Tradiční debuggery jsou objemné, neflexibilní a obtížně použitelné, takže pro dnešní vývojové požadavky nejsou vhodné. Vývojáři si místo nich mohou zvolit moderní řešení, které je kompaktní a má rozšířenou funkcionalitu. Tento článek stručně popisuje roli a požadavky ICD (in-circuit debuggery) a představí řešení od Microchip Technology jako příklad toho, co by vývojáři měli hledat v moderním ICD. Součástí jsou také kompatibilní vývojové nástroje, tipy pro začátek a rychlý průvodce používáním ICD přímo v produkčním prostředí.

Výhody použití ICD debuggeru

ICD je nástroj, který poskytuje přístup k procesoru v reálném čase během provozu systému, a to umožňuje krokování kódu a kontrolu paměti. In-circuit programátor (ICP) umožňuje zápis kódu a dat přímo do paměti procesoru. Tradiční debuggery vyžadují větší znalosti vývojáře a speciální vývojová prostředí. Tyto debuggery mohou mít také omezení při odstraňování problémů s produkčním hardwarem a často vyžadují připojení skrz JTAG, které není jednoduché implementovat do produkčního hardware kvůli nákladům a prostorovým omezením. Navíc specializovaný software a hardware potřebný pro ladění nemusí být snadné použít přímo v provozním prostředí. Například PG164150 MPLAB PICkit 5 ICD/ICP lze používat prostřednictvím aplikace pro chytré telefony s připojením Bluetooth Low Energy (BLE). Díky tomu mohou technici přehrávat obrazy firmware přímo v terénu, a to značně rozšiřuje možnosti oprav chyb.

Klíčové vlastnosti MPLAB PICkit 5

MPLAB PICkit 5 je programovací a ladící nástroj, který podporuje téměř všechny mikrokontrolery PIC , dsPIC , AVR a SAM ( založené na Arm Cortex) od Microchip Technology. Jak je znázorněno na obrázku 1, obsahuje slot pro microSDHC kartu, která umožňuje ukládat více verzí firmware daného zařízení.

Obrázek 1: Na obrázku je uveden MPLAB PICkit 5 se zdůrazněním jeho klíčových vlastností. (Zdroj obrázku: Microchip Technology)

MPLAB PICkit 5 se připojuje k hostiteli pomocí kabelu USB Type-C a může být napájen buď přes tento kabel nebo z připojeného hardware. Debugger obsahuje konektivitu BLE, která umožňuje přístup k nástroji ze smartphonu a také 8 pinový programovací konektor, který podporuje různá rozhraní jako je čtyř nebo dvou vodičový JTAG, Serial Wire Debug (SWD), Ethernet a sériové programování (ICSP). Microchip Technology nabízí adaptérovou desku AC102015 (obrázek 2), která podporuje všechna tato rozhraní.

Obrázek 2: Adaptérová deska AC102015 pojme širokou škálu rozhraní. (Zdroj obrázku: Microchip Technology)

Debugger podporuje napájecí napětí od 1,2 V do 5,0 V pro vstup do nízkonapěťového programového režimu a od 1,8 V do 5,0 V pro vstup do vysokonapěťového programového režimu. Může také přímo dodávat cílovému zařízení proud 150 mA. Mezi další funkce patří virtuální komunikační port (VCOM), více hardwarových a softwarových přerušení, stopky pro operace časování a možnost přímo ladit soubory ze zdrojového kódu. Debugger je založen na ATSAME70N2 MCU s frekvencí 300 MHz a s operačním systémem v reálném čase (RTOS), který zajišťuje, že při přepínání mezi zařízeními nedochází ke zpoždění přenosu firmware.

Srovnání MPLAB PICkit 3,4 a 5

Řada MPLAB PICkit se neustále vyvíjí a při každé iteraci přináší vylepšení flexibility, rychlosti a kompatibility zařízení. Tabulka 1 shrnuje zásadní aktualizace MPLAB PICkit 5 ve srovnání s jeho předchůdci.

Tabulka 1: MPLAB PICkit 5 nabízí mnoho výhod oproti svým předchůdcům. (Zdroj tabulky: Kenton Williston)

Vývojová prostředí podporovaná MPLAB PICkit 5

MPLAB PICkit 5 podporuje následující vývojová prostředí:

• MPLAB X integrované vývojové prostředí (IDE) - plnohodnotná softwarová sada pro vývoj vestavěných systémů
• Integrované programovací prostředí MPLAB (IPE) - zjednodušená aplikace, která zahrnuje produkční mód pro techniky pracující s produkty založené na procesorech Microchip Technology
• PMPLAB programmer-To-Go (PTG) je součástí MPLAB X a funguje s aplikací pro chytré telefony iOS a Android MPLAB X.

Zvláště zajímavá je aplikace pro chytré telefony (obrázek 3), která umožňuje uživatelům vzdáleně programovat cílový hardware pomocí jednoduchého procesu:

• Kód musí být vyvinut pomocí MPLAB X a je zkompilován do .ptg hex souboru, který obsahuje kód, data a konfigurační informace.
• Hexadecimální soubor se stáhne na kartu microSDHC vloženou do MPLAB PICkit 5.
• Karta microSDHC pojme více hex souborů, a to uživatelům poskytuje flexibilitu při programování cílových zařízení.
• MPLAB PICkit 5 se připojí do cílového hardware.
• Pomocí aplikace pro chytré telefony uživatel vybere uložený obraz firmware na paměťové kartě k naprogramování cíle.

Obrázek 3: Aplikace pro chytré telefony MPLAB PTG nabízí jednoduché rozhraní. (Zdroj obrázku: Microchip Technology)

MPLAB PTG je zvláště užitečný ve vzdálených nebo mobilních zařízeních. Je schopen programovat zařízení přímo v terénu bez počítače, čímž efektivně přemění MPLAB PICkit 5 na samostatný programovací nástroj. Vývojářům to usnadňuje rychlou aktualizaci firmware přímo na místě, urychluje vývojové cykly a zkracuje dobu uvedení na trh. Tento nástroj je také cenný pro nouzové scénáře, kde je nutné rychlé přeprogramování pro obnovení funkčnosti zařízení.

Začínáme s MPLAB PICkit 5

Použití MPLAB PICkit 5 s MPLAB X IDE je proces, který by měl znát každý embedded vývojář. Základní kroky jsou následující:

• Instalace: Musí být nainstalována nejnovější verze MPLAB X IDE. MPLAB PICkit 5 je obvykle podporován bez dalších ovladačů, ale je vhodné si  vyhledat nejaktuálnější informace na webu Microchip Technology.
• Nastavení projektu: PICkit 5 lze vybrat jako hardwarový nástroj pro programování a ladění při vytváření nového projektu. Tento výběr se provádí ve vlastnostech projektu v kategorii „Hardware Tool “.
• Programování: Jakmile je projekt nakonfigurován a kód připraven, lze MCU naprogramovat aktivací tlačítka „Make and Program Device“.

MPLAB IPE nabízí přímočařejší proces pro techniky ve výrobním prostředí. Klíčové kroky k použití tohoto nástroje jsou následující:

• Konfigurace: MPLAB PICkit 5 se vybere z dostupných nástrojů. Poté je třeba vybrat cílové zařízení (model MCU) a hex soubor určený k programování.
• Programování: S vybraným modelem a hex souborem lze MCU naprogramovat stisknutím tlačítka „Program“. V případě potřeby MPLAB IPE vymaže cílové zařízení, naprogramuje jej a ověří naprogramování.

V obou prostředích se uživatelé pravděpodobně setkají s technickými problémy, které lze vyřešit následovně:

• Zkontrolujte připojení: Vývojář by měl zkontrolovat připojení k hostiteli a cílovému zařízení. Pokud používáte rozhraní ICSP, je třeba věnovat pozornost orientaci konektoru.
• Zkontrolujte napájení: Je třeba ověřit nastavení napájení. Některá zařízení mohou být napájena přímo z MPLAB PICkit 5, zatímco jiná mohou vyžadovat externí napájení.
• Aktualizace firmware: Společnost Microchip Technology pravidelně vydává aktualizace firmware pro MPLAB PICkit 5. Je nutné zajistit, abychom měli nainstalovánu nejnovější verzi.

Vývojové sady kompatibilní s MPLAB PICkit 5

MPLAB PICkit 5 je kompatibilní s různými vývojovými sadami určenými pro učení, prototypování a vývoj aplikací. Například vývojové desky Curiosity Low Pin Count (LPC) jako je DM164137, která obsahuje 8, 14 nebo 20 pinů, je navržena pro experimentování s MCU PIC. Tyto desky obsahují integrovaný programátor a debugger, ale externí nástroj, jako je MPLAB PICkit 5 nabízí další funkce. Je nutné zkontrolovat, zda lze integrovaný programátor odpojit pomocí propojky.

Dalším příkladem jsou Xpress Evaluation Boards jako je DM164140 pro PIC16F18855. Tyto desky jsou navrženy pro rychlé prototypování se specifickými PIC MCU. Dodávají se s vestavěným programátorem a debuggerem, ale lze použít MPLAB PICkit 5 pro konzistenci napříč projekty nebo pro funkce specifické pro tento debugger. Microchip Technology také nabízí startovací sady, jako je DM320105 PIC32MX XLP, která poskytuje hardware a software nezbytný pro rychlé zahájení vývoje.

Závěr

Moderní vývojové nástroje ICD pomáhají urychlit vývojové cykly a umožňují aktualizaci produktů přímo v terénu. MPLAB PICkit 5 podporuje širokou škálu MCU, podporuje několik možností připojení a softwarových nástrojů než předchozí debuggery, a to dodává vysoký stupeň flexibility a užitečnosti. K dispozici je aplikace pro chytré telefony, která umožňuje použití MPLAB PICkit 5 v nastaveních, která jsou obtížně přístupná s tradičními debuggery.

Článek vyšel v originále na webu DigiKey.com