех видов: людей, макак-резусов и лабораторных мышей. Авторы проекта изучали, как меняется концентрация вещества в организме от молодого возраста до глубокой старости. Ожидалось, что таурин будет снижаться с возрастом, подтверждая его возможную роль как биомаркера старения. Однако полученные данные оказались куда более сложными. Как пояснила Мария Эмилия Фернандес, одна из соавторов ра ...>>

Стандарт NFC 15 22.06.2025

Технология ближней бесконтактной связи NFC стала повседневным инструментом для миллионов пользователей по всему миру. Она обеспечивает быстрые и удобные платежи, позволяет открывать двери, оплачивать проезд и мгновенно подключать устройства. Однако, несмотря на широкое распространение, сам стандарт NFC развивался почти незаметно - без резонансных версий и громких анонсов. И вот теперь, в июне 2025 года, организация NFC Forum представила пятнадцатую версию протокола, которая принесет ощутимые улучшения в ежедневном взаимодействии с гаджетами. Одним из ключевых изменений стало увеличение радиуса действия: если раньше для работы NFC нужно было почти прикасаться телефоном к терминалу, то теперь соединение возможно уже на расстоянии до двух сантиметров. Хотя разница кажется незначительной, именно этот промежуток в доли сантиметра часто мешал корректной работе - пользователи нередко вынуждены были искать "тот самый угол" или точку, где произойдет считывание. В реальности некоторые устр ...>>

Эффективная защита от коррозии 21.06.2025

Коррозия - один из главных врагов железа и его сплавов, ежегодно причиняющий ущерб на миллиарды долларов в инфраструктуре, транспорте и промышленности. Существующие антикоррозионные решения, такие как цинковое покрытие, со временем теряют эффективность: они отслаиваются, повреждаются или дают микротрещины, открывая путь влаге и соли. На этом фоне ученые активно ищут способы сделать защиту от коррозии более стойкой, долговечной и экономичной. Группа исследователей из Института химии Еврейского университета в Иерусалиме предложила новый подход к решению этой задачи. В отличие от традиционных защитных покрытий, которые опираются лишь на физическую адгезию к металлу, их метод включает создание прочной химической связи на молекулярном уровне. Основа разработки - двухслойная структура, где первым наносится слой N-гетероциклических карбенов, а вторым - полимер высокой прочности. Карбены играют роль своеобразного "молекулярного суперклея", надежно соединяя металл и полимер в единую систе ...>>

Случайная новость из Архива Беременность и рождение ребенка меняет мозг женщины 26.12.2016 Ученые из Автономного университета Барселоны (Испания) показали, как меняется структура мозга у женщины во время беременности. Выяснилось также, что изменения сохраняются в течение двух лет после рождения ребенка - быть может, и дольше. Авторы работы с использованием магнитно-резонансной томографии сравнили структуру головного мозга 25 женщин до и после их первой беременности. В качестве контроля сканирование мозга проходили и их партнеры-мужчины, а также еще 20 женщин, которые не были беременны, и их партнеры. Среди результатов исследования зафиксировано сокращение во время беременности серого вещества мозга в медиальной фронтальной и задней коре, а также в отдельных участках префронтальной и височной коры у беременных женщин. Ученые полагают, что это картина адаптации к будущему материнству. "Эти изменения могут отражать, по крайней мере частично, механизм синаптического прунинга, который также характерен для подросткового возраста - слабые синапсы исчезают, уступая место более эффективным и специализированным нейронным связям", - пояснила один из авторов работы Элслайн Хукзема (Elseline Hoekzema). Исследователи показали, что сокращение серого вещества касается участков мозга, которые были активны во время функциональной нейровизуализации, во время которой матерям показывали снимки их детей. По словам ученых, эти зоны связаны с процессами, участвующими в социальном познании и самосознании. Исследователи не наблюдали никаких изменений памяти или других функций во время беременности, поэтому потеря серого вещества не подразумевает каких-либо когнитивных нарушений, а говорит лишь об актуальных адаптационных процессах.

Другие интересные новости:

▪ Ветроэлектростанции могут работать на Марсе

▪ Автомобиль на чистом воздухе

▪ Черные помидоры

▪ Дети разведенных родителей чаще болеют

▪ Однокристальные системы Qualcomm IPQ8074 и QCA6290

Лента новостей науки и техники, новинок электроники

Интересные материалы Бесплатной технической библиотеки:

▪ раздел сайта Микроконтроллеры. Подборка статей

▪ статья Коня! Коня! Полцарства за коня! Крылатое выражение

▪ статья Как дизайнеры концепт-кара Mako Shark обхитрили начальника? Подробный ответ

▪ статья Работа на металлообрабатывающем оборудовании. Типовая инструкция по охране труда

▪ статья Двухтактный передатчик для телеуправления. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

▪ статья Монета исчезает из кулака. Секрет фокуса

Оставьте свой комментарий к этой статье:

www.diagram.com.ua
2000-2025