Устройство для отладки программ

ОЮЗ СОВЕТСКИХ ЦИАЛИСТИЧЕСНИСПУБЛИН А 1(19) 0 6232 Г 11/2 51) 4 гсгр 1 ялпЕТЕНИ ль ство СССР /28, 1986 во СССР1/28, 198 ройст техниобе(5 тельно ройств парату табе в про менц, ие пр примене ции мик о ГОСУДАРСТВЕННЫИ НОМИТЕПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТПРИ ГКНТ СССР ОПИСАНИЕ ИЗОБР АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕПЬСТ(56) Авторское свидетельУ 1223236, кл. 0 06 Р .11Авторское свидетельстИ 1213482 кл. Г. 06 Р 1 ТРОИСТВО ДЛЯ ОТЛАДКИ ПРОГотносится к вычислив частности к устечивающим отладку апрамм н реальном масшможет найти широкое отладке и эксплуатасорных систем и устройств (как однопроцессорных, так и многопроцессорных 1. С целью повышения производительности в устройство, содержащее регистр 3 адреса и состояний, регистр 6 циклов, счетчик 1 О циклов, схему сравнения 9 адресов, введены регистр 13 режимов, селектор 2 адреса, дешиФратор 4 запи - си, дешифратор 5 считывания, элементы И 7, 12, 14, элементы ИЛИ 8,11, триггер 17 блокировки, триггер 15 запроса прерываний, триггер 19 запроса прерываний, триггер 20 готовности, триггер 18 сброса, блок ключей 1 б. Предлагаемое устройство совмест - но с отладочной микроЭВМ позволяетФ разработать цикл программного обеспечения: составления, исправления программ, отладки их на микропроцессорных системах и микроЭВМ. 3 ил., 1 табл.Изобретение относится к вычислительной технике,в частности к устройствам, обеспечивающим отладку аппаратуры и программ в реальном масш .табе времени, и может найти широкоеприменение при отладке и эксплуатации микропроцессорных систем и устройств (каК однопроцессорных, так;и многопроцессорных). 10Целью изобретения является повышение производительности при отладке,адреса, регистр 3 адреса и состояний,. дешифратор 4 записи, дешифратор 5 считывания, регистр б цикловэлемент И 7, элемент ИЛИ 8, схему 25сравнения, счетчик 10 циклов, элемент ИЛИ 11, элемент И 12, регистр13 режимов, элемент И 14, триггер 15запроса прерывания, блок 16 ключей,триггер 17 блокировки, триггер 18 30сброса, второй триггер 19 запросапрерываний, триггер 20 готовности.Кроме того, на фиг. 1 обозначенышины ЯА 1, ЯД 1, ЯУ 1 адреса данных иуправления отладочной микро-ЭВМ, шины ЯА 2, ЯД 2, ШУ 2 адреса, данных иуправления отлаживаемой микро-ЭВМ,На шинах ЯА 1, ЯД 1, ШУ показаны следующие сигналы: 21 - разряды АО и А 1адреса; 22 - разряды А 2 и АЗ адреса; 4023 - разряды А 4-А 15 адреса; 24 - монтажный код адреса устройства;,25 -"Запись"; 26 - "Чтение"; 27 - запроспрерывания к отладочной микроЭВМ.На внутренних шинах устройства 45показаны следующие сигналы: 28 - запись в регистр 3; 29 - записьв регистр 6; 30 - запись в регистр"13;31 - сброс триггера 20 32 - считывание регистра1 33 - считываниерегистра 3; 34 - сброс триггера 5;35 - считывание регистра 13; 36установка режима "Блокировка памяти";37 - запись адреса останова в счетчике 10; 38 - установка режима "Останов по адресу 9; 39 - установка режима"Сброс,"; 40 - установка пошаговогорежима; 41 - установка режима "Прерывания"; 42 - установка режима "Останов по прерыванию"; 43 - установка режима "Останов по команде", "Ввод"и "Вывод",На шинах ЯА 2, ПЩ 2 и ЯУ 2 подклю-.чения к отлаживаемому микропроцессорному устройству показаны сигналы:44 - синхросигнал "Начало команды";45 - группа сигйалов состояния: ожидание, разрешение прерывания, подтверждения захвата, останов; 46 -шестнадцатиразрядная адресная шинаША 2; 47 - тактовые импульсьц 48 -сигнал "Прием"; 49 - сигнал "Блокировка памяти"; 50 - сигнал "Сброс";51 - сигнал "Запрос прерывания; 52 -сигнал "Готовность"; 53 - разряд ДОшины РЩ 2 .-(признак "подтверждение прерывания")1 54 - разряд Лб шины ЯЛ 2(признак команды "ввод"); 55 - разрядД 4 шины 01 Д 2 (признак команды "Вывод" ),Работа устройства начинается сего начальной установки посредствомсигнала "Сброс" шины ЯУ 1, подаваемого из отладочной микроЭВМ.Работа с и устройствами при отладке программ п микропроцессорных устройств состоит из трех основных этапов: выбор и назначение активныхустройств (например, ш из п устройств), загрузка программ в памятьотлаживаемых микропроцессорных устройств, прогон программ по шагам илипо циклам.Этап выбора и назначения устройств осуществляется посредствомотладочной микроЭВМ, которая по программе производит назначение режимовработы регистров. При этом на шинахША устанавливаются адресные слова;на шинах ГЩ данные, а на ЯУ 1 - сигнал "Запись". Форматы адресных словпри всех видах обмена информациейотладочной микроЭВМ и устройством.представлены в таблице. Разряды АОи А 1 являются адресами портов А,В иС регистров 3, б и 13; разряды А 2и АЗ задают номера регистров 1,3, 6и 13; разряды А 4-А 15 позиционно определяют порядковые ноМера выбранныхустройств и микроЭВМ, участвующихв каждом цикле обмена. Выбор и назначение устройств задается единицами в соответствующих разрядах А 4-А 15.Селектор 2 адреса формирует сигнал разрешения на дешифраторы 4 и 5при наличии единицы в одном из разрядов А 4-А 15 соответствующему монтажному коду адреса 24 устройства.Мон13 146тажный код адреса устанавливаетсяперемычками на плате устройства.Этап загрузки отлаживаемых программ в память микроЭВМ так же производится посредством отладочной микроЭВМ, Управление загрузкой производится программно через порты В,С регистра 13, Устройство позволяет осуществлять загрузку памяти без применения режима прямого доступа к памяти, что упрощает его аппаратнуючасть и обслуживающую программу. Впорте С регистра 13 устанавливаютсяв "1" сигнал 36 режим "Блокировкапамяти" и сигнал 40 шаговый режим,Сигнал 36 поступает на Р-вход триггера 17, который по Фронту сигнала44 "Начало команды" устанавливаетсяв "1" и Формирует сигнал 49 "Блокировка памяти" отлаживаемой микроЭВМ.Сигнал 40 через элемент ИЛИ 11 поступает на Э-вход триггера 20,которыйтакже тактируется сигналом 44 и формируетсигнал 52 "Готовность", Иосигналу Готовность" и микроЭВМ переходит в состояние ожидания и ее па-мять блокируется.Затем в порт В регистра 13 загружается код команды МЧТА, ДАННЫЕ(загрузка байта ДАННЫЕ), который через блок 16 ключей, открываемых управляющими сигналами "Блокировка памяти" 49 и "Приема" 48, поступаетна шину данных ПЩ 2. По команде "Вывод" Формируется сигнал 31 сбросатриггера 20 готовности, в результате чего отлаживаемая микроЭВМ выходит из состояния ОЖИДАНИЕ, принимаеткод команды МтТА, ДАННЫЕ. Приход сигнала 44 на тактовый вход триггера20 готовности вызывает переустановку триггера, в результате чего Формируется сигнал "готовность" и микроЭВМ переходит в состояние ожиданияи память ее блокируется,Затем в порт В регистра 13 загружается значение байта данных команды МХА, ДАННЫЕ, которое через блок16 ключей поступает на шину даттных111 Д 2. Сигнал 31 сбрасывает триггер 20готовности, вследствие чего микроЭВМвыходит иэ состояния ОЖИДАНИЕ, принимает значение байта данных и обрабатывает его в соответствии с кодомкоманды, Таким образом, в аккумуляторе отлаживаемой микроЭВМ будетзаписана требуемая информация, значение которой определяется вторым бай 23274том команды М 7 ТА, ДАННЫЕ, Когда натактовый вход триггера 20 поступитсигнал 44, триггер сформирует сигнал5Готовность и микроЭВМ перейдет всостояние ожидания,Для реализации загрузки отлаживаемых программ в память микроЭВМ необходимо подставлять код команды ЯТА,АДРЕС на шину данных ЯД 2 при их заблокированной памяти. По этой командесодержимое аккумулятора пересылаетсяв память по адресу, определенномузначением операнда АДРЕС, Во время15 выполнения цикла записи в память управляющий сигнал "Блокировка памяти",49 должен иметь значение "О",После выполнения микроЭВМ командыМ 71 А, ДАННЫЕ, ее аккумулятор содержит значение ДАННЫЕ. Затем в портВ регистра 13 загружается код команды ЯТА, АДРЕС, который через ключи16, открытые сигналами "Блокировкапамяти" 49 и "Прием" 48 поступает на2 б 1 Щ 2, Сигнал 31 сбрасывает триггер 20готовности, в результате чего микроЭВМ выходит из состояния ожидания,принимает и обрабатывает код команды ЯТА, АДРЕС и снова переходит в сосЗО тояние ожидания вследствие установкитриггером 20 сигнала "Готовность" попереднему фронту сигнала 44,Во время выполнения двух последующих машинных циклов команды ЯТА, АДРЕС в соответствии с временной диаграммой, представленной на Фиг.З через порт В регистра 13 на 111 Д 2, поступает значение операнда АДРЕС, памятьмикроЭВМ в это время заблокирована,40 в следующем мавтинном цикле будет. осуществляться запись содержимого аккумулятора микроЭ 11 М в память по адресу, определяемомуоперандом АДРЕС,значение которого будет выставлено на45 ША 2, Память разблокируется в результате установки триггером 17 сигнала49 "Блокировка памяти" за счет подачи на Р-вход триггера 17 через портС регистра 13 сигнала Зб "Блокировка памяти" с Уровнем "О". Таким образом, реализуется этап загрузки отлаживаемых программ в память.Следующий этап прогона программосуществляется либо в непрерывном режиме, либо по шагам. Требуемый режимработы определяется состоянием портаС регистра 13 данных и задания рекимов, запись информации в который производится по сигналу 32 записи дан 5 1 46ных в регистр 13. Во всех перечисленных режимах внутренний управляющий сигнал 36поступающий на Э-входтриггера 17 блокировки памяти и сигпал . 39, поступающий на Р-входтриггера 18 сброса обеспечивают сигналы "Блокировка памяти" 49 и "Сброс"50 уровня,"0", В случае непрерывного режима работы в порте С регистра13 устанавливается в состояние "0"сигналы 38,40,42 и 43 в результатечего с выхода элемента ИЛИ 11 наЭ-вход триггера 20 готовности поступает "0" и формируется единичный сигйал 52 ШУ 2 "Готовность",При работе в режиме выполнения от,паживаемой программы по шагам устайавливается в единичное состояниесигнал 40, который через элементИЛИ 11 поступает на Ю-вход тригге"ра 20. На С-вход поступает сигнал44 "Начало команды". В результатеформируется сигнал 52 Тотовностьф;После чего по сигналу 32 "Чтение"регистра 1 производится считываниебайта состояния микроЭВМ, записанного в регистр 1, затем кода команды,находящегося на ШД 2, через порт Арегистра 13 и чтение адреса ОМУ через порты В и С регистра 3. Выборкауказанных регистров осуществляетсяуправляющими сигналами 35 и 33.Функционирование устройства в режиме прогона рабочих программ с остановом определяется установкой вединичное состояние следующих сигналов: 38 - задание режима "Остановпо адресу", 42 - задание режима "Останов по прерываниям" и 43 - задание режима "Останов по командам"ВВОД и ВЫВОД,При отладке рабочих программ состановом по командам ВВОД и ВЫВОДуправляющий сигнал 43 поступает напервый вход элемента И 12 Второйвход элемента И 12 соединен с выходом элемента ИЛИ 8, на два входа которого подаются соответственно шестой и четвертый разряды ШД 2. Привязка к данным разрядам необходима дляопределения машинных циклов ВВОД иВЫВОД, Единичное состояние шестогоразряда ШУ 2, при наличии стробирующего сигнала 44 - "Начало команды",определяет цикл .ВВОД, аналогичнымобразом четвертый разряд ШД 2 определяет цикл ВЫВОД. Выход элементаИ 12 поступает на один из четырех 2327 6входов элемента ИЛИ 11, который своим выходом соединен с Э-входом триггера 20 готовности. На С-вход постуБпает управляющий сигнал 44 - признакначала такта. Таким образом, при наличии в шестом или четвертом разряде ШД 2 "1",по переднему фронту сигнала 44 триггер выставляет сигнал52 "Готовность". На ШУ 2 будет находиться адрес внешнего устройства,на ШД 2 данные ВВОДА или ВЫВОДА. Чтеф ние ШУ 2 осуществляется через портыВ и С регистра 3 подачей управляющего сигнала 33. ШД 2 считывается черезпорт А регистра 11 по сигналу 35 чтение регистра 13,При отладке рабочих программ "Останов по прерываниям" в порте С регистра 13 устанавливается в активноеединичное состояние управляющий сигнал 42, который поступает на первыйвход элемента И 7, На второй входпоступает нулевой разряд ПЩ 2, единич 26 ным состоянием которого при наличиистробирующего сигнала 44 "Начало команды и определяем цикл "ПОДТВЕРЖДЕНИЕ ПРЕРЫВАНИЯ". Выход элемента И 7.:связан с одним из четырех входов эле 30 мента ИЛИ 11, который своим выходомсоединен с Э-входом триггера 20 готовности, На тактовый вход триггера20 поступает сигнал 44 "Начало команды", Таким образом, триггер 20 выставит сигнал 52 "Готовность" тольков случае появления машинного цикла"ПОДТВЕРЖДЕНИЕ ПРЕРЫВАНИЯ", На ШУ 2будет находиться адрес возврата в от. -лаживаемую программу.по завершению4 О обработки прерываний, на ШД 2 - кодкоманды БЯТ, определяющий векторпрерываний. Считывание шин микроЭВМпроизводится так же как и в циклеВВОД и ВЫВОД,При отладке рабочих программ в режиме "Останов по адресу", микроЭВМпереходит в состояние ожидания, когдаотлаживаемая программа проходит через заданный адрес останова требуемое количество циклов. По сигналу29 - запись в регистр 6, в порты Аи В регистра 6 записывается адрес останова, в порт С регистра 6 - количества циклов повторений. Заданиеданного режима осуществляется-установкой в порте С регистра 13 в единичное состояние управляющего сигна"ла 38, который поступает на первыйвход элемента И 13. Запись числа цик50 7 14623 лов повторений в счетчик 10, работающий в режиме вычитания, осуществляется путем установки в состояниесигнала 37, формируемого портом С регистра 13. При работе в данном5 режиме, схема 9 сравнения осуществляет сравнение адреса останова, записанного в портах А и В регистра 6 с текущим значением 111 А 2. В случае совпадения этих адресов схема 9 вырабатывает сигнал равенства. Выход схемы 9 соединен со счетным входом вычитания счетчика 10. Когда значение счетчика 1 О станет нулевым, т.е. програм ма пройдет заданное количество циклов, формируется сигнал переноса, который поступает на второй вход элемента И 14. Выход элемента И 14 соединен с одним из четырех входов элемента ИЛИ 11, а выход элемента ИЛИ 11 связан с В-входом триггера 20 готовности. Таким образом, на Э-.входе триггера 20 появится "1" при условии нулевого значения счетчика 10 повто рений. Триггер 20 готовности Формирует сигнал 52 "Готовность" по переднему фронту сигнала 44, идущего на С-вход. Процессор отлаживаемого устройства перейдет в состояние ожидания. На ЯА 2 будет находиться адрес останова на ЩЦ 2, соответствующие этому адресу данные. Считывание шин мик- роЭВМ производится также, как и в .предыдущих режимах работы с остановом. Кроме того, работа устройства по шагам или с остановом организована с формированием запроса прерыва" ния в отладочную микроЭВМ. Для этой цели введен триггер 15 прерываний. Установка триггера в активное состояние производится сигналом 52 "Готовность", поступающим на С-вход,Запрос прерь 1 вания снимается по сигналу 34, поступающего на Н-вход триггера 15. Работа по прерываниям необходима для организации оптимального использования программного обеспечения отладочной микроЭВМ, Помимо формирования запроса прерывания на выполнение программы управляющей мик- роЭВМ устройство может формировать сигнал 51 "Запрос прерывания", поступающий в отлаживаемую микроЭВМ. Для этой цели служит триггер 19,На Э-вход поступает управляющий сигнал 41,: который устанавливается в состояние "1" через соответствующий разряд порта С регистра 13. На С-вход триггера 27 819 принимается тактовая частота 47. Снимается запрос прерывания подачей на Л-вход триггера 19 нулевого сигнала 41 по переднему Фронту тактовой частоты 47. Применение триггера 19 в схеме Формирования сигнала 51 "Запроса прерывания" необходимо для того, чтобы асинхронный сигнал 41,сформированный в порте С регистра 13,был приведен к временной диаграмме рабо. - ты отлаживаемой микроЭВМ. Для этой же цели используется триггер 18,который позволяет синхронизировать сигнал 50 - "Сброс".формула изобретения Устройство для отладки программ, содержащее регистр адреса и состояний, регистр циклов, схему сравнения, счетчик циклов, причем первый информационный вход регистра адреса и состояний является входом состояния устройства для подключения к управляющей шине отлаживаемой ЭВМ, второй и третий информационные входы регистра адреса и состояний обра-, зуют адресный вход устройства для подключения к адресной шине отлаживаемой ЭВМ, первый вход схемы сравнения соединен с адресным входом устройства для подключения к адресной шине отлаживаемой .ЭВМ, второй вход схемы сравнения соединен с первым выходом регистра циклов, второй выход которого соединен с информационным входбм счетчика циклов, о т л ич а ю щ е е с я тем, что, с целью повьппения производительности при отладке программ, устройство содержит регистр байта состояния, регистр режима, селектор адреса, дешифратор записи, дешифратор считывания, четыре элемента И, два элемента ИЛИ, два триггера запроса прерывания, триггер готовности, триггер сброса, триггер блокировки, блок ключей, причем синхровходы регистра байта состояния, триггера блокировки и триггера готовности подключены к входу синхронизации устройства для подключения к управляющей шине отлаживаемой ЭВМ,информационный вход регистра байта состояния является входом устройства для подключения к инне данных отлаживаемой ЭВМ, первые информационные входы деиифраторов записи и считывания подключены к адресному входу устройства для подключения к адресной9 46232 шине отладочной ЭВМ, входы разрешения дешифраторпв записи и считывания являются входами записи и чтения устройства для подключения к управляю 5 щей шине отладочной ЭВМ, выходы дешифратора считывания с первого по четвертый подключены соответственно к входу чтения регистра байта состояния, входу чтения регистра адреса и 10 состояния, входу установки в "И" первого триггера запроса прерывания, ; входу чтения регистра режима, выходы дешифратора записи с первого по четвертый соединены соответственно 15 с входами записи регистра адреса и состояния регистра циклов, регистра : режима и входом установки в "0" триггера готовности, выход селектора ад. реса подключен к вторым информацион: ,ным входам дешифраторов записи и считывания, информационный вход се,лектора адреса является адресным Входом устройстВа для подключения к : :адресной шине отладочной ЭВМ адрес : ный вход. селектора адреса является , входом задания режима устройства,пер вый информационныйвход разрешения и второй информационный входы регистра режима являются соответственно адресным входом устройства для подключения к адресной шине отладочной ЭВМ и информационным входом устройства для подключения к шине данных отладочной ЭВМ, первая группа выхо 35 дов регистра режима соединена с группой информационных входов блока ключей, разрядные выходы второйгруппы выходов регистра режима подключены к информационным входам40триггеров блокировки сброса запроса прерывания, установочному входу счетчика циклов, первым входам первогои второго элементов И и первого элемента ИЛИ и первому входу третьегоэлемента И, второй вход которого соединен с выходом второго элементаИЛИ, первый и второй входы которогои второй вход второго элемента И образуют группу информационных входов 7 10устройства для подключения к шинеданных отлаяиваемой ЭВМ, синхровходы триггеров сброса изапроса прерывания подключены к тактовому входуустройства для подключения к управляющей шине отлаживаемой ЭВМ, выходсхемы сравнения соединен с вычитающим входом счетчика циклов, выходкоторого соединен с вторым входомпервого элемента И, выход которогосоединен с вторым входом первогоэлемента ИЛИ, третий и четвертыйвходы которого .соединены соответственно с выходами второго и третьегоэлементов И, выход первого элементаИЛИ соединен с информационным входомтриггера готовности, прямые выходытриггеров блокировки сброса, готовности и инверсный выход второго триггера запроса прерывания являются выходами устройства для подключения куправляющей шине отлаживаемой ЭВМ,прямой выход триггера готовности соединен с синхровходом первого триггера запроса прерывания, входы приемаи блокировки блока ключей являютсявходами устройства для подключения куправляющей шине отлаживаемой ЭВМ,выход блока ключей является выходомустройства для подключения к шинеданных отлаживаемой ЭВМ, прямой выходпервого триггера запроса прерыванияявляется выходом устройства для подключения к управляющей шине отладочной ЭВМ, входы резрешения регистровадреса и состояний циклов и режимаявляются адресным входом устройствадля подключения к адресной шине отладочной ЭВМ, четвертый информационныйвход-выход регистра адреса и состояния является входом-выходом устройства для подключения к шине данныхотладочной ЭВМ, информационный входвыход регистра циклов является входом-выходом устройства для подключения к шине данных отладочной ЭВМ,выход регистра байта состояния является выходом устройства для подключения к шине данных отладочной ЭВМ,,14 б 2327 А 15-А 4 АЗ А 2 А 1 АО Р ре- гистОперация В устрой 1О О 1 Чтение байта состояния ства О О О О 3 Чтение ПУ 2О О О 1 3 Чтение (АО-А 7) иА 2О ОО 3 Чтение (А 8-А 15) ПА 2О О 1 1 3 Назначение режима портов Запись (АО-А 7) адресаостановаЗапись (АЯ-А 5) адресаостановаЗапись числа циклов О 1 О О б ОО О 1 1 О б О 1 1 1 б Назначение режима портов 1 О О О 13 Чтение ДО-Д 7 птини ПД 21 О О13 Запись ДО-Д 7 ПД на ШД 21 О 1 О 13 Установка режима отладкиО 1 . 1 13 Назначение режима портов таннбене 3 ивк/ Примечание: Р устройства-позиционный код номеров выбранных устройств1462327 Составитель И,СафроноваЮ.Середа Техред Л.Олийнык Корректор Л,Патай а Гагарина,10 1 стзводственно-издательский комбинат Патент , г, Ужгор акая 714/48 Тираж бб 7НИИПИ Государственного комитета по изобр113035, Москва, Ж, Рауш Подписноекиям и открытиям при ГКНТ СССРая наб., д. 4/5