Технология PCB - встроенный модуль PCB

Становление официального инженера по проектированию и разработке встраиваемых системных плат - сложный процесс, требующий от разработчиков поддержания и управления каждым битом и байтом системы. Существует множество технологий разработки высоконадежных встраиваемых систем - от четко регламентированного цикла разработки до строгой реализации и проверки системы. Сегодня я представлю 7 технологий PCB, которые просты в эксплуатации и могут использоваться в течение длительного времени. Они очень полезны для обеспечения более надежной работы системы и выявления аномального поведения. печатных плат

Разработчики программного обеспечения часто являются очень оптимистичной группой людей: лишь бы их код работал долго и верно, не более того. Кажется, что микроконтроллер довольно редко выпрыгивает из пространства приложений и выполняется в неожиданном пространстве кода. Однако вероятность этого не меньше, чем переполнение буфера или потеря ссылки на неправильный указатель. Это произойдет! Поведение системы после этого неопределенно, поскольку по умолчанию область памяти имеет значение 0xFF, или поскольку область памяти обычно не записывается, значение может быть известно только Богу.

Но есть вполне законченные навыки компоновщика или IDE, которые могут быть использованы для идентификации таких событий и восстановления системы после них. Хитрость заключается в использовании команды FILL для заполнения неиспользуемого ПЗУ известным битовым шаблоном. Для заполнения неиспользуемой памяти можно использовать множество различных комбинаций, но если вы хотите построить более надежную систему, то наиболее очевидным выбором будет размещение в этих местах обработчиков ошибок ISR. Если в системе что-то пойдет не так и процессор начнет выполнять код за пределами программного пространства, это вызовет срабатывание ISR и даст возможность сохранить состояние процессора, регистров и системы перед принятием решения о корректирующих действиях.

Большим преимуществом для инженеров встраиваемых систем является то, что наши IDE и цепочка инструментов могут автоматически генерировать контрольную сумму приложения или пространства памяти (Checksum) и, таким образом, проверять целостность приложения на основе этой контрольной суммы. Интересно, что во многих случаях контрольная сумма используется только при загрузке программного кода в устройство.

Однако если CRC или контрольная сумма хранится в памяти, то проверка целостности приложения при запуске (или даже периодически для долго работающей системы) является отличным способом предотвращения непредвиденных ситуаций. В настоящее время вероятность изменения запрограммированного приложения очень мала, но, учитывая миллиарды ежегодно поставляемых микроконтроллеров и потенциально жесткие условия работы, вероятность сбоя приложения для медицинских приборов не равна нулю. Более вероятно, что дефект в системе может привести к записи или стиранию флэш-памяти в определенном секторе, что приведет к нарушению целостности приложения.

Выполняйте проверку оперативной памяти при запуске

Для построения более надежной и прочной системы очень важно обеспечить нормальную работу аппаратных средств системы. Ведь аппаратные средства обязательно выйдут из строя. (К счастью, программное обеспечение никогда не выходит из строя, программа будет делать только то, что хочет от нее код, независимо от того, правильно это или нет). Проверка отсутствия проблем с внутренней или внешней оперативной памятью при запуске - хороший способ убедиться в том, что оборудование может работать так, как ожидается.

Существует множество различных методов проверки оперативной памяти, но общий метод заключается в том, чтобы записать известный шаблон и затем подождать некоторое время, прежде чем считать его обратно. В результате должно получиться, что прочитанное соответствует записанному. На самом деле в большинстве случаев проверка оперативной памяти проходит, что и является желаемым результатом. Однако существует очень маленькая вероятность того, что проверка не пройдет, что дает системе прекрасную возможность указать на аппаратную проблему.

операционной системы реального времени для экономии 56 байт места во флэш-памяти и т.д. Это не стоит выигрыша!

Использование MPU

В прошлом было трудно найти блок защиты памяти (MPU) в небольшом и дешевом микроконтроллере, но ситуация начала меняться. Теперь микроконтроллеры от high-end до low-end уже имеют MPU, и эти MPU предоставляют разработчикам встроенного программного обеспечения для печатных плат возможность значительно повысить надежность своих микропрограмм.

MPU постепенно соединялся с операционной системой, чтобы создать пространство памяти, где обработка отделена, или задача может выполнять свой код, не беспокоясь о том, что ее растопчут. Если что-то случится, то неконтролируемая обработка будет отменена и будут применены другие меры защиты. Обратите внимание на микроконтроллер с подобным компонентом, если он есть, пожалуйста, активнее используйте его характеристику.

Построение мощной сторожевой системы

Одна из самых любимых реализаций сторожевого таймера, которую часто можно встретить, это когда сторожевой таймер включен (это хорошее начало), но можно также использовать периодический таймер, в котором сторожевой таймер очищается; активация таймера полностью изолирована от любой ситуации, возникающей в программе. Цель использования сторожевого таймера заключается в том, чтобы гарантировать, что при возникновении ошибки сторожевой таймер не будет сброшен, то есть при приостановке работы система будет вынуждена выполнить аппаратный сброс для восстановления. Использование таймера, не зависящего от активности системы, позволяет сторожевому таймеру оставаться сброшенным даже в случае сбоя системы.

Как интегрировать прикладные задачи в систему сторожевого таймера, разработчикам встраиваемых системных плат необходимо тщательно продумать и спроектировать. Например, существует методика, согласно которой каждая задача, выполняющаяся в течение определенного периода времени, может сигнализировать об успешном завершении своей задачи. В этом случае сторожевой таймер не очищается и принудительно сбрасывается. Существуют и более современные технологии, например, использование внешнего сторожевого процессора, с помощью которого можно следить за поведением главного процессора печатной платы и наоборот. Для надежной работы системы очень важно создать надежную систему сторожевого таймера.

Избегайте нестабильного распределения памяти

Инженеры, не привыкшие работать в среде с ограниченными ресурсами, могут попытаться использовать возможности своего языка программирования, позволяющие применять энергонезависимое распределение памяти печатной платы. Ведь именно такая технология PCB часто используется в калькуляторных системах. В вычислительных системах память выделяется только при необходимости. Например, при разработке на языке C инженеры склонны использовать malloc для выделения места на куче. При этом выполняется операция. После ее завершения можно использовать free, чтобы вернуть выделенную память для использования в куче. печатных плат