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创建最终的嵌入式软件工作台

及时高效地构建嵌入式系统要求软件开发人员在其工作台上有合适的工具来完成工作。虽然预算通常是有限的,但是每个嵌入式软件工程师都需要一些工具来大大减少构建,调试和验证设计所需的时间。
好消息是,最终的嵌入式软件工作台,包括完成正确工作所需的所有工具,不需要数万美元。然而,每个开发者都应该有几个基本的工具。这些范围从专业调试探针和逻辑分析仪到简单的手动工具。我们来看看需要哪些工具以及如何选择它们。

选择一个调试器

开发人员在其工作台中需要的第一个也是最重要的工具是调试器。调试器的行为就像包含应用程序代码的主机开发机器和运行该应用程序代码的目标嵌入式处理器之间的桥梁。调试器提供几个关键功能:
  • 它将编译和链接的应用程序加载到目标内存中。
  • 它与目标处理器进行通信,连接并配置任何板载硬件调试模块和功能。
  • 它负责设置软件和硬件的中断点。
  • 它可以用来在调试过程中读取寄存器和片上存储器。
  • 它接收可用于调试应用程序的实时应用程序跟踪信息。
在许多情况下,开发人员只需选择成本最低的调试器,或者使用许多开发工具包的默认板载(OB)调试器。这种方法的问题是OB调试器功能有限。
比较调试器之间差异的一个好方法是检查SEGGER提供的调试工具。SEGGER基于J-Link的OB调试器可以在许多不同的微控制器供应商提供的许多开发套件中找到。显示了各种目标的不同J-Link OB设备的典型特征集(图1)。
各种SEGGER J-Link OB的样本功能集的图像
图1:低成本开发板附带的各种SEGGER J-Link OB示例功能集。(图片来源:SEGGER)
请注意表格最右端的三个关键速度特性:SWO速度,接口速度和下载性能。大部分情况下,这些速度不超过4 MHz,其中大部分特征明显较少。
乍一看,这些J-Link OB号码可能看起来不那么糟糕,因为它们是免费的。但是,如果将功能与全功能调试器(如J-Link Ultra +或J-Trace)(图2)进行比较,则该角度会发生变化。
Segger J-Link系列调试器的表格
图2:J-Link系列调试器提供高达100 MHz的专业级调试功能。(图片来源:SEGGER)
请注意,SWO的最低速度是30 MHz,最高可达100 MHz。SWO接口用于调试,也用于接收一些跟踪数据。除了额外的功能(如无限的断点和以太网和嵌入式跟踪缓冲区(ETB)跟踪选项)之外,这种速度的提高使这些调试器成为非常高效的工具。与开发工具包中的基本调试器相比,它们功能更强大,功能更丰富,不仅可以提高编程速度,还可以提高调试系统的时间。
以J-Link Ultra +为例。这是一个功能齐全的专业调试器,包含无限制的断点和极快的SWO和接口时钟速率(图3)。
Segger J-Link Ultra +全功能专业调试器的图片
图3:J-Link Ultra +是一款功能齐全的专业调试器,包含无限的中断点和极快的SWO和接口时钟速率。(图片来源:SEGGER)
希望将嵌入式工作台提升到更高水平的开发人员应考虑SEGGER J-Trace(图4)。J-Trace不仅支持与J-Link Ultra +相同的功能,还可以使用嵌入式跟踪宏单元(ETM)接口连接到目标设备。
ETM包含额外的数据通信渠道,使开发人员能够获取更多关于其应用程序以及微控制器如何运行的信息。例如,开发人员可以使用ETM来执行代码分支分析,甚至可以执行指令跟踪。
Segger J-Trace Pro的图片
图4:J-Trace支持ETM接口,允许开发人员在他们的应用程序中执行指令跟踪,另外还可以执行代码覆盖率分析。(图片来源:SEGGER)

嵌入式系统分析工具

一旦开发者获得了一个功能强大的调试器,他们将需要识别和选择几个工具来协助调试和分析他们的系统。平均而言,开发人员花费高达50%的开发周期调试软件。他们调试系统的效率越高越好。
开发人员需要考虑几个工具来分析他们的系统。其中包括传统的示波器,如B&K Precision BK2190E(双通道,100 MHz示波器)或SparkFun Electronics Logic 8 USB逻辑分析仪。Logic Pro 8适合分析通用输入/输出行为以及通信协议。该分析仪可以同时监测多达八个通道,具有在水平,上升或下降沿捕获的触发功能。
SparkFun Logic Pro 8 USB逻辑分析仪的图片
图5:Logic Pro 8 USB逻辑分析仪是一款用于分析通用输入/输出行为以及通信协议的强大工具(图片来源:SparkFun Electronics)

一般的原型工具需要每个工作台

尽管软件开发人员不是硬件工程师,但保留一些有助于检查和操作硬件的工具仍然很有用。第一个必不可少的工具是一组跳线。跳线似乎总是供不应求,而且还需要将外部传感器或设备连接到开发套件。一套Bud Industries 女性对女性的跳投和男性对男性的跳投足以涵盖所有必要的组合。
芽产业女性对女性跳投的形象
图6:女性跳至女性跳线(如图所示)以及男性跳至男性跳线对于快速建模和解决嵌入式系统问题至关重要。(图片来源:Bud Industries)
除了跳线之外,在Aven Tools 尖嘴钳和Apex Tool Group MS54V 4英寸半平头椭圆头线切割机的周围还可以放置一些Aven Tools 尖嘴钳和Apex Tool,在原型板上创建简单的连接。购买高质量的工具将确保它们在需要时可用。
最后,每个开发者还应该有一个放大灯,如Aven的5英寸ProVue SuperSlim LED灯,以便于阅读印刷电路板上的丝印。软件开发人员将使用比硬件工程师少得多的放大灯,但是有时需要进行快速修改,或者需要一些放大或额外照明的小型丝网印刷。

建立你的工作台的技巧和窍门

把工作台放在一起可能有时看起来很明显,但有多少团队没有最基本的供应,这是惊人的。下面是一些帮助将“终极”嵌入式工作台放在一起的提示:
  • 找出发展过程中的主要瓶颈,并确定是否有减轻这一瓶颈的工具。
  • 购买质量工具。质量差的刀具经常磨损或容易损坏。一个好的工具可以持续20年以上。
  • 不要让价格成为主要的决定因素。从长远来看,一个好工具还有一点值得。
  • 与ROI一起进行成本/收益分析。当一个工具能够维持五年或更长时间,或者在一个开发周期中减少几个月时间时,更容易证明成本。
  • 对于可能损坏的低成本工具,购买两个手头备份。
  • 随着时间和分阶段建立工作台。创建一个专业的工作台可能会花费数千美元。在这里和那里购买一些工具可以帮助分散预算约束。
  • 不要害怕购买使用过的工具,只要他们来自一个已知的来源,照顾好他们。
  • 对于软件调试,逻辑分析仪可以完成这项工作,而不是示波器。

结论

建立一个高效率和高效率的工作台并不是要便宜。这是关于识别和购买正确的工作工具:提高效率和消除障碍的工具。有助于提高整体产品质量的工具,甚至可以减少开发者的压力(或者至少是他们遇到的问题)。
仔细评估哪些工具将使开发过程更容易,并确定这些工具是否可以用于长途。如果可以的话,不要吝啬让豆子们高兴。购买正确的工具,并获得充分备货和正确的配备工作台来的奖励。

(责任编辑:ioter)

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