СОВРЕМЕННАЯ ЭЛЕКТРОНИКА №9/2014

ПРОЕКТИРОВАНИЕ И МОДЕЛИРОВАНИЕ 68 WWW.SOEL.RU СОВРЕМЕННАЯ ЭЛЕКТРОНИКА ◆ № 9 2014 Оптимизация разработки программ для встраиваемых систем в симуляторе Vista Virtual Prototyping В статье рассмотрены функциональные возможности программного пакета Vista Virtual Prototyping компании Mentor Graphics, которые позволяют оптимизировать процесс разработки встраиваемого программного обеспечения за счёт ранней отладки кода на виртуальных прототипах аппаратных платформ, в том числе на базе распространённых процессоров ARM. Анна Сергеева (Санкт-Петербург) В ВЕДЕНИЕ В настоящее время широко внедря- ются и используются всевозможные промышленные и бытовые встраивае- мые системы, в том числе на базе про- цессоров ARM. Каждый ответственный производитель всегда стремится обе- спечить высокое качество функцио- нирования, столь критичное для подобных устройств. Каждый потре- битель, в свою очередь, вправе рассчи- тывать на высокую надёжность, хоро- шую производительность и оптималь- ный режим работы приобретаемого изделия. Должное внимание в процессе раз- работки уделяется как обеспечению качества самого оборудования (аппа- ратуры), так и установленных на нём рабочих программ. В данной статье рассматриваются особенности разра- ботки программного обеспечения для встраиваемых систем с учётом следую- щих важных моментов. В первую очередь, разработчики должны понимать, что ресурсы кон- кретного устройства, на котором будут запущены их программы, не безгранич- ны. Следует также обеспечивать высо- кую производительность приложений, причём на всём протяжении процесса разработки [1]. Это значит, что необ- ходимо принимать во внимание осо- бенности конкретной аппаратуры, на которой будет развёрнуто и запущено программное обеспечение (ПО), в том числе производительность, архитекту- ру, количество ядер процессора и объ- ём памяти. Производительность системы зави- сит от того, какая встраиваемая ОС уста- новлена, поскольку её особенности ока- зывают воздействие на работу ПО. При тестировании приложений может ока- заться, что под разными ОС программы работают с разной скоростью и различ- ными ошибками. В рамках обеспечения надёжной работы встраиваемой систе- мы следует выполнять полную отладку и тестирование всего разрабатываемо- го пакета программ. Потребности отрасли, как с точки зрения оптимизации цикла разработ- ки проекта (сокращение сроков, пре- вентивное выявление возможных про- блем и сбоев), так и из соображений экономии (на приобретении физи- ческого оборудования на ранних ста- диях испытаний работоспособности разрабатываемых программ), приве- ли к необходимости в средствах соз- дания быстрых, точных и дешёвых программных моделей, симулирую- щих работу аппаратуры до момента её физической реализации в «железе» [2]. Эти модели необходимо предоставлять команде разработчиков встроенного ПО на самых ранних стадиях процес- са разработки. Такие производители, как Keil или IAR, впрочем, как и другие разработ- чики встраиваемых устройств, предо- ставляют собственные симуляторы для разрабатываемых ими микроконтрол- леров. Однако они симулируют, по сути, только «голое железо», ориентированы только на процессорное ядро и имеют ограниченный набор функций. В отли- чие от них рассматриваемая в этой ста- тье программа Vista Virtual Prototyping (далее VVP) от Mentor Graphics предо- ставляет возможности симуляции аппа- ратуры, шины, производительности, работы операционной системы и про- грамм. За счёт этого VVP является более удобной и информативной, чем боль- шинство симуляторов, представлен- ных на рынке. С ИМУЛЯТОРЫ АППАРАТНОГО ОБЕСПЕЧЕНИЯ V ISTA V IRTUAL P ROTOTYPING Система VVP даёт возможность инженерам выполнить проверку, ана- лиз, интегрирование и оптимизацию разрабатываемого программного обе- спечения, используя раннюю модель встраиваемой аппаратуры (до её физи- ческой реализации). Она отвечает тре- бованиям, предъявляемым к современ- ным средствам разработки и примене- ния виртуальных прототипов, а также симуляции работы оборудования для разработки и отладки ПО для встра- иваемых систем. В числе этих требо- ваний: ● проверка работы программ с исполь- зованием ранних моделей аппа- ратуры; ● обеспечение высокой скорости исполнения программного кода; ● поддержка исполняемых файлов для виртуальных прототипов, соот- ветствующих промышленному стан- дарту SystemC TLM 2.0; ● поддержка большинства моделей TLM и платформ на их основе; ● поддержка работы с двухъядерным процессором ARM Cortex-A9; ● расширенные возможности анали- за мощности и производительности оборудования; ● визуальное отображение всех ключе- вых регистров и атрибутов использу- емой аппаратуры. Система VVP содержит компонен- ты Sourcery CodeBench (среда отлад- ки разрабатываемого программно- го кода) и Sourcery Analyzer (анализа- тор программ, разрабатываемых для встраиваемых систем) [3]. Она исполь- зует первичную, абстрактнуюфункци- ональную модель физического обору- дования и предназначена для работы программистов до этапа реализации оборудования в «железе», т.е. предо- ставляет разработчикам встраиваемых программных продуктов возможность работы до приобретения аппаратно- го обеспечения. В дальнейшем систе- ма VVP позволяет выполнять отладку и тестирование программного обеспе-