Accelerați prototiparea și actualizările de cod cu un depanator modern în circuit

Dezvoltatorii se confruntă cu presiunea de a accelera livrarea produselor, chiar dacă sistemele integrate devin tot mai complexe. Depanatoarele în circuit (ICD) joacă un rol esențial în acest sens, ajutând la identificarea și remedierea rapidă a erorilor. Cu toate acestea, depanatoarele tradiționale sunt voluminoase, inflexibile și dificil de utilizat, ceea ce le face nepotrivite pentru cerințele actuale de dezvoltare.

În schimb, dezvoltatorii pot alege o soluție modernă, compactă, cu funcționalități extinse și cu seturi de instrumente mai ușor de utilizat pentru dezvoltatori. În special, aceștia ar trebui să caute sprijin pentru dezvoltarea rapidă și actualizarea produselor în laborator și pe teren.

Articolul de față descrie pe scurt rolul și cerințele ICD-urilor. Apoi se prezintă o soluție de la Microchip Technology ca exemplu pentru ceea ce ar trebui să caute dezvoltatorii într-un ICD modern. De asemenea, sunt incluse instrumente de dezvoltare compatibile, sfaturi pentru început și un ghid rapid pentru utilizarea unui ICD în mediile de producție.

Beneficiile și provocările ICD-urilor

Un ICD este un instrument care se conectează la un procesor instalat în hardware-ul țintă. Această conexiune oferă acces în timp real la procesor în timpul funcționării sistemului, permițând sarcini precum executarea pas cu pas și inspectarea memoriei. Un programator în circuit (ICP) se bazează pe aceste capacități, permițând scrierea de cod și date în memoria procesorului. Împreună, aceste caracteristici sunt esențiale pentru procesul de dezvoltare integrată.

Cu toate acestea, depanatoarele tradiționale necesită competențe specializate și medii de dezvoltare care le pot limita utilitatea. În plus, aceste depanatoare pot avea limitări în cazul depanării hardware-ului de producție și, adesea, necesită conexiuni JTAG a căror implementare pe hardware-ul de producție nu este practică din cauza constrângerilor de cost și spațiu. De asemenea, software-ul și hardware-ul specializat necesare pentru depanare ar putea fi dificil de transportat pe teren.

ICD/ICP PG164150 MPLAB PICkit 5 de la Microchip Technology depășește aceste constrângeri. Printre alte caracteristici, acesta poate fi utilizat prin intermediul unei aplicații pentru smartphone cu conectivitate Bluetooth Low Energy (BLE). Acest lucru permite tehnicienilor să implementeze imagini de cod pe teren, extinzând considerabil posibilitățile de remediere a erorilor și de actualizare a software-ului.

Caracteristicile cheie ale MPLAB PICkit 5

MPLAB PICkit 5 este un dispozitiv versatil care acceptă aproape toate unitățile de microcontroler (MCU) și controlerele de semnal digital (DSC) de la Microchip Technology, inclusiv dispozitivele PIC, dsPIC, AVR, and SAM (bazate pe Arm® Cortex®). După cum se arată în Figura 1, acesta încorporează un slot pentru card microSDHC care permite instrumentului să stocheze mai multe imagini de memorie pentru dispozitive.

Figura 1: se prezintă o imagine de ansamblu a MPLAB PICkit 5 care evidențiază caracteristicile sale cheie. (Sursă imagine: Microchip Technology)

MPLAB PICkit 5 se conectează la gazdă printr-un cablu USB Type-C și poate fi alimentat fie prin acest cablu, fie de către dispozitivul țintă. De asemenea, depanatorul include conectivitate BLE, ceea ce permite utilizatorilor să acceseze instrumentul de pe un smartphone.

Depanatorul dispune de un conector de programare cu 8 pini pe partea dispozitivului țintă, care suportă diverse interfețe. Printre acestea se numără JTAG cu 4 fire, Serial Wire Debug (SWD), Ethernet, JTAG cu 2 fire retro-compatibil și programare serială în circuit (ICSP). Microchip Technology oferă placa adaptoare AC102015 (Figura 2) care acceptă toate aceste interfețe.

Figura 2: Placa adaptoare AC102015 poate găzdui o gamă largă de interfețe. (Sursă imagine: Microchip Technology)

Depanatorul acceptă tensiuni de alimentare a dispozitivului țintă de la 1,2 V la 5,0 V pentru intrarea în modul programului de joasă tensiune și de la 1,8 V la 5,0 V pentru intrarea în modul programului de înaltă tensiune. De asemenea, poate alimenta direct dispozitivul țintă cu 150 miliamperi (mA).

Printre funcționalitățile suplimentare se numără un port de comunicare virtual (VCOM), mai multe puncte de întrerupere hardware și software, un cronometru pentru operațiunile de cronometrare și capacitatea de a depana direct fișierele de cod sursă. Depanatorul este alimentat de un MCU ATSAME70N2 de 300 de megahertzi (MHz) care rulează un sistem de operare în timp real (RTOS), ceea ce garantează că nu există întârzieri la descărcarea firmware-ului atunci când se comută de la un dispozitiv la altul. Această inteligență integrată permite depanatorului să susțină noi dispozitive și caracteristici țintă.

Îmbunătățiri cheie în comparație cu MPLAB PICkit 4 și MPLAB PICkit 3

Seria MPLAB PICkit a evoluat continuu, introducând îmbunătățiri în ceea ce privește flexibilitatea, viteza și compatibilitatea dispozitivelor cu fiecare iterație. Tabelul 1 rezumă îmbunătățirile esențiale din MPLAB PICkit 5 în comparație cu predecesorii săi.

Tabelul 1: MPLAB PICkit 5 oferă multe avantaje față de predecesorii săi. (Sursa tabelului: Kenton Williston)

Mediile de dezvoltare acceptate de MPLAB PICkit 5

MPLAB PICkit 5 acceptă medii de dezvoltare, inclusiv:

• Mediul de dezvoltare integrat (IDE) MPLAB X, o suită software completă pentru dezvoltarea de sisteme integrate.
• Mediul integrat de programare (IPE) MPLAB, o aplicație simplificată care include un mod de producție pentru tehnicienii care construiesc produse bazate pe procesoarele Microchip Technology.
• Funcționalitatea MPLAB Programmer-To-Go-Go (PTG), inclusă în MPLAB X și care funcționează cu aplicația pentru smartphone MPLAB X pentru iOS și Android.

Aplicația pentru smartphone (Figura 3) este deosebit de remarcabilă; aceasta permite utilizatorilor să programeze de la distanță hardware-ul țintă folosind un proces simplu:

• Codul este dezvoltat cu ajutorul MPLAB X și compilat într-un fișier hexazecimal .ptg care înglobează codul, datele și informațiile de configurare.
• Fișierul hexazecimal este descărcat pe un card microSDHC introdus în MPLAB PICkit 5.
• Cardul microSDHC poate găzdui mai multe fișiere hexagonale, oferind utilizatorilor flexibilitate în programarea dispozitivelor țintă.
• MPLAB PICkit 5 este conectat la hardware-ul țintă.
• Cu ajutorul aplicației pentru smartphone, utilizatorul selectează o imagine de program salvată pe cardul de memorie pentru a programa dispozitivul țintă.

Figura 3: Aplicația pentru smartphone MPLAB PTG oferă o interfață simplă. (Sursă imagine: Microchip Technology)

MPLAB PTG este deosebit de util în mediile aflate la distanță sau mobile, unde echipamentele suplimentare nu sunt practice. Aceasta poate programa dispozitive direct pe teren, fără un computer, transformând efectiv MPLAB PICkit 5 într-un instrument de programare autonom.

Pentru dezvoltatori, acest lucru facilitează actualizările rapide ale firmware-ului la fața locului, accelerând ciclurile de dezvoltare și reducând timpul de lansare pe piață. Tehnicienii pot folosi apoi MPLAB PTG pentru a actualiza alte dispozitive de teren, permițând o lansare rapidă a actualizărilor de produse. De asemenea, instrumentul este valoros pentru scenarii de urgență în care este necesară o reprogramare rapidă pentru a restabili funcționalitatea dispozitivului.

Noțiuni de bază pentru MPLAB PICkit 5

Utilizarea MPLAB PICkit 5 cu MPLAB X IDE este un proces care ar trebui să fie familiar pentru orice dezvoltator de sisteme încorporate. Etapele fundamentale sunt următoarele:

• Instalare: trebuie să fie instalată cea mai recentă versiune a IDE MPLAB X. În general, MPLAB PICkit 5 este acceptat fără drivere suplimentare, dar dezvoltatorii ar trebui să verifice site-ul web Microchip Technology pentru cele mai recente informații.
• Configurarea proiectului: PICkit 5 poate fi selectat ca instrument hardware pentru programare și depanare la crearea unui nou proiect. Această selecție se face în cadrul proprietăților proiectului, la categoria „Hardware Tool” (Instrument hardware).
• Programare: odată ce un proiect a fost configurat și codul pregătit, MCU poate fi programat prin activarea butonului „Make and Program Device” (Realizare și programare dispozitiv).

MPLAB IPE oferă un proces mai simplu pentru tehnicienii dintr-un mediu de producție. Pașii cheie pentru utilizarea acestui instrument sunt următorii:

• Configurație: trebuie selectat MPLAB PICkit 5 din instrumentele disponibile. Apoi trebuie selectate dispozitivul țintă (modelul MCU) și fișierul hexagonal destinat programării.
• Programare: odată ales dispozitivul și fișierul hexagonal, MCU poate fi programat prin apăsarea butonului „Program” (Programare). Dacă este necesar, MPLAB IPE va șterge dispozitivul țintă, îl va programa și va verifica programarea.

În oricare dintre aceste medii, este posibil ca utilizatorii să întâmpine dificultăți tehnice. Adesea, aceste probleme sunt cauzate de aspecte simple care pot fi abordate după cum urmează:

• Asigurați-vă că există conexiuni corespunzătoare: dezvoltatorul trebuie să verifice conexiunile cu gazda și cu dispozitivul țintă. Dacă se utilizează o interfață ICSP, trebuie să se acorde atenție orientării conectorului.
• Verificați setările de alimentare: trebuie verificate setările de alimentare. Unele dispozitive pot fi alimentate direct de MPLAB PICkit 5, în timp ce altele pot necesita o alimentare externă.
• Actualizarea firmware-ului: Microchip Technology lansează periodic actualizări de firmware pentru MPLAB PICkit 5. Dezvoltatorii trebuie să se asigure că este instalată cea mai recentă versiune.

Kituri de dezvoltare compatibile cu MPLAB PICkit 5

MPLAB PICkit 5 este compatibil cu diverse kituri de dezvoltare concepute pentru învățare, prototipare și dezvoltare de aplicații. De exemplu, plăcile de dezvoltare Curiosity cu număr redus de pini (LPC), cum ar fi DM164137, care acceptă 8, 14 sau 20 de pini, sunt concepute pentru experimentarea cu MCU PIC. Aceste plăci includ adesea un programator și un depanator integrat, dar un instrument extern, cum ar fi MPLAB PICkit 5, poate oferi caracteristici suplimentare. Dezvoltatorii ar trebui să verifice dacă programatorul integrat poate fi deconectat prin intermediul unei opțiuni de jumper.

Plăcile de evaluare Xpress, cum ar fi DM164140 pentru PIC16F18855, sunt un alt exemplu. Aceste plăci sunt concepute pentru realizarea rapidă de prototipuri cu anumite MCU-uri PIC. Acestea sunt livrate cu un programator și depanator încorporat, dar dezvoltatorii pot utiliza MPLAB PICkit 5 pentru consecvență între proiecte sau pentru caracteristicile specifice acestui depanator.

De asemenea, Microchip Technology oferă kituri de bază, cum ar fi placa de evaluare DM320105 PIC32MX XLP, care oferă hardware-ul și software-ul necesar pentru a începe rapid dezvoltarea. MPLAB PICkit 5 ar fi util pentru programarea și depanarea MCU-urilor incluse în aceste kituri, oferind o experiență de utilizare simplă.

Concluzie

ICD-urile moderne pot ajuta dezvoltatorii să accelereze ciclurile de dezvoltare și să lanseze actualizări de produse pe teren. MPLAB PICkit 5 acceptă o gamă mai largă de dispozitive țintă, opțiuni de conectivitate și instrumente software decât depanatoarele anterioare, ceea ce îi conferă un grad ridicat de flexibilitate și utilitate. Aplicația sa pentru smartphone este deosebit de remarcabilă, deoarece permite utilizarea MPLAB PICkit 5 în setări care sunt greu de accesat cu depanatoarele tradiționale.