BÁO cáo đề tài hệ THỐNG NHÚNG

TRƯỜNG ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ      - BÁO CÁO ĐỀ TÀI: HỆ THỐNG NHÚNG Giảng viên hướng dẫn: TS Đinh Thị Thái Mai Nhóm thực : Nhóm Lớp : QH – 2021 – I/CQ – ĐACLC1 Khóa : K66 TIEU LUAN MOI download : skknchat123@gmail.com moi nhat MỤC LỤC CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG NHÚNG 1.1 1.2 1.3 Giới thiệu hệ thống nhúng Lịch sử hình thành phát triển hệ thống nhúng Ứng dụng hệ thống nhúng 1.3.1 Ứng dụng viễn thông 1.3.2 Ứng dụng tự động hóa điện tử 1.3.3 Ứng dụng công nghiệp 1.3.4 Ứng dụng y tế 1.3.5 Ứng dụng cơng nghiệp quốc phịng 1.4 Đặc điểm hệ thống nhúng 1.4.1 Đặc điểm chung hệ thống nhúng 1.4.2 Đặc điểm chi tiết hệ thống nhúng 1.4.2.1 Giao diện 1.4.2.2 Bộ vi xử lý hệ thống nhúng (CPU) 1.4.2.3 Các thiết bị ngoại vi 1.4.2.4 Công cụ phát triển 1.4.2.5 Độ tin cậy CHƯƠNG 2: CÁC KIẾN TRÚC PHẦN MỀM CỦA HỆ THỐNG NHÚNG 1.1 1.2 1.3 1.4 1.5 1.6 Vòng lặp kiểm soát đơn giản Hệ thống ngắt điều khiển Đa nhiệm tương tác Đa nhiệm ưu tiên - đa luồng Vi nhân nhân ngoại - Microkernels and Exokernels Nhân khối - Monolithic kernels CHƯƠNG 3: KIỂM THỬ HỆ THỐNG NHÚNG – DEBUGGING 1.1 Tổng quan gỡ lỗi hệ thống nhúng 1.2 Yêu cầu việc gỡ lỗi 1.3 Mẫu hệ thống gỡ lỗi 1.3.1 Những công cụ gỡ lỗi 1.3.1.1 Trình giả lập – Simulators 1.3.1.2 Trình gỡ lỗi từ xa – Remote Debuggers TIEU LUAN MOI download : skknchat123@gmail.com moi nhat TÀI LIỆU THAM KHẢO Michael Barr "Embedded Systems Glossary" Neutrino Technical Library Retrieved 2007-04-21 [1] Heath, Steve (2003) Embedded systems design EDN series for design engineers (2 ed.) Newnes p ISBN 978-0-7506-5546-0 An embedded system is a microprocessor based system that is built to control a function or a range of functions [2] Michael Barr; Anthony J Massa (2006) "Introduction" Programming embedded systems: with C and GNU development tools O'Reilly pp 1– ISBN 978-0-596-00983-0 [3] Shirriff, Ken (30 August 2016) "The Surprising Story of the First Microprocessors" IEEE Spectrum Institute of Electrical and Electronics [4] Engineers 54 doi : October 2019 https://en.wikipedia.org/wiki/Embedded_system https://vi.wikipedia.org/wiki/H%E1%BB%87_th%E1%BB%91ng_nh %C3%BAng https://vi.wikipedia.org/wiki/ Hệ_thống_nhúng#Các_kiến_trúc_phần_mềm_hệ_thống_nhúng https://www.ssla.co.uk/embedded-software-architecture/ https://en.wikipedia.org/wiki/ Embedded_system#Embedded_software_architectures https://slideplayer.com/slide/235681/ https://vi.wikipedia.org/wiki/Monolithic https://en.wikipedia.org/wiki/Subroutine TIEU LUAN MOI download : skknchat123@gmail.com moi nhat Chương 1: Tổng quan hệ thống nhúng 1.1 Giới thiệu hệ thống nhúng Hệ thống nhúng hệ thống máy tính kết hợp từ xử lý máy tính, nhớ máy tính thiết bị ngoại vi đầu vào, đầu ra; có chức chuyên dụng hệ thống điện tử Hệ thống nhúng phần thiết bị hoàn chỉnh [1][2] Hệ thống nhúng bao gồm: phần cứng điện điện tử phận khí Hệ thống nhúng kiểm sốt hoạt động vật lý máy nhúng bên Hệ thống nhúng điều khiển nhiều thiết bị sử dụng phổ biến [3] Các hệ thống nhúng đại sử dụng vi điều khiển (vi xử lý có nhớ tích hợp giao diện ngoại vi) Tiêu chuẩn chung xử lý chuyên dụng xử lý tín hiệu kỹ thuật số (DSP) Các hệ thống nhúng có kích thước đa dạng từ thiết bị cá nhân di động như: đồng hồ kỹ thuật số, máy nghe nhạc MP3 đến máy lớn như: thiết bị gia dụng, dây chuyền lắp ráp công nghiệp, robot, phương tiện giao thông, điều khiển đèn giao thơng hệ thống hình ảnh y tế Các cơng trình lắp đặt lớn nhà máy , đường ống lưới điện vận hành thông qua nhiều hệ thống nhúng nối mạng với Các hệ thống nhúng có phạm vi từ độ phức tạp thấp, với chip vi điều khiển đến cao với nhiều đơn vị, thiết bị ngoại vi mạng, nằm giá đỡ thiết bị khu vực địa lý rộng lớn kết nối thông qua đường liên lạc đường dài 1.2 Lịch sử hình thành phát triển hệ thống nhúng Nguồn gốc vi xử lý vi điều khiển bắt nguồn từ mạch tích hợp MOS, chip mạch tích hợp chế tạo từ MOSFETs (bóng bán dẫn hiệu ứng trường kim loại -oxit-bán dẫn) phát triển vào đầu năm 1960 Đến năm 1964, chip MOS đạt đến mật độ bóng bán dẫn cao chi phí sản xuất thấp so với chip lưỡng cực Các chip MOS tăng thêm độ phức tạp TIEU LUAN MOI download : skknchat123@gmail.com moi nhat với tốc độ dự đoán định luật Moore, dẫn đến tích hợp quy mơ lớn (LSI) với hàng trăm bóng bán dẫn chip MOS vào cuối năm 1960 Ứng dụng chip MOS LSI vào máy tính sở cho vi xử lý đầu tiên, kỹ sư bắt đầu nhận hệ thống vi xử lý máy tính hồn chỉnh chứa số chip MOS LSI [4] Một hệ thống nhúng đại công nhận máy tính hướng dẫn Apollo, phát triển vào năm 1965 Charles Stark Draper phịng thí nghiệm dụng cụ MIT Vào năm 1961, Hệ thống nhúng sản xuất hàng loạt máy tính dẫn đường Autonetics D-17 cho tên lửa Minuteman Khi Minuteman II vào sản xuất năm 1966, D-17 thay máy tính đại diện cho độ cao khối lượng sử dụng mạch tích hợp Kể từ ứng dụng ban đầu vào năm 1960, hệ thống nhúng giảm giá có gia tăng đáng kể sức mạnh chức xử lý Bộ vi xử lý đầu tiên, Intel 4004 (1971), thiết kế cho máy tính hệ thống nhỏ khác yêu cầu nhớ chip hỗ trợ Vào đầu năm 1980, thành phần nhớ, đầu vào đầu hệ thống tích hợp vào chip với xử lý tạo thành vi điều khiển Bộ vi điều khiển tìm ứng dụng mà máy tính đa tốn Khi chi phí vi xử lý vi điều khiển giảm, phổ biến hệ thống nhúng tăng lên Ngày nay, vi điều khiển tương đối rẻ lập trình để thực vai trị tương tự số lượng lớn thành phần riêng biệt Với vi điều khiển, việc thay thế, sản phẩm tiêu dùng, linh kiện tương tự dạng núm vặn đắt tiền chiết áp tụ điện có nút lên / xuống nút bấm vi xử lý đọc trở nên khả thi Mặc dù bối cảnh này, hệ thống nhúng thường phức tạp giải pháp truyền thống, phần lớn phức tạp chứa vi điều khiển Có thể cần thành phần bổ sung phần lớn công sức thiết kế phần mềm Quá trình thử nghiệm nguyên mẫu phần mềm nhanh so với việc thiết kế xây dựng mạch không sử dụng xử lý nhúng 1.3 Ứng dụng hệ thống nhúng TIEU LUAN MOI download : skknchat123@gmail.com moi nhat Hệ thống nhúng thường tìm thấy ứng dụng tiêu dùng, công nghiệp, ô tô , thiết bị gia dụng , y tế, viễn thông, thương mại, hàng không quân 1.3.1 Ứng dụng viễn thông Hệ thống viễn thông sử dụng nhiều hệ thống nhúng từ chuyển mạch điện thoại cho mạng đến điện thoại di động người dùng cuối Mạng máy tính sử dụng định tuyến chuyên dụng cầu nối mạng để định tuyến liệu 1.3.2 Ứng dụng tự động hóa điện tử Điện tử tiêu dùng bao gồm máy nghe nhạc MP3 , máy thu hình , điện thoại di động , máy chơi trò chơi điện tử , máy ảnh kỹ thuật số , máy thu GPS máy in Các thiết bị gia dụng, chẳng hạn lị vi sóng , máy giặt máy rửa bát , bao gồm hệ thống nhúng để cung cấp tính linh hoạt, hiệu tính Hệ thống HVAC tiên tiến sử dụng điều nhiệt nối mạng để kiểm sốt xác hiệu nhiệt độ thay đổi theo thời gian ngày theo mùa Tự động hóa nhà sử dụng mạng có dây khơng dây sử dụng để điều khiển đèn, khí hậu, an ninh, âm / hình ảnh, giám sát, v.v., tất sử dụng thiết bị nhúng để cảm biến điều khiển TIEU LUAN MOI download : skknchat123@gmail.com moi nhat Các thiết bị không dây thu nhỏ gọi motes cảm biến không dây nối mạng Mạng cảm biến không dây tận dụng khả thu nhỏ nhờ thiết kế vi mạch tiên tiến để ghép nối hệ thống không dây đầy đủ với cảm biến tinh vi, cho phép người công ty đo lường vô số vật giới vật lý hành động dựa thông tin thông qua hệ thống giám sát điều khiển Những động hồn tồn khép kín thường cạn nguồn pin nhiều năm trước pin cần thay đổi sạc 1.3.3 Ứng dụng công nghiệp Các hệ thống vận chuyển từ máy bay đến ô tô ngày sử dụng hệ thống nhúng Máy bay có thiết bị điện tử hàng khơng tiên tiến hệ thống dẫn đường quán tính máy thu GPS có u cầu an tồn đáng kể Tàu vũ trụ dựa vào hệ thống điện tử hàng không để hiệu chỉnh quỹ đạo Các động điện khác - động DC không chổi than , động cảm ứng động DC - sử dụng điều khiển động điện tử Ơ tơ , xe điện xe hybrid ngày sử dụng hệ thống nhúng để tối đa hóa hiệu giảm thiểu nhiễm Các hệ thống an tồn ô tô khác sử dụng hệ thống nhúng bao gồm hệ thống chống bó cứng phanh (ABS), Kiểm sốt ổn định điện tử (ESC / ESP), kiểm soát lực kéo (TCS) dẫn động bốn bánh tự động TIEU LUAN MOI download : skknchat123@gmail.com moi nhat 1.3.4 Ứng dụng y tế Thiết bị y tế sử dụng hệ thống nhúng để theo dõi hình ảnh y sinh khác như: PET, chụp cắt lớp vi tính phát xạ đơn photon (SPECT), CT MRI để kiểm tra nội Hệ thống nhúng thiết bị y tế thường cung cấp máy tính cơng nghiệp TIEU LUAN MOI download : skknchat123@gmail.com moi nhat 1.3.5 Ứng dụng cơng nghiệp quốc phịng Hệ thống nhúng sử dụng cho hệ thống quan trọng an tồn hàng khơng vũ trụ ngành cơng nghiệp quốc phịng Trừ kết nối với mạng có dây khơng dây thơng qua mạng di động 3G chip phương pháp khác cho mục đích giám sát điều khiển IoT, hệ thống cách ly khỏi bị hack an tồn Để an tồn cháy nổ, hệ thống thiết kế để có khả xử lý nhiệt độ cao tiếp tục hoạt động Trong việc giải vấn đề bảo mật, hệ thống nhúng tự cung cấp đối phó với hệ thống điện thông tin liên lạc bị cắt TIEU LUAN MOI download : skknchat123@gmail.com moi nhat 1.4 Đặc điểm hệ thống nhúng 1.4.1 Đặc điểm chung hệ thống nhúng Hệ thống nhúng thiết kế để đảm nhận số nhiệm vụ chun dụng khơng đóng vai trị máy tính đa chức Một số hệ thống địi hỏi ràng buộc tính hoạt động thời gian thực để đảm bảo độ an toàn tính ứng dụng; số khác khơng có điều kiện ràng buộc chặt chẽ, cho phép hệ thống phần cứng đơn giản hóa giảm thiểu giá thành Hệ thống nhúng không thiết bị độc lập mà chúng hệ thống phức tạp nằm thiết bị mà chúng điều khiển để phục vụ mục đích chung Phần mềm viết cho hệ thống nhúng lưu trữ ROM nhớ flash Chúng chạy với tài nguyên cứng hạn chế: dung lượng nhớ thấp, nhỏ, không bàn phím hay hình 1.4.2 Đặc điểm chi tiết hệ thống nhúng 1.4.2.1 Giao diện 10 TIEU LUAN MOI download : skknchat123@gmail.com moi nhat Một số hệ thống nhúng khơng có giao diện (các hệ thống đơn nhiệm) có đầy đủ hệ thống giao diện hệ điều hành máy tính đại Các hệ thống nhúng đơn giản sử dụng nút bấm, đèn LED, hiển thị cỡ chử nhỏ hiển thị số thường với menu Một số thiết bị phức tạp sử dụng hình đồ họa, cảm ứng có nút bấm lề hình tạo tiện dụng, đồng thời tối ưu hóa khơng gian thiết bị, ý nghĩa nút bấm thay đổi theo hình lựa chọn dựa nhu cầu người dùng Một số hệ thống điều khiển từ xa nhờ việc trao đổi thơng tin liệu ( ví dụ: RS-232) qua kết nối internet Sự phát triển mạnh mẽ mạng toàn cầu mang đến cho nhà thiết kế hệ nhúng tiềm để phát triển hệ thống nhúng thông qua việc sử dụng giao diện web 1.4.2.2 Bộ vi xử lý hệ thống nhúng (CPU) Có thể chia thành loại: vi xử lý vi điều khiển Các vi điều khiển thường có thiết bị ngoại vi tích hợp chip nhằm giảm kích thước hệ thống Có nhiều loại kiến trúc CPU sử dụng thiết kế hệ nhúng ARM, MIPS, Coldfire/68k, PowerPC, x86, PIC, 8051, Atmel AVR, Renesas H8, SH, V850, FR-V, M32R, Z80, Z8 … Điều trái ngược với loại máy tính để bàn, thường bị hạn chế với vài kiến trúc máy tính định 11 TIEU LUAN MOI download : skknchat123@gmail.com moi nhat Các hệ thống nhúng có kích thước nhỏ thiết kế để hoạt động môi trường công nghiệp thường lựa chọn PC/104 PC/104++ làm tảng Những hệ thống thường sử dụng DOS, Linux, NetBSD hệ điều hành nhúng thời gian thực QNX hay VxWorks Các hệ thống nhúng có kích thước lớn thường sử dụng cấu hình chung hệ thống on chip (System on a chip – SoC), bảng mạch tích hợp cho ứng dụng cụ thể (an application-specific integrated circuit – ASIC) Sau nhân CPU mua thêm vào phần thiết kế chip Một chiến lược tương tự sử dụng FPGA (field-programmable gate array) lập trình cho với thành phần ngun lý thiết kế bao gồm CPU 1.4.2.3 Các thiết bị ngoại vi Hệ thống nhúng giao tiếp với bên ngồi thơng qua thiết bị ngoại vi như: Serial Communication Interfaces (SCI): RS-232, RS-422, RS485 Synchronous Serial Communication Interface: I2C, JTAG, SPI, SSC ESSI Universal Serial Bus (USB) Bộ điều khiển giao diện mạng: Ethernet, WiFi, … Bộ định thời: PLL(s), Capture/Compare Time Processing Units 12 TIEU LUAN MOI download : skknchat123@gmail.com moi nhat Discrete IO: General Purpose Input/Output (GPIO) 13 TIEU LUAN MOI download : skknchat123@gmail.com moi nhat 1.4.2.4 Công cụ phát triển Tương tự với sản phẩm phần mềm khác, nhà thiết kế hệ thống nhúng sử dụng trình biên dịch (compilers), chương trình dịch hợp ngữ (assembler) cơng cụ gỡ lỗi (debuggers) nhằm phát triển phần mềm hệ thống nhúng Tuy nhiên, họ sử dụng số công cụ chuyên dụng: Bộ gỡ rối mạch chương trình mơ (emulator) Hệ thống nhúng kiểm tra tính hợp lệ chương trình nhờ vào việc thêm giá trị checksum CRC vào chương trình Đối với hệ thống xử lý tín hiệu số, người phát triển hệ thống sử dụng phần mềm workbench MathCad Mathematica để mô thuật tốn Các trình biên dịch linker (trình liên kết) chuyên dụng sử dụng để tối ưu hóa thiết bị phần cứng Một hệ thống nhúng có ngơn ngữ lập trình cơng cụ thiết kế riêng sử dụng cải tiến từ ngơn ngữ có sẵn Cách làm khác thêm vào hệ điều hành thời gian thực hệ điều hành hệ thống nhúng Các cơng cụ phần mềm tạo công ty phần mềm chuyên dụng hệ thống nhúng chuyển đổi từ công cụ phát triển phần mềm GNU Đôi khi, công cụ phát triển dành cho máy tính cá nhân sử dụng 14 TIEU LUAN MOI download : skknchat123@gmail.com moi nhat xử lý hệ thống nhúng gần giống với xử lý máy PC thông dụng 1.4.2.5 Độ tin cậy Các hệ thống nhúng thường kỳ vọng chạy hàng năm trời mà không bị lỗi tự khơi phục hệ thống có lỗi, phần mềm hệ thống nhúng phát triển kiểm thử cách vô cẩn thận Ngồi ra, thiết bị rời khơng đáng tin cậy ổ đĩa, công tắc nút bấm thường bị hạn chế sử dụng Việc khôi phục hệ thống gặp lỗi thực cách sử dụng kỹ thuật watchdog timer – phần mềm không đặn nhận tín hiệu watchdog định kì hệ thống bị khởi động lại Một số vấn đề cụ thể độ tin cậy như: Hệ thống ngừng để sửa chữa cách an tồn, ví dụ hệ thống không gian, hệ thống dây cáp đáy biển, đèn hiệu dẫn đường,… Giải pháp: chuyển sang sử dụng hệ thống dự trữ phần mềm cung cấp phần chức Hệ thống phải chạy liên tục tính an tồn, ví dụ thiết bị dẫn đường máy bay, thiết bị kiểm sốt độ an tồn nhà máy hóa chất,… Giải pháp: lựa chọn backup hệ thống Nếu hệ thống ngừng hoạt động gây thất thoát nhiều tiền ví dụ dịch vụ bn bán tự động, hệ thống chuyển tiền, hệ thống kiểm soát nhà máy, Chương 2: Các kiến trúc phần mềm hệ thống nhúng 15 TIEU LUAN MOI download : skknchat123@gmail.com moi nhat Hiện nay, có nhiều kiểu kiến trúc phần mềm hệ thống nhúng khác sử dụng cách phổ biến, kiểu kiến trúc điển hình: 1.1 Vịng lặp kiểm soát đơn giản kiểu thiết kế này, phần mềm sử dụng vịng lặp, vịng lặp gọi đến chương trình – thứ chịu trách nhiệm quản lý phần phần cứng phần mềm Ở 1.2 Hệ thống ngắt điều khiển Các hệ thống nhúng thường điều khiển ngắt Đây phương pháp để giải tình mà hệ thống bị gián đoạn nhiều hành động xảy lúc Ở vi xử lý giải theo cách hồn thành tác vụ có mức độ ưu tiên cao xử lý đến tác vụ khác (Các tác vụ phức tạp hơn) Khi đó, hệ thống gần giống với kiểu nhân đa nhiệm tiến trình rời rạc Loại kiến trúc thường sử dụng hệ thống có quản lý kiện đơn giản 16 TIEU LUAN MOI download : skknchat123@gmail.com moi nhat (Sơ đồ ví dụ thường trình dịch vụ ngắt (ISR)) 1.3 Đa nhiệm tương tác Đa nhiệm tương tác hay cịn có tên gọi khác đa nhiệm không ưu tiên (nonpreemptive multitasking) Hiểu cách bản, kiểu đa nhiệm máy tính mà hệ điều hành khơng khởi tạo chuyển đổi nội dung tiến trình chạy sang tiến trình khác Nói cách khác, nhà lập trình định nghĩa loạt nhiệm vụ, nhiệm vụ chạy mơi trường riêng Khi khơng cần thực nữa, gọi đến tiến trình tạm nghỉ (bằng cách gọi “pause”, “wait”, etc.) Đa nhiệm tương tác giống với kỹ thuật vịng lặp kiểm sốt đơn giản, ưu nhược điểm loại kiến trúc Tuy nhiên, việc thêm phần mềm thực cách dễ dàng cách lập trình tác vụ thêm vào hàng đợi thông dịch (queue17 TIEU LUAN MOI download : skknchat123@gmail.com moi nhat interpreter), thứ trở nên phức tạp đưa vào vịng lặp kiểm sốt đơn giản có trước 1.4 Đa nhiệm ưu tiên – đa luồng loại kiến trúc này, hệ thống sử dụng đoạn mã đơn giản có nhiệm vụ chuyển đổi tác vụ luồng khác thông qua định thời Như vậy, hệ thống coi có nhân “hệ điều hành” mà hệ điều hành đoạn mã đơn giản Ở Bất kì tác vụ gây hại đến tác vụ riêng biệt khác cần phải tách biệt cách xác Do đó, giải pháp thường đưa sử dụng hệ điều hành thời gian thực Từ đó, tính linh hoạt mức độ phức tạp từ việc quản lý nhiều tác vụ chạy song song tăng đáng kể, nhà lập trình có thẻ tập trung vào việc phát triển chức thiết bị không cần quan tâm đến dịch vụ hệ điều hành 18 TIEU LUAN MOI download : skknchat123@gmail.com moi nhat Sơ đồ so sánh đa nhiệm tương tác đa nhiệm ưu tiên, tác vụ đa nhiệm tương tác thực dạng vịng lặp vơ hạn, đa nhiệm ưu tiên tác vụ thực hệ điều hành riêng, tác vụ tốn nhiều thời gian cân nhắc gián đoạn, nhiên đa nhiệm tương tác bắt buộc phải chia chúng 1.5 Vi nhân nhân ngoại – Microkernels and Exokernels Trong khoa học máy tính nói chung, vi nhân thường biết đến lượng phần mềm gần tối thiểu cung cấp chế cần thiết để tạo hệ điều hành Trong hệ thống nhúng vậy, khái niệm vi nhân đóng vai trị bước tiến gần khái niệm hệ điều hành thời gian thực Nhân hệ điều hành thực việc cấp phát nhớ chuyển CPU cho luồng Vi nhân kiểu kiến trúc mà “dùng nhanh uy tín cịn dùng chậm tạch” hữu dụng việc chuyển đổi giao tiếp tác vụ nhanh cịn chậm lại câu chuyện khác Về nhân ngoại, chúng giải vấn đề liên quan đến hiệu hoạt động cách giao tiếp cách hiệu việc gọi chương trình thơng thường Phần cứng tồn phần mềm hệ thống đáp ứng mở rộng ứng dụng 1.6 Nhân khối – Monolithic kernels Về định nghĩa, nhân khối kiến trúc hệ điều hành có nhiệm vụ thực toàn mã hệ điều hành địa nhớ để tăng hiệu hệ thống Trong kiến trúc này, nhân đầy đủ có khả phức tạp chuyển đổi để phù hợp với mơi trường nhúng Từ đó, giúp nhà lập trình có mơi trường hệ điều hành (Linux Microsoft Windows) thu nhỏ theo thuận lợi cho việc phát triển Tuy nhiên, điểm yếu kiến trúc nhân lại đòi hỏi lượng lớn tài nguyên hệ thống để tăng chi phí hệ thống 19 TIEU LUAN MOI download : skknchat123@gmail.com moi nhat Chi phí tăng lên loại hệ thống nhúng ưa chuộng, đặc biệt thiết bị nhúng mạnh Wireless router hệ thống định vị GPS Chương 3: Kiểm thử hệ thống nhúng – debugging 1.1 Tổng quan gỡ lỗi hệ thống nhúng Trình gỡ lỗi cho chương trình máy tính nhằm phát xóa lỗi có chương trình khác Nó sử dụng để xác định liệu chương trình có chạy xác, với xác định ngun nhân lỗi chưa hồn thành xác chức Gỡ lỗi hệ thống nhúng kỹ thuật quan trọng để tìm loại bỏ lỗi có chương trình 1.2 Yêu cầu việc gỡ lỗi Ba tiêu chí để gỡ lỗi hệ thống nhúng thời gian thực: Run Control: Khả khởi động, dừng truy cập xử lí nhớ Memory substitution: Việc thay nhớ ROM với RAM làm tăng tốc độ tải xuống mã, gỡ sửa chữa lỗi Real-time analysis: Phân tích thời gian thực theo dịng mã thời gian thực với phân tích theo dõi thời gian thực 1.3 Mẫu hệ thống gỡ lỗi Luồng liệu đưa từ công cụ gỡ lỗi đại diện cho ký hiệu thông tin cho phép ánh xạ thông tin đến cấu trúc mức nguồn Bất kỳ hệ thống gỡ lỗi thực thi hai quy trình sau: 20 TIEU LUAN MOI download : skknchat123@gmail.com moi nhat Chương trình thử nghiệm (Test program) Trình gỡ lỗi (Debugger) Hình – Mẫu hệ thống gỡ lỗi Một phần trình gỡ lỗi chạy máy chủ (Host computer) phần lại chạy máy đích (target machine) Để tránh khơng bị xâm nhập, cần thực thi mã lệnh điểm ngắt - breakpoint (sự cố ý dùng tạm dừng chương trình) chạy trình gỡ lỗi chương trình riêng biệt cấp lệnh thực thi riêng để chạy trình gỡ lỗi Hình – Những công cụ gỡ lỗi Gỡ lỗi hoạt động cần thiết trình phát triển hệ thống nhúng 21 TIEU LUAN MOI download : skknchat123@gmail.com moi nhat 1.3.1 Trình giả lập – Simulators Hình – Debugging with simulators Trình giả lập cơng cụ sử dụng để mô hệ thống nhúng Mã kiểm tra cho vi điều khiển cách mô mã lệnh máy tính chủ Trình giả lập sử dụng để mơ hình hóa hoạt động vi điều khiển hoàn chỉnh phần mềm Tuy nhiên, nhược điểm phương pháp mô xử lý thiết bị ngoại vi 1.3.2 Trình gỡ lỗi từ xa – Remote Debuggers Hình – Debugging with Remote Debuggers 22 TIEU LUAN MOI download : skknchat123@gmail.com moi nhat Trình gỡ lỗi từ xa sử dụng để giám sát hay điều khiển phần mềm nhúng nhằm thực thi gỡ lỗi phần mềm nhúng qua liên kết truyền thông Chương trình chạy máy chủ trình gỡ lỗi từ xa có giao diện người dùng giống trình gỡ lỗi khác mà bạn sử dụng Màn hình gỡ lỗi thường giao diện dòng lệnh giao diện người dùng đồ họa (GUI) Trình gỡ lỗi GUI thường chứa số cửa sổ nhỏ để hiển thị đồng thời phần hoạt động mã nguồn, nội dung đăng ký thông tin liên quan khác việc thực thi chương trình Lưu ý hệ thống nhúng, trình gỡ lỗi phần mềm gỡ lỗi thực thi hai hệ thống máy tính khác Nó hỗ trợ mức độ tương tác cao máy chủ máy đích: Các điểm ngắt phần mềm (Breakpoints) Đọc / ghi ghi liệu địa xác định Trình gỡ lỗi từ xa công cụ tải xuống kiểm tra sử dụng phổ biến trình phát triển phần mềm nhúng Điều chủ yếu giá trình gỡ lỗi từ xa khơng cộng thêm đáng kể vào chi phí cơng cụ phát triển chéo (trình biên dịch, trình liên kết, trình định vị, ) Tuy nhiên, có số nhược điểm sử dụng trình gỡ lỗi từ xa, bao gồm việc gỡ lỗi mã khởi động Một bất lợi khác mã phải thực thi từ RAM, vậy, hệ thống yêu cầu xử lý đích để chạy gói phần mềm cuối 23 TIEU LUAN MOI download : skknchat123@gmail.com moi nhat ... hệ thống nhúng 1.1 Giới thiệu hệ thống nhúng Hệ thống nhúng hệ thống máy tính kết hợp từ xử lý máy tính, nhớ máy tính thiết bị ngoại vi đầu vào, đầu ra; có chức chuyên dụng hệ thống điện tử Hệ. .. nghiệp quốc phòng 1.4 Đặc điểm hệ thống nhúng 1.4.1 Đặc điểm chung hệ thống nhúng 1.4.2 Đặc điểm chi tiết hệ thống nhúng 1.4.2.1 Giao diện 1.4.2.2 Bộ vi xử lý hệ thống nhúng (CPU) 1.4.2.3 Các thiết...MỤC LỤC CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG NHÚNG 1.1 1.2 1.3 Giới thiệu hệ thống nhúng Lịch sử hình thành phát triển hệ thống nhúng Ứng dụng hệ thống nhúng 1.3.1 Ứng dụng viễn thơng 1.3.2