Środowisko Projektanta Sprzęt i Oprogramowanie

Transkrypt

1 Szanowni Państwo, Nawiązując do naszych dotychczasowych kontaktów związanych z narzędziami R&D firmy Lauterbach, pragnę Państwu przesłać informacje podsumowujące aktualny etap rozwoju tego niezwykle zaawansowanego środowiska mikroprocesorowych narzędzi uruchomieniowych stosowanych przez wszystkich projektantów znanych światowych koncernów prowadzących podobną do Państwa działowość. Narzędzia te we wszystkich etapach projektowania zarówno podczas projektowania rdzeni procesorów, jak i rozbudowanych układów typu SoC, a także zawansowanych kompletnych systemów elektronicznych, pozwalają na gruntowną weryfikację i optymalizację jakości kodu źródłowego pakietów BSP, bezinwazyjną emulację oraz gruntowne sprawdzenie poprawności projektu jeszcze przed jego produkcją, jak też w późniejszym etapie, podczas produkcji. Środowisko Projektanta Sprzęt i Oprogramowanie Podstawową działalnością firmy Lauterbach jest projektowanie i produkcja mikroprocesorowego środowiska uruchomieniowego do usuwania i śledzenia błędów w układach elektronicznych, jak też w oprogramowaniu niskopoziomowym i aplikacyjnym oraz emulacji projektowanych układów elektronicznych. Dodatkowo firma Lauterbach od ponad 20 lat oferuje znakomite i tanie analizatory stanów logicznych. Kluczową cechą analizatorów stanów logicznych serii TRACE32 jest płynna integracja ze sprzętem uruchomieniowym (debuggerami) wyposażonym w opcje śledzenia (TRACE) niskopoziomowego oraz aplikacyjnego kodu źródłowego. Dla typowej aplikacji używającej analizatora stanów logicznych zaimplementowanego w Debugger PowerTrace II (umożliwiający śledzenie kodu z szybkością do 500 MBit/s na kanał ETM lub i PTM i szerokości pasma 2200 MByte/s oraz buforem Trace do 4 GByte) oznacza to, że z pomocą komputera możemy szybko i efektywnie wykonać więcej symulacji oraz analiz celem zweryfikowania i zatwierdzenia projektu. PowerTrace II posiada zintegrowany analizator stanów logicznych oraz standardową cyfrową sondę. To umożliwia jednoczesne zarejestrowanie 17 kanałów cyfrowych z częstotliwością próbkowania do 200 MHz. Ten analizator stanów logicznych ma głębokość do 1024K próbek i przykładem jego użycia może być test sygnałów JTAG podczas weryfikacji i zatwierdzenia projektu na etapie przed produkcją "krzemu" (rys.1, 2, 3). Rys. 2 Zarejestrowane sygnały JTAG Rys. 3 Reprezentacja protokołu sygnałów JTAG Rys. 1 Konfiguracją narzędzi dla rejestrowania sygnałów JTAG

2 Aktualnie w dobie systemów osadzonych stało się normą, iż cały rozwój i projektowanie nowych procesorów lub oprogramowania odbywa się w technologii wirtualnej. Dla tej fazy projektu Lauterbach dostarcza rozwiązania czysto programowe. Modele Wirtualne Obecnie modele wirtualne są używane coraz powszechniej na etapie projektowania, co umożliwia rozpoczęcie rozwoju oprogramowania długo zanim pierwsze egzemplarze prototypu projektowanego sprzętu staną się dostępne. W chwili kiedy tylko wirtualny projekt będzie skonfigurowany i uruchomiony, możemy już rozpocząć debuggowanie sterowników systemu operacyjnego i oprogramowania aplikacyjnego. Dla zadania usuwania błędów oraz śledzenia kodu źródłowego, większość wirtualnych modeli ma własne API. Jeśli nie ma takich opcji, możemy użyć normalizowanego interfejsu MCD API Wiele dzisiejszych nowych projektów bazuje na procesorach wielordzeniowych. W konsekwencji, z początkiem roku 2011, Lauterbach rozszerzył funkcje wirtualnego uruchamiania modeli opartych na procesorach wielordzeniowych. Weryfikacja jakości przed faktyczną produkcją Dla projektantów i producentów ważnym etapem jest weryfikacja i zatwierdzenie projektu nowego procesora, układu SoCs lub urzadzeniafinalnego, jeszcze przed faktyczną ich produkcją. Na tym etapie poszczególne sekcje projektowanego układu powinny być intensywnie przetestowane, na przykład: interfejs JTAG, cały rdzeń, albo interakcja między rdzeniem a peryferiami. Dla tego testowania, tradycyjnie używano emulatora układu (np. Palladium) albo prototypów FPGA, połączonych do sprzętowych debugger ów. Ta metoda jest jednak dużo wolniejsza niż rzeczywiste procesory. Obecnie, przy pomocy najnowszych narzędzi firmy Lauterbach, mamy możliwość wykonania weryfikacji modelu w systemie Verilog albo SystemC bezpośrednio na stacji roboczej PC. Dotychczas dokonując weryfikacji projektu za pomocą tylko oprogramowania, nie mieliśmy możliwości stosowania debugger ów sprzętowych. Dlatego też w 2011 roku Lauterbach do swojego pakietu oprogramowania TRACE32 dodał wsparcie dla systemu Verilog. To rozszerzenie pozwala na symulację interfejsu JTAG na poziomie sygnałów (rys. 4). Rys. 4 Każdy wpis parametrów do TRACE32 - generuje sygnały Verilog JTAG, sprawdzające model układu Integracja narzędzi TRACE32 do weryfikacji projektu zarówno rdzenia procesora jak też kompleksowego układu SoC stanowi doskonały i ważny element całego procesu weryfikacji poprawności projektu, a wspierając najnowsze architektury procesorów i układów SoCs sprawia, że: projekty są gruntownie zweryfikowane i przetestowane zanim pierwszy "krzem" opuści fabrykę produkcyjną, niezbędna wiedza o nowym procesorze/soc będąca w posiadaniu projektanta jest skutecznie wykorzystana, łatwo dostępne skrypty startowe dla środowiska TRACE32 są efektywnie wykorzystane. Wsparcie szerokiej gamy Architektur Procesorów w liczbie 60+ nowych producentów Lauterbach oferuje szeroką gamą narzędzi wspierających wszystkie popularne architektury procesorów oraz SoC, tych stosowanych powszechnie oraz niszowo na rynku systemów osadzonych. Firma Lauterbach to faktycznie jedyny dostawca środowiska narzędzi uruchomieniowych dla procesorów wielordzeniowych. Standardowe

3 mikrokontrolery, układy DSP, FPGA softcores lub układy z rdzeniami konfigurowalnymi - wszystkie one mogą być połączone w układ wielordzeniowy i debuggowane z użyciem środowiska narzędziowego PowerTRACE32. W 2011 roku firma Lauterbach do dotychczas wspieranych ponad 4000 typów, dodała wsparcie dla licznych nowych procesorów i układów wielordzeniowych w liczbie ponad 135 typów - od ponad 77 producent, w tym takich jak Altera, AppliedMicro, ARM, Beyond Semiconductor, Broadcom, Cavium, Ceva, CSR, Cypress, Energy Micro, Freescale, Fujitsu, IBM, Ikanos, Infineon, Intel, Lantiq, LSI, Marvell, Nuvoton, NXP, Qualcomm, Renesas, Samsung, ST-Ericsson, STMicroelectronics, Synopsys, Tensilica, Texas Instruments, Xilinx i innych. Testy i Analiza Funkcji Każda faza projektu wymaga intensywnego testowania oraz analizy funkcjonalności układu. By sprostać tym zadaniom, pakiet TRACE32 PowerView wyposażony w graficzny interfejs użytkownika (GUI), zawiera obszerny wybór komend, rozkazów i menu. Dla przykładu są to komendy testowania ścieżką krawędziową (rys. 5), komendy wykrywanie rodzaju rdzenia lub komendy do manipulowania pinami JTAG - to tylko kilka przykładów komend niskiego poziomu. Rys. 5 Konfiguracja komend dla testowania ścieżką krawędziową uruchomianego sprzętu. Analizy Pokrycie Kodu dla Systemów SMP TRACE32 wspiera też analizę pokrycia kodu dla systemów z przetwarzaniem symetrycznym SMP. W aplikacjach typu SMP musi być udowodnione, że instrukcja była wykonana oraz który rdzeń był odpowiedzialny za jej wykonanie. Rysunek 6 pokazuje wyniki funkcji "codecoverage" dla dwóch rdzeni A9 MPCores. Ustalenie warunków pojawienia się błędu podczas wykonywania instrukcji warunkowej, jest podświetlane w żółtym kolorze i wyraźne zaznaczone jako "not exec". Szczegółowe omówienie pokrycie kodu umieszcza się w specyfiki mówiącej jak często każdy algorytm był wykonywany. Rys. 6 Możliwości analizy Pokrycie Kodu dla Systemów SMP Symulacja i rzeczywistość bliżej siebie Współcześnie, zarówno symulację jak i weryfikację projektów prowadzi się jednocześnie jeszcze przed etapem wykonania prototypu projektowanego sprzętu komputerowego. Dlatego też oprogramowanie takie jak MATLAB

4 i Simulink zawojowały rynek współczesnych technik projektowania różnych konstrukcji inżynierskich. To sprawia, że możemy zaoszczędzić dużo czasu i wysiłku poświęcanego na testowanie układów z wielu zmiennymi jeszcze przed sfinalizowaniem końcowej postaci projektu końcowego. Jaki powinien być następny krok, po tym, jak algorytm kontroli był znaleziony przez symulację? Jak znaleźć właściwą metodę i odpowiednie rozwiązanie narzędziowe zintegrowane ze sprzętem kontrolowanym? Jak wiemy, pakiet Simulink umożliwia automatyczne generowanie kodu. Ale czy możemy być pewni, że wygenerowany kod programu zachowuje się tak samo na kontrolerze komputerowym jak podczas symulacji? Instytut badań Dynamiki Lotu Statków Powietrznych przy Technische Universität München znalazł interesujące rozwiązanie podczas rozwoju systemu kontroli lotów dla samolotu DA42 (rys. 7). Po tym, jak algorytmy kontroli były stworzone i funkcjonalnie przetestowane przez Simulink, odpowiedni kod programu dla procesora sprzętu sterownika komputerowego samolotu był generowany przez bloki kontrolne, używając modułu Kodera Osadzonego. Dalej używając debuggera TRACE32, generowany kod był załadowany do pamięci sterownika komputerowego kontroli samolotu i funkcjonalnie przetestowany na miejscu. By określić poziom odchyleń pomiędzy symulowanym zachowaniem (czerwona ścieżka) a rzeczywistym zachowaniem podczas kontroli (zielona ścieżka), ale nade wszystko by potwierdzić numeryczną dokładność pracy sprzętu sterownika komputerowego, wybrano tryb pracy procesora w pętli symulacja (PIL) (rys. 7). Zasadniczo, symulacja PIL jest oparta o specjalnie rozwinięte bloki Simulink PIL Send i PIL Receive. To rozwiązanie było zaprojektowane w celu wprowadzenia komunikacji między pakietami Simulink a TRACE32 jako zdalny API. W każdym uruchomieniu kodu "na wskroś", algorytm kontroli lotów wykonuje pojedynczy krok obliczenia dyskretnej wartości czasu kontroli lotów na sprzęcie sterownika komputerowego. Model Simulink dostarcza konieczne parametry wejściowe. Wartości obliczone są zwrócone do modelu Simulink i tam sterują modelem samolotu. W obliczeniach równoległych, symulowany algorytm kontroli lotów oblicza te same wartości. Pojawiająca się ewentualna różnica jest używana do porównania obu wyników. Testy przeprowadzone na opisanym stoisku wykazały odchylenia zgodności w wartościach bezwzględnych na poziomie co potwierdziło wysoki poziom koncepcji w podejściu do wybranych metod weryfikacji. Rys. 8 Diamond DA42 (Source: Debuggowanie BIOS u UEFI z użyciem narzędzi TRACE32 Nowy pakiet TRACE32 współpracujący z narzędziami PowerDebug, posiada rozszerzenia i funkcje do obsługi procesorów Intel Atom, umożliwiając także usuwanie błędów z kodu H2O BIOS u UEFI. BIOS UEFI, jest następcą tradycyjnego BIOS u powszechnie używanego w pecetach. Funkcje BIOSU działają jak interfejs pomiędzy oprogramowaniem firmware (BSP), a systemem operacyjnym zarządzającym inicjowaniem procesem bootowania. Od chwili włączenia zasilania - "power-on", do czasu przejęcia kontroli przez system operacyjny, kod BIOS u UEFI

5 przebiega przez różne fazy, wyraźnie pokazane na dolnym rysunku (rys. 9). Debugger jako narzędzie oparte na interfejsie JTAG, pozwala przy użyciu pakietu TRACE32 na wykonywanie procesu usuwania błędów już od tzw. fazy reset vector". W każdej fazie procesu inicjowania kodu BIOSU, pakiet TRACE32 z interfejsem użytkownika PowerView wyposażony w specjalne funkcje okienkowe pokazuje dokładne informacje o BIOS ie UEFI. Specjalne funkcje wraz przygotowanymi skryptami, umożliwiają usuwanie błędów z dynamicznie ładowanych sterowników zaczynając od pierwszej instrukcji. W celu uzyskania większej ilości informacji o technologii debugowania oraz o nowym rozszerzeniach do debuggowania BIOSU UEFI, zalecamy skorzystanie z podanego linku: Niepowtarzalna otwarta i modułowa architektura, a także największe wsparcie różnych architektur procesorów (RISC, CISC ) oraz rewelacyjne wsparcie techniczne - w połączeniu z darmowym graficznym pakietem programistycznym TRACE32 PowerView sprawiają, że unikalne technologicznie, zintegrowane i kompletne środowisko narzędzi programistyczno-uruchomieniowych firmy Lauterbach przeznaczone dla uruchamiania wszelkiego rodzaju wysoko zawansowanych systemów osadzonych zyskało najwyższą ocenę jakościową. Zarówno w opinii projektantów profesjonalnej elektroniki jak też ogromnej rzeszy użytkowników z różnych zakątków świata środowisko to powszechnie uznawane jest za światowy standard De-facto, dla wszystkich pozostałych producentów tego typu narzędzi. Z tego też powodu inwestycja w to środowisko procentuje w długim okresie jego użytkowania, kiedy każdy użytkownik ma zagwarantowany systematyczny dostęp do różnych kolejnych, regularnych modyfikacji i udoskonaleń pakietu TRACE32, wraz z gwarancją uwzględnienia specyficznych potrzeby każdego indywidualnego użytkownika. Wiele unikalnych zalet kompletnego środowiska, takich jak: Zdecydowanie najszersza (spośród konkurencyjnie oferowanych) gama obsługiwanych architektur różnych procesorów, w tym wszystkie Freescale, ARM, SH, MIPS, PPC, TMS320 DSP, OMAP, TMS470, ATOM, kończąc na różnych egzotycznych, produkowanych przez ponad 77 wytwórców niekiedy specjalnie wykonywanych na zamówienia klientów w rozlicznych opcjach (obecnie grubo ponad 4000 różnych procesorów), Obsługa i wsparciem dla ponad 70 standardowych i dedykowanych S/O typu RTOS wraz z Open APIs jako interfejs do wielu innych narzędzi w tym Eclipse, Obsługa systemów z ochroną pamięci MMU, Możliwość pracy w trybie Multi-Trace, Multi-processor oraz Multicore jednocześnie, Dynamicznie rosnąca lista klientów - to ponad 80 tysięcy najważniejszych znanych firm produkcyjnych i projektujących Procesory oraz układy SoC jak też produkty użytkowe z różnych zakątków świata, Ponad 30 lat doświadczenia w projektowaniu i rozwoju tych narzędzi oraz stała i aktywna współpraca z firmami ARM, Freescale, TI, Xilinx, Altera, Intel, QUALCOMM, Samsung itp. oraz aktywne członkostwo w

6 różnych komitetach forach jak Test and Debug Workgroup of MIPI, IEEE Workgroup to define JTAG1149.7, SPRINT Forum to define Standard APIs for Virtual Prototyping, NEXUS Forum, Szybkość wgrywania plików źródłowych na poziomie 3 MB/sek, High speed serial Trace i obsługa opcji ETM z szybkością 650 MHz, a w technologii ctools-trace z szybkością do 4 GByte, Wsparcie dla ETB, Wsparcie dla CoreSight, Wsparcie dla unikalnej technologii Long Term Trace, czynią zakup tzw. pakietu startowego inwestycją niezwykle opłacalną i elastyczną perspektywicznie, szczególnie w aspekcie niezwykle dynamicznego postępu i rozwoju coraz to nowych typów i odmian mikroprocesorów i mikrokontrolerów. Niech tylko tych kilka wymienionych wyżej cech narzędzi stanie się zachętą do głębszego zapoznania się z pełnym środowiskiem zawansowanych mikroprocesorowych narzędzi uruchomieniowo-programistycznych firmy Lauterbach pod nazwą TRACE32 PowerDebug System, przeznaczonymi dla projektantów dowolnie zawansowanego sprzętu elektronicznego bazującego na różnych mikroprocesorach. Mamy nadzieję, że zarówno dostawy tych narzędzi jak i udzielane wsparcie techniczne w ich adaptacji i rozwiązywaniu pojawiających się różnych problemów, stanowią skuteczną motywację do dalszego rozwoju naszej współpracy techniczno-handlowej, jak ma to miejsce z dziesiątkami innych ośrodków R&D światowych koncernów zlokalizowanych na terenie całej Polski, a zajmujących się projektowaniem, uruchamianiem i tworzeniem aplikacji zawansowanych systemów elektronicznych. Wszelkie zapytania techniczne bądź handlowe proszę kierować do naszego Działu Techniczno-Handlowego na adres info@quantum.com.pl, a pracownicy działu udzielą Państwu wyczerpujących i rzetelnych informacji na dowolne dalsze zapytania. W celu uzyskania szczegółowych informacji na temat powyższego producenta oraz naszej oferty, prosimy odwiedzić naszą stronę internetową: bądź skontaktować się z naszymi specjalistami pod adresem poczty elektronicznej info@quantum.com.pl lub telefonicznie dzwoniąc na nr tel.: (71) Niniejsza korespondencja ma charakter informacyjny i w myśl ustawy z dn. 18 lipca 2002 r. o świadczeniu usług drogą elektroniczną (Dz. U nr 144 poz. 1204) nie stanowi oferty handlowej, a jest jedynie zaproszeniem do rozmów w myśl art. 71 KC. Jeśli nie życzą sobie Państwo otrzymywać informacji tego typu od naszej firmy, prosimy o przesłanie odpowiedzi na ten list, ze słowem NIE w temacie.