Прямой доступ к памяти (пдп/dma)
Память предоставляется другим устройствам системы без вмешательства ЦП, то есть информация заносится непосредственно в оперативную память внешнего устройства. Если схема ПДП не интегрирована в микросхему ЦП, то необходим контроллер ПДП, поскольку такая схема не требует участия ЦП при передачи данных, собственно передача данных происходит быстро.
Контроллер ПДП предотвращает ситуации требуя от каждого устройства «сигал запроса ПДП», который должен быть подтвержден «сигналом подтверждения ПДП» от контроллера. Пока подтверждающий сигнал не послан устройству запроса его соединение с главной шиной находится в тристабильном состоянии. Любое устройство, которое находится в тристабильном состоянии не может влиять на данные шины памяти. Как только «сигнал подтверждения ПДП» отправлен устройству запроса его проводники шины памяти становятся активными и происходит передача данных, точно также как и обмен данными с ЦП.
Ввод-вывод с использованием выделенной памяти
Обеспечивает удобный механизм передачи данных, который не требует использования специальных команд ЦП для ввода-вывода. Есть определенный адреса памяти отображаемые как виртуальные порты ввода-вывода.
В качестве примера рассмотрим управление скоростью шагового двигателя. При необходимости реализации ввода-вывода с использованием выделенной памяти код на ассемблере будет следующим:
Например дисплей состоит из массива 24 строки на 80 столбцов (1920 ячеек). Каждая ячейка экрана связана с определенным адресом в памяти. Для обновления экрана символы из памяти записываются по адресу, связанному с этой ячейкой экрана.
Побитное отображение устройств
Побитовая карта описывает представление ряда устройств, к которым можно получить доступ единственным дискретным сигналом. Биты организованы в слова памяти для удобного доступа либо посредством ПДП, либо по адресы выделенной памяти. Типичный битовый массив для нескольких устройств вывода. Каждый бит связанный с конкретным устройством.
25 – Общий вид целевой встроенной системы, размещенной на плете. Рисунок, пояснения.
26 Встроенный загрузчик
Общий подход на стадии ранней разработки состоит в написании программы загрузчика для целевой стороны, которая называется загрузчиком для загрузки образа из хост системы. Для примера, показанном на Рисунке 14.1, загрузчик имеет небольшую память, так что он обычно может быть запрограммирован как чип ПЗУ. Утилита передачи данных находится в хост-системе. Загрузчик работает совместно с его составной частью на хост-системе для того, что бы выполнить передачу образа.
После написания загрузчика, он заноситсятся в ПЗУ. Часть того же чипа ПЗУ занята образом резидентного загрузчика. Как минимум, этот резидентный загрузчик (обычно создаетя инженером по аппаратному обеспечению) состоит из кода, который выполняется при включении системы. Этот код инициализирует целевое аппаратное обеспечение, такое как система памяти и физическое ОЗУ, в предопределенное состояние. Другими словами, начальный резидентный загрузчик подготавливает систему к выполнению целевого загрузчика. Загрузчик целевой системы начинает свою работу после того, как начальный резидентный загрузчик заканчивает выполнение необходимых работ по инициализации встроенной системы.
Для того, чтобы этот метод передачи работал, протокол передачи данных, так же, как и параметры связи, должен быть согласован между хост-утилитой и целевым загрузчиком. Протокол передачи данных определяет правила передачи. Например, протокол передачи должен быть таким, чтобы запрос на передачу образа должен быть направлен от загрузчика к утилите хоста; в таком случае хост-утилита отправляет
размер файла образа, за которым следует собственно сам образ, и загрузчик по завершению отправляет подтверждение хост-утилите. Скорость передачи данных в бодах для последовательного соединения, и по размерам пакетов являются примерами параметров связи. Загрузчик и утилита работают как одно целое, в котором часто может использоватся более чем один тип соединения. Как минимум, передача происходит по последовательному соединению. Более сложные загрузчики могут загружать образ по сети, например, через Ethernet используя протоколы такие, как TFTP (Trivial File Transfer Protocol - - простой протокол передачи файлов) или FTP (File Transfer Protocol — протокол передачи файлов). В этом случае, хост-утилита является либо TFTP сервером, либо FTP сервером соответственно.
Как собственные протоколы разработчиков, так и хорошо известные протоколы передачи могут быть применены либо в последовательном, либо в сетевом соединении, но обычно собственные протокоы используются при последовательных соединениях.
Загрузчик загружает образ прямо на ОЗУ. Загрузчику необходимо понимать формат объектного файла (например, ELF формат) поскольку, как уже отмечалось в предшествующих лекциях, объектный файл содержит такую информацию , как адрес загрузки, которую загрузчик использует для размещения секции.
Загрузчик передает управление загруженному образу после завершения передачи. Загрузчик с возможностю флэш-программирования может также переместить образ в флэш-память. В таком случае, джамперы (перемычки) платы должны быть соответственно установлены так, чтобы процессор запускал образ после завершения его загрузки из флэш памяти .
Загрузчик может быть частью конечного приложения, и может (помимо загрузки образа) выполнять также и другие дополнительные функции, что будет рассмотрено более детально ниже.
27 – Встроенный монитор. Назначение, решаемые задачи, взаимодействие с хост и целевой системой.
Альтернативой к подходу загружаемого образа и загрузчика является использование встроенного монитора. Монитор это встроенное программное приложение обычно предоставляемое производителем целевой системы для его оценочных (демонстрационных) плат. Монитор позволяет разработчику проверять и отлаживать целевую систему в процессе выполнения. Подобно резидентному загрузчику, монитор выполняется при включении системы и выполняет инициализацию системы, которая состоит в
• инициализации необходимых переферийных устройств, например,
последовательный интерфейс и чип системного таймера для обновления памяти, как минимум,
инициализация системы памяти для загрузки образа, и
инициализация контроллера прерываний и установка обработчиков
прерываний по умолчанию.
Монитор имеет хорошо структурированный пользовательский интерфейс доступный через программу эмуляции терминала по последовательному интерфейсу. Монитор определяет набор команд, которые позволяют разработчику:
-загрузить образ,
-читать и писать по адресам системной памяти,
-считывать и записывать системные регистры,
-устанавливать и очишать различные типы контрольных точек,
-выполнять одношаговые команды, и
-сбрасывать систему.
Способ, которым монитор загружает образ из хост системы через последовательное или сетевое соединение, похож на то, как это делает загрузчик. Монитор способен загружать образ в ОЗУ или флэш-память. По сути, монитор включает в себя функции, как загружаемого образа, так и загрузчика, а также в довершение к этому, предоставлят возможности интерактивной отладки. Под управлением монитора проходит выполнение загруженнго образа. Специальная комбинация клавиш на хост-системе, например, CTRL+D, прерывает выполнение
программы и активирует заново пользовательский интерфейс монитора таким образом, что разработчик может выполнить интерактичвную отладку.
Монитор в основном разрабатывается инженерами по аппаратному обесчпечению, и также используется инженерами по аппаратному обеспечению для выполнения диагностики системных устройств и отладки кода низкого уровня. Некоторые производители предоставляют исходный код монитора своим пользователям. В этом случае, код может быть извлечен и изменен для работы со специально разработанными целевыми платами.
28 – Целевое средство отладки. Назначение, решаемые задачи, взаимодействие с хост- и целевой системой.
Функции целевого средства отлаки очень похожи на функции монитора, но с одним дополнительным свойством: целевое средство дает хост отладчику достаточно информации, чтобы обеспечить возможность визуальной отладки на уровне исходного кода. Как и ранее, должен быть установлен согласованный протокол передачи между хост-отладчиком и целевым средством. Хост отладчик является тем, что предлагает хост поставщик сервисных средств. Иногда поставщик ОС РВ предлагает централизированый отладчик только потому, что средство отладки является внутренней частью ОС РВ. Поставщик хост отладчика тесно работает с поставщиком ОС РВ для обеспечения полностью совместимого программного средства. Средство отладки имеет встроенную справку об объектах и сервисах ОС РВ, которые позволяют разработчику изучать такие объекты и сервисы полностью и визуально.