數(shù)字化醫(yī)療儀器：第08章數(shù)字化醫(yī)療儀器的測試與開發(fā)

1、數(shù)字化醫(yī)療儀器數(shù)字化醫(yī)療儀器 第八章第八章 數(shù)字化醫(yī)療數(shù)字化醫(yī)療 儀器的測試與開發(fā)儀器的測試與開發(fā) 。 內容概要內容概要 數(shù)字化醫(yī)療儀器的主要特征：數(shù)字化醫(yī)療儀器的主要特征： n以微處理器為核心進行工作： n具有強大的控制功能： 使生物醫(yī)學測量儀器在實現(xiàn)全盤自動化、改善性能，增強實現(xiàn)全盤自動化、改善性能，增強 功能以及提高精度和可靠性功能以及提高精度和可靠性方面發(fā)生了大的變革。 本章將從自檢、自動測量以及數(shù)字化醫(yī)療儀器的系統(tǒng)調 試等方面，討論使用微處理器，實現(xiàn)對儀器智能控制以及開 發(fā)的一般方法。 8.1 元器件的檢測元器件的檢測 電路和邏輯部件分類電路和邏輯部件分類 醫(yī)療儀器是由許多模擬的和數(shù)

2、字的元器件、 組件、功能模塊和各種基本電路按照一定 的邏輯關系組合而成的 各種TTL數(shù)字 集成電路、加 法器、乘法器、 譯碼器等 如計數(shù)器、移 位寄存器、序 列發(fā)生器等。 LSI大規(guī)模集成 電路 微處理機CPU、 存儲器EPROM、 RAM、可編程序 接口部件如定時 計數(shù)器、并行接 口等 各種晶體管、 場效應管、運 算放大器、多 路開關、AD 及DA等線性 集成器件 元器件分類檢測元器件分類檢測 v1 1模擬電路元器件模擬電路元器件 如各種晶體管、場效應管、運算放大器、多路開關、如各種晶體管、場效應管、運算放大器、多路開關、A AD D及及D DA A等等線線 性集成器件性集成器件，可采用可采

3、用萬用表、示波器、有關器件測試儀等檢測其輸入、萬用表、示波器、有關器件測試儀等檢測其輸入、 輸出特性及相應參數(shù)。輸出特性及相應參數(shù)。 v2 2組合邏輯部件組合邏輯部件 如各種如各種TTLTTL數(shù)字集成電路、加法器、乘法器、譯碼器等。數(shù)字集成電路、加法器、乘法器、譯碼器等。這一類器件主這一類器件主 要采用要采用靜態(tài)測試靜態(tài)測試的方法，進行的方法，進行組合邏輯功能方面的測試組合邏輯功能方面的測試，例如測其，例如測其真值真值 關系關系等。等。 v3 3時序邏輯部件時序邏輯部件 如計數(shù)器、移位寄存器、序列發(fā)生器等。對這些器件，如計數(shù)器、移位寄存器、序列發(fā)生器等。對這些器件，主要是主要是使用示使用示 波

4、器觀察其動態(tài)波形及時問關系波器觀察其動態(tài)波形及時問關系。 v4 4大規(guī)模集成電路大規(guī)模集成電路(LSI)(LSI)微處理機用芯片微處理機用芯片 如微處理機如微處理機CPUCPU、存儲器、存儲器EPROMEPROM、RAMRAM、可編程序接口部件如定時計數(shù)器、可編程序接口部件如定時計數(shù)器、 并行接口等等。并行接口等等。這一類芯片的檢測，主要是這一類芯片的檢測，主要是借助于系統(tǒng)其他硬件借助于系統(tǒng)其他硬件，組成組成 一個包括被測芯片在內的一個包括被測芯片在內的新的微型機系統(tǒng)，執(zhí)行測試該芯片功能的軟件，新的微型機系統(tǒng)，執(zhí)行測試該芯片功能的軟件， 來實現(xiàn)芯片能否正常工作的鑒別測試來實現(xiàn)芯片能否正常工作的

5、鑒別測試。 在數(shù)字化的儀器中，使用的元器件是很雜的。 在千萬個元器件及焊點中若有一個不正常，就 可能影響到儀器的正常運行。 u所以，元器件的篩選、檢測是非常重要的。對 具備測試條件的用戶來說，能對所用的主要器 件的主要功能進行篩選是必要的。 u下面介紹一些測試方法，以便設計者或用戶在 遇到測試問題時，能正確提出要求，了解測試 中可能出現(xiàn)的問題和進行必要的檢測。 8.1.1 A/D轉換器的性能檢測 圖圖8-1 A/D轉換器的性能測試轉換器的性能測試 A/DA/D轉換器性能檢測轉換器性能檢測流程圖流程圖 鋸齒形誤差曲線的幅度應為 LSB(最低有效位) 2 1 簡單使用簡單使用 1、不用計算機 2、

6、斜波電壓源 數(shù)值精度不要求 3、D/A轉換器易 購買 斜波比較法特點斜波比較法特點 誤差曲線直觀誤差曲線直觀 1、用記錄儀，可得 到完整的查閱資料 2、可檢測其AD 的轉換功能外 3、可判別嚴重漏碼 或非單調性等問題 其他方法： n使用高精度的數(shù)字電壓表進行逐點測試的方法， n使用多位數(shù)字比較器將AD轉換后的數(shù)碼與標準數(shù)字進行比較的方法。 前者方法嚴密，但測試工作量大；后者的分辨力不限，但比較的結果較零 散，故只在條件具備時使用。 8.1.2 數(shù)字集成電路邏輯功能的檢測 目前對數(shù)字集成電路所關注的大多是電路的邏輯功能，介紹兩種檢測方法： 1、采用邏輯部件實驗臺(由“面包板”、時鐘脈沖發(fā)生器，邏

7、輯電平 指示器、邏輯開關、控制開關等組成)、邏輯測試筆及示波器等設備 ； 2、按被測電路的真值表，給定其有關的輸入狀態(tài)，靜態(tài)檢查其布爾 函數(shù)式與組合網絡的對應關系，動態(tài)觀測其輸出波形； 3、判定其邏輯功能的正確性。 Step1：將被測器件插入被測插座上之后，由微機鍵盤送入被測器件型號和插座 座號； Step2：微機調用該型號的子程序，通過接口和控制器將相應型號的各種數(shù)據(jù) (狀態(tài)電平或脈沖信號)經輸入緩沖器和狀態(tài)寄存器，由三態(tài)門送到被測器件的 各引腳上； Step3：器件的各輸出端按自身邏輯功能輸出相應的各種數(shù)據(jù)(狀態(tài)電平或脈沖 信號)； Step4：由微機將這些輸出連同輸入的數(shù)據(jù)一起讀入，與該

8、型號電路正確數(shù)據(jù)進 行比較，從而判定器件的邏輯功能是否完好；的 Step5：顯示器示出“通過”或“失效”。 圖圖8-2 數(shù)字集成電路邏輯功能的檢測系統(tǒng)框圖數(shù)字集成電路邏輯功能的檢測系統(tǒng)框圖 系統(tǒng)的檢測程序，可用計算機高級語言編寫 成循環(huán)程序，采取人機對話方式。 主程序包括初始化、鍵入插座號、被測器件 型號、被測電的輸出清單。 子程序由各種不同集成芯片的測試程序，還 有顯示程序、讀，寫程序和返回程序等組成。 8.1.3 微處理機CPU的檢查 CPU是整個儀器系統(tǒng)的核心。 對CPU的檢查要求，嚴格來說是指對不同的數(shù) 據(jù)、不同的時序、序列、所有的指令等是否正 確執(zhí)行和運行。 要完全做到這種測試，需要

9、有性能優(yōu)良的專用 設備。 對于使用者來說，首先是希望判定被測CPU是 否基本可用。 ( (一一) ) 替代法替代法 v這種方法簡單易行，但需要具備一個系統(tǒng)及芯片都 正常的前提條件。 CPU型號相同， 正常工作的微機 待測待測CPU 待測待測CPU （二）地址總線測試法（二）地址總線測試法 (Address Bus Test)(Address Bus Test) 判斷：判斷：若如圖8-3所示，表示CPU工作正常； 否則就應仔細檢查時鐘信號和其他有關的連接。 如果這些又都是正確無誤，則應認為CPU片子有問題了，應予以 更換。 將被測將被測CPU的數(shù)據(jù)總線，設置為該的數(shù)據(jù)總線，設置為該CPU的空操作

10、的空操作NOP的編碼狀態(tài)的編碼狀態(tài) 連續(xù)加載連續(xù)加載CPU，使其始終執(zhí)行，使其始終執(zhí)行NOP操作操作 程序計數(shù)器的計數(shù)就一個接一個地從0000H增加到FFFFH 地址總線上的信號依次做二分頻的波形輸出 用示波器觀察各地址線上的波形用示波器觀察各地址線上的波形 圖圖8-3 地址線上的波形地址線上的波形 v目前常見的CPU的NOP指令機器碼不盡一樣， 如：Z80、8085A等為00H，MC6800為01H， 6502為EAH，而MC68000則為4E71H。在數(shù)據(jù)總 線上設置電平時應予注意。 v這種測試方法是很有效的，也很簡單。故在 某些儀器中(如監(jiān)護儀)作為自檢的一部分， 采用選擇開關將NOP編

11、碼直接接在數(shù)據(jù)總線上。 通過儀器的自檢程序選通此開關(斷開數(shù)據(jù)總 線上其他部件)，對CPU進行檢查。 ( (三三) ) 輸入圖案比較法輸入圖案比較法 此法的設計思想是：如果是兩個好的CPU，無論在什么情況 下，在輸入相同的圖案時，都能產生相同的輸出圖案。而一 個不好的CPU與一個好的CPU，在相同的輸入圖案的激勵下， 產生的圖案是很難相同的。 如圖8-4所示。測試時先把一個已知的激勵信號(圖案)接入 一個已知系統(tǒng)，并把它記錄存儲到ROM中去，作為預期結果 送入比較器，同時將此信號(圖案)經被測CPU接入系統(tǒng)，也 送比較器進行比較，即可知道被測CPU的好壞。若出現(xiàn)故障， 再在電路中逐點探測，直到

12、找出故障為止。 圖圖8-4 輸入圖案比較法框圖輸入圖案比較法框圖 8.2 儀器故障的自檢儀器故障的自檢 數(shù)字化儀器的自檢方式有數(shù)字化儀器的自檢方式有三種類型三種類型： v1、開機自檢 v2、周期性自檢 v3、鍵盤自檢 v4、顯示與鍵盤的檢測 自檢的含義及意義自檢的含義及意義 所謂自檢就是利用事先編制好的檢測程序對儀器的主要部件 進行“自動檢測”，并對故障進行定位。 自檢功能給數(shù)字化儀器的使用和維修帶來很大的方便。 一般來說，自檢內容包括自檢內容包括ROMROM、RAMRAM、總線、顯示器、鍵盤、總線、顯示器、鍵盤 以及測量電路等部件的檢測以及測量電路等部件的檢測。 v開機自檢在儀器電源接通或復

13、位之后進行。 自檢中如果沒發(fā)現(xiàn)問題，就進入測量程序， 如果發(fā)現(xiàn)問題，則及時報警，以避免儀器 帶病工作。 v開機自檢是對儀器正式投入運行之前所進 行的全面檢查。 8.2.1 自檢方式 1 1、開機自檢、開機自檢 v周期性自檢是指在儀器運行過程中，間斷插入的 自檢操作，這種操作可以保證儀器在使用過程中 一直處于正常狀態(tài)。 v周期性自檢不影響儀器的正常工作，因而只有當 出現(xiàn)故障給予報警時，用戶才會覺察。 v具有鍵盤自檢功能的儀器面板上應設有“自檢” 按鍵，當用戶對儀器的可信度發(fā)出懷疑時，便通 過該鍵來啟動一次自檢過程。 2 2、周期性自檢、周期性自檢 3 3、鍵盤自檢、鍵盤自檢 v自檢過程中，如果檢

14、測儀器出現(xiàn)某些故障，應該以適當 的形式發(fā)出指示。 v數(shù)字化儀器一般都借用本身的顯示器，以文字或數(shù)字的 形式顯示“出錯代碼”，出錯代碼通常以“Error X”字 樣表示，其中“X”為故障代號，操作人員根據(jù)“出錯代 碼”，查閱儀器手冊便可確定故障內容。 v儀器除了給出故障代號之外，往往還給出指示燈的閃爍 或者音響報警信號，以提醒操作人員注意。 數(shù)字化儀器的自檢項目與儀器的功能、特性等因素有關。數(shù)字化儀器的自檢項目與儀器的功能、特性等因素有關。 儀器能夠進行自檢的項目越多，使用和維修就越方便，但相應的硬 件和軟件也越復雜。 自檢指示自檢指示 8.2.2 自檢算法 一、ROM或EPROM的檢測 ROM

15、故障的檢測常用“校驗和校驗和”方法。 具體作法具體作法是：在將程序機器碼寫入ROM的時侯，保留一個單 元(一般是最后一個單元)，此單元不寫程序機器碼而是寫寫 “校驗字校驗字”。“校驗字”應能滿足ROM中所有單元的每一列 都具有奇數(shù)個1。 自檢程序的內容內容是：對每一列數(shù)進行異或運算，如 果ROM無故障，各列的運算結果應都為“1”，即校驗 和等于FFH。這種算法見表8-1所示。 表8-1 檢驗和算法 二、RAM的檢測 數(shù)據(jù)存儲器數(shù)據(jù)存儲器RAM是否正常是否正常 選用特征字55H(01010101B)和 AAH(10101010B)，分別對 RAM每一個單元進行“先寫后讀先寫后讀” 的操作， 其自

16、檢流程圖見圖8-5所示。 方法方法1 1方法方法2 2 “異或法”：即把RAM單元 的內容求反并與原碼進行“異 或”運算 。 結果為FFH，則RAM讀寫功能 正常，否則，該單元有故障。 最后再恢復原單元內容 。 對已存有數(shù)據(jù)的對已存有數(shù)據(jù)的RAMRAM， 可不破壞其原有內容可不破壞其原有內容 屬于破壞性檢驗，只能用于開機自檢屬于破壞性檢驗，只能用于開機自檢 RAM自檢 建立地址指針 寫入55H并讀出 寫入AAH地址并讀出 地址指針1 pass標志 讀寫相符？ 最后一單元？ 結束 讀寫相符？ Error標志 Y Y Y N N N 圖圖8 85 RAM5 RAM自檢流程圖自檢流程圖 三、總線的自

17、檢 總線 緩沖器 I/O及其他插件 鎖 存 觸 發(fā) 器 對鎖存觸發(fā)器進行讀操作，便 可判知總線是否存在故障。 實現(xiàn)原理見圖8-6所示。 圖圖8-6 8-6 總線檢測電路總線檢測電路 v總線自檢程序應該對每一根總線分別 進行檢測。 v具體作法具體作法：使被檢測的每根總線依 次為1態(tài)，其余總線為O態(tài)。如果某總 線停留在O態(tài)或1態(tài)，說明有故障存在。 v總線故障總線故障一般是由于印刷線路板工 藝不佳使兩線相碰等原因而引起的。 v需要指出的是需要指出的是：存有自檢程序的 ROM芯片與CPU的連線應不通過緩沖器， 否則，若總線出現(xiàn)故障便不能進行自 檢 四、顯示與鍵盤的檢測 數(shù)字化儀器顯示器、鍵盤等IO設備

18、的檢 測往往采用與操作者合作的方式進行。 檢測程序的內容為檢測程序的內容為： a a a、先進行一系列預定的IO操作； b b b、然后操作者對這些IO操作的結果進 行驗收； 如果結果與預先的設定一致，就認為功能 正常，否則，應對有關的I/O通道進行檢修。 鍵盤檢測的方法是：CPU每取得一個按鍵閉合的信號， 就反饋一個信息。如果按下某單個按鍵無反饋信息， 往往是該鍵接觸不良，如果按某一排鍵均無反饋信號 ，則一定與對應的電路或掃描信號有關。 鍵盤檢測的方法鍵盤檢測的方法 Text 有兩種方式:一種是讓各顯示器全部發(fā)亮，即顯示 出888，當顯示表明顯示器各發(fā)光段均能正常發(fā) 光時，操作人員只要按任意

19、鍵，顯示器應全部熄滅片 刻，然后脫離自檢方式進入其他操作;第二種方式是讓 顯示器顯示某些特征字，幾秒鐘后自動進入其他操作 顯示器的檢測的檢測方法顯示器的檢測的檢測方法 8.2.3 自檢軟件 上面介紹的各自檢項目一般應該分別編成子程序，以便 需要時調用。 設各段子程序的入口地址為TSTi(i-O，1，2)，序號 (即故障代號)為TNUM(O，1，2)。 編程時，由序號通過表表8-28-2所示的測試指針表(TSTPT)來 尋找某一項自檢子程序入口，若檢測有故障發(fā)生，便顯 示其故障代號TNUM。 測試指針測試指針入口地址入口地址故障代號故障代號偏移量偏移量 TSTPT TST0 偏移量TNUM TS

20、T1 TST2 TST3 表表8-2 8-2 測試指針表測試指針表 圖圖87 含自檢的儀器操作流程圖含自檢的儀器操作流程圖 一個典型的一個典型的含有自檢在含有自檢在 內的數(shù)字化儀器的操作內的數(shù)字化儀器的操作 流程圖。流程圖。 開機自檢被安排在儀器初始 化之前進行，檢測項目盡量 多選。周期性自檢STEST被 安排在兩次測量循環(huán)之間進 行，由于兩次測量循環(huán)之間 的時間間隙有限，所以一般 每次只插入一項自檢內容， 多次測量之后才能完成儀器 的全部自檢項目。 圖8-8示出了能完成上述任務的周期性自檢子程序的操作流程圖。 具體流程具體流程： BEGINBEGIN：根據(jù)指針TNUM進入TSTPT表取得子程

21、序TSTi并執(zhí)行之。 如果發(fā)現(xiàn)有故障，就令系統(tǒng)故障標志MALF為1，以便進入故障 顯示操作。 故障顯示操作一般首先熄滅全部顯示器，爾后顯示故障代號 TNUM，提醒操作人員儀器已有故障。 當操作人員按下任一鍵后，儀器就退出故障顯示(有些儀器設 計在故障顯示一定時間之后自動退出)。 說明：說明：無論故障發(fā)生與否，每進行一項自檢，就使TNUM加1，以便在下一次 測量間隙中進行另一項自檢。 周期性自檢程序流程說明周期性自檢程序流程說明 圖圖88 周期性自檢子程序的操作流程圖周期性自檢子程序的操作流程圖 對于周期性自檢，由對于周期性自檢，由 于它是在測量間隙進行，于它是在測量間隙進行， 為不影響儀器的正

22、常工為不影響儀器的正常工 作，有些周期性自檢項作，有些周期性自檢項 目不宜安排，例如顯示目不宜安排，例如顯示 器周期性自檢、鍵盤周器周期性自檢、鍵盤周 期性自檢、破壞性期性自檢、破壞性RAMRAM周周 期性自檢等。而對開機期性自檢等。而對開機 自檢和鍵盤自檢則不存自檢和鍵盤自檢則不存 在這個問題在這個問題。 8.3 數(shù)字化醫(yī)療儀器數(shù)字化醫(yī)療儀器 的系統(tǒng)調試的系統(tǒng)調試 8.3.1 模塊電路板的調試 v模塊的概念模塊的概念 模塊是以一片或多片大規(guī)模集成電路為核心，再配上 一些中、小規(guī)模集成電路構成一種或多種功能的電路 板單元。 在自行設計的儀器系統(tǒng)中，為了構成系統(tǒng)方便，功能 易于擴展，也常采用模塊

23、方式進行設計。 說明：說明： 它雖然仍屬于器件，但卻是具有獨立功能的半成品。 而且，如果是廠家生產的模塊，還都是經過廠家調整 過的，用戶只要了解其外特性和配接的總線標準，會 正確使用就可以了。 v自行設計的儀器系統(tǒng)中，模板設計也應按標準的總線連 接要求，對各板信號引腳的安排、電的性能和時序關系， 都要有統(tǒng)一的規(guī)定。 step1 step2 step3 按總線標準要求，接入 模板，在線調試。描繪 出信號流，并與已知的 標準邏輯圖和定時圖進 行比較。反復修改設計 和布線上的錯誤，以使 模塊的功能正常 將被測模塊裝配在試驗電路板 上進行空板的開路、短路測試， 必要時，再外接專用電路產生 調試所需的多

24、種信號和數(shù)據(jù)， 以便調試和修改。 按模塊特有的功能， 繪出詳細的邏輯圖， 以及它的重要控制信 號的定時圖。 v在測試的過程中，模塊的功能如果較多，電路較 復雜，為便于排錯，常常需要進一步分區(qū)、分段， 需要采用隔離保護技術(例如等電位法)等，以便 既能在線連續(xù)測試，又能較快地找出故障。另外， 還要注意系統(tǒng)總線的負載能力，以免因測試一塊 模板而使系統(tǒng)中其他模塊工作不正常。 v近年來，采用功能電路板自動測試系統(tǒng)來測試模 塊，在國外發(fā)展很快。例如，美國Memb-rain公 司和美國HP公司都有水平較高的功能電路板自動 測試系統(tǒng)。它們同時具備“混合在線測試和混合 功能測試的能力，稱為多能自動測試系統(tǒng) 8

25、.3.2 儀器的系統(tǒng)調試 v在儀器的調試中，除了芯片及電路板正常完好之外， 還不能說儀器系統(tǒng)就能正常工作了。 v這是因為在各模塊之間、與各種外設之聞的數(shù)據(jù)傳 送、控制信號的應答，并不一定能協(xié)調一致或有效。 有待從系統(tǒng)級的硬件與軟件、主機與外設的整體聯(lián) 調上進一步調試。 v這一些在儀器的調試中往往是最困難的一步，而又 是最重要的一步。必須認真而又耐心地對待。 Step1Step1：系統(tǒng)連線；系統(tǒng)連線； Step2Step2：用用連續(xù)性測試儀連續(xù)性測試儀檢查連線，用檢查連線，用萬用表萬用表測試引腳、插頭和接測試引腳、插頭和接 地電位；地電位； Step3Step3：用示波器用示波器檢查噪聲電平和時

26、鐘頻率檢查噪聲電平和時鐘頻率，并檢測電路中的尖脈，并檢測電路中的尖脈 沖，用邏輯測試筆找出粘于沖，用邏輯測試筆找出粘于0 0或或1 1的線和浮空的線，使用電流跟蹤的線和浮空的線，使用電流跟蹤 探頭探頭尋找短路故障尋找短路故障， Step4Step4：顯示器接入地址、數(shù)據(jù)和控制線等監(jiān)視微處理機的工作；顯示器接入地址、數(shù)據(jù)和控制線等監(jiān)視微處理機的工作； Step5Step5：排除故障后，使用邏輯分析儀、微機開發(fā)系統(tǒng)來對儀器系排除故障后，使用邏輯分析儀、微機開發(fā)系統(tǒng)來對儀器系 統(tǒng)進行動態(tài)測試。統(tǒng)進行動態(tài)測試。 AttentionAttention：聯(lián)調時，由于需要嚴格滿足一定時序關系的聯(lián)調時，由于需

27、要嚴格滿足一定時序關系的信號和信號和 數(shù)據(jù)很多數(shù)據(jù)很多，因此，因此需要另接更多的專用電路來產生這些信號需要另接更多的專用電路來產生這些信號。 即：在儀器系統(tǒng)中，增加一些開發(fā)的措施，形成暫時的研制系統(tǒng)，即：在儀器系統(tǒng)中，增加一些開發(fā)的措施，形成暫時的研制系統(tǒng)， 當當調試完成之后再把這些電路的措施去掉調試完成之后再把這些電路的措施去掉，這個在個別儀器系統(tǒng)，這個在個別儀器系統(tǒng) 中還是可以的。中還是可以的。 8.4 簡易開發(fā)系統(tǒng)簡易開發(fā)系統(tǒng) 提供一個穩(wěn)定的、 可重復使用的排錯 調試條件。 能替代用示波器等設備觀察的手工方法， 采用微機系統(tǒng)所具有的邏輯功能來觀察硬 件、軟件及硬件和軟件結合的工作情況。

28、用開發(fā)系統(tǒng)可以做到硬件和 軟件相結合的仿真調試(更接 近于真實情況)。在提供的這 種接近真實情況的硬件基礎 上，再用軟件手段調試醫(yī)用 儀器系統(tǒng)，對孤立故障的迅 速排除，特別有效。 Addition：開發(fā)系統(tǒng)不僅可以調試新儀器，而且可以幫助設計，因此還是開發(fā)系統(tǒng)不僅可以調試新儀器，而且可以幫助設計，因此還是 一個一個輔助設計工具輔助設計工具。這種設計，。這種設計，一方面一方面可以可以借用開發(fā)系統(tǒng)的資源及程序借用開發(fā)系統(tǒng)的資源及程序，一一 方面可論證設計初期的系統(tǒng)的合理性。方面可論證設計初期的系統(tǒng)的合理性。 微機開發(fā)微機開發(fā) 系統(tǒng)特點系統(tǒng)特點 簡易式開發(fā)系統(tǒng)簡易式開發(fā)系統(tǒng) “8位微型機為中心位微型

29、機為中心” 適當?shù)耐庠O適當?shù)耐庠O(如外部存儲器，儀用打印機、帶鍵盤的終端顯示器等如外部存儲器，儀用打印機、帶鍵盤的終端顯示器等) 接線及多芯插頭接線及多芯插頭（連接微機與儀器系統(tǒng)）（連接微機與儀器系統(tǒng)） 8.4.1 簡易開發(fā)系統(tǒng)的組成 其框圖如圖8-9所示。 圖解說明：圖解說明：圖示開發(fā)設圖示開發(fā)設 備中，除有與儀器系統(tǒng)備中，除有與儀器系統(tǒng) 同類型的同類型的CPU以外，還以外，還 有有ROM、RAM、簡易、簡易 鍵盤、鍵盤、LED顯示器、并顯示器、并 行或串行行或串行IO通道，以通道，以 及及EPROM編程器編程器等。等。 連接插頭連接插頭由接線板及插由接線板及插 頭組成，它并行引出不頭組成，

30、它并行引出不 超過超過50cm的并行導線，的并行導線， 將微機的將微機的CPU和儀器和儀器 CPU的并行引線一一對的并行引線一一對 應地應地(或做個別交叉或做個別交叉)連接連接 起來，使儀器的存儲器起來，使儀器的存儲器 和輸入輸出設備作為和輸入輸出設備作為 微機的擴展部分接入開微機的擴展部分接入開 發(fā)系統(tǒng)。發(fā)系統(tǒng)。 8.4.2 簡易開發(fā)系統(tǒng)的功能 大容量存儲器大容量存儲器 人機對話人機對話 豐富的軟件功能豐富的軟件功能 多個接口多個接口 強總線驅動能力強總線驅動能力 五大功能五大功能 簡易開發(fā)系統(tǒng)簡易開發(fā)系統(tǒng) 在微機的監(jiān)控程序中，除有管理程序外， 還有用于開發(fā)的調試程序，如修改寄存器 和存儲器

31、內容、鍵入及顯示的子程序；可 單步逐條執(zhí)行存于EPROM和RAM中程序 的操作；可在RAM中用戶程序內設置多 個斷點，以便進行分段調試。 在CRT BUG監(jiān)控程序中，還有進行自匯 編、反匯編和跟蹤調試用的調試程序，以 便能將源程序直接鍵入微機，比手工匯編 要快、要準確得多地翻譯成目標程序，或 者反匯編成源程序并打印出清單。 可外接多種外部設備和連接可外接多種外部設備和連接CRT終端設備終端設備 對樣機系統(tǒng)軟硬件進行動態(tài)聯(lián)機調試, 步驟: 1 1、調試的準備工作、調試的準備工作 2 2、動態(tài)調試、動態(tài)調試 3 3、可靠性調試、可靠性調試 4 4、寫入、寫入EPROMEPROM 8.4.3 調試步

32、驟 1拔去樣機系統(tǒng)的CPU芯片，插入多芯插頭。 2將開發(fā)設備的地線和樣機系統(tǒng)的地線連接起來。 3兩部分共用一個時鐘和復位電路。 1接通兩部分電源，系統(tǒng)復位。 2調用開發(fā)系統(tǒng)的監(jiān)控程序，使用單步和斷點操作，進行單拍和分段仿真調試。 3進一步使用系統(tǒng)的有關測試手段，對樣機系統(tǒng)進行全速仿真測試。 分幾個子系統(tǒng)，如基本的微處理機子系統(tǒng)、存儲器子系統(tǒng)、控制部分和IO接口等，執(zhí)行 更復雜的診斷程序，以驗證樣機系統(tǒng)硬件的可靠性。 應用系統(tǒng)高度完善后，將程序寫入EPROM，插入樣機系統(tǒng)運行再測試，直到滿意 8.4.4 調試過程中的幾個問題 1、防止雙重尋址、防止雙重尋址 2、運用條件匯編的方法來編寫和調試儀器

33、的程序、運用條件匯編的方法來編寫和調試儀器的程序 3、使用交叉匯編程序研制軟件、使用交叉匯編程序研制軟件 v開發(fā)系統(tǒng)由微機系統(tǒng)和儀器系統(tǒng)兩部分連接而成，存在著內存開發(fā)系統(tǒng)由微機系統(tǒng)和儀器系統(tǒng)兩部分連接而成，存在著內存 空間和空間和I IO O通道口地址兩方面重疊的情況。通道口地址兩方面重疊的情況。 v防止雙重尋址最簡單的做法防止雙重尋址最簡單的做法 方法一：方法一：拔掉微機系統(tǒng)中重疊部分的存儲空間芯片，就可以對 儀器系統(tǒng)的全部內存進行有效操作，如圖如圖8-108-10所示。所示。 方法二：方法二：在儀器的系統(tǒng)中設置“調試運行開關”，和圖和圖 8-118-11。 v這種方法在兩者內存空間之和不超

34、過這種方法在兩者內存空間之和不超過64K64K字節(jié)時是可行的，這字節(jié)時是可行的，這 在許多情況下又是滿足的。在許多情況下又是滿足的。 一、防止雙重尋址一、防止雙重尋址 微機監(jiān)控程序的首地址和儀器應用程序的首地址，大多數(shù)都是安排在 0000H單元開始。這樣就出現(xiàn)了內存空間重疊而使系統(tǒng)無法運行的現(xiàn)象。 如圖如圖8-10。防止雙重尋址最簡單的做法是拔掉微機系統(tǒng)中重疊部分的 存儲空間芯片，就可以對儀器系統(tǒng)的全部內存進行有效操作。 IO通道口地址重疊時，如圖8-11中下面部分所示，在低位地址I O譯碼器的某個輸入端(如A5)加入一個“調試運行開關”。調 試時，A7A2=101000，A1A0可變，則IO

35、的的口地址由運行 時的8083H改變?yōu)锳0A3H。 說明 采用方法二采用方法二調試時，將儀器系統(tǒng)的物理存儲空間(如0000H) 安排到微機存儲的某段空間區(qū)域里去(如8000H)，在電路上， 只要將高位地址譯碼器能錯開地址段的某個輸入端，如圖8- 11中所示的A15線上加入一個加入一個“調試運行開關調試運行開關”即可。調 試時，A15A11=10000，A10A0可變，存儲器的地址空間 則由運行時的000007FFH改變?yōu)?00087FFH。別的硬件別的硬件 不需任何改動不需任何改動，從而大大簡化了硬件設備大大簡化了硬件設備。 這種方法這種方法是將編制好的源程序，運用宏指令中的條件匯編條件匯編，按程序 運行中應滿足的條件和內容的規(guī)定，在程序的宏定義體里插入插入IFIF語句語句。 Case1Case1：宏調用時本語句前的運行如果正常如果正常，則匯編程序不理睬IF和 ENDIF之間的代碼塊，繼續(xù)匯編后面的程序繼續(xù)匯編后面的程序。 Case