星期三, 5月 25, 2005
[essay] 程式設計一定要除錯嗎？
程式設計一定要除錯嗎？
上網時間 : 2005年05月25日
對所有的程式設計人員來說，除錯是必要的工作，還是顯示出這個產業的尚未成熟？其他產業的專業人士並不會花費一半的時間來找出設計中的錯誤，但為什麼程式設計人員必須要這麼做？
Jim Turley
根據統計，整個軟體開發時間中，有五成是花在撰寫程式碼，而另外五成則是用來除錯。我想，由於這樣的情況行之有年，大部分人可能都會認為，50/50的分配應該是合理的。
但仔細想想，為什麼程式設計需要這麼多的調整與糾錯工作？其他的專業人士決不會像我們一樣，認為這麼多的修正是必須的。建築師不會將大樓蓋好後，然後再看看它會不會倒下來；其他的船舶、飛機和農業機械工程師，也大多都是將東西製造出來後，就能使用。
與程式設計師類似，硬體工程師也需要進行一些除錯的工作。他們設計、測試、找出錯誤，然後再重新設計。當然，對晶片設計來說，這是不具經濟效益的，他們必須儘量能在第一次設計時就成功。
難 道除錯真的是軟體工程領域中必備的本質與固有特性？或是，這只是我們長久以來不願改變的工作方式？或許，50/50的時間規則是這個產業尚未成熟的一種象 徵，可能還要花上更久的時間才也可能突破。我們知道，在90年代初期，那時的汽車製造商也是得不停的修改，才能將車子真正做出來，但現在，汽車的製造方式 早已不可同日而語。同樣地，近百年來醫藥科學的進步，醫生為病患進行試驗以找出病灶的次數也大幅減少。
理智上，我認為在未來的數十年中， 軟體開發將變得更正規化與更有紀律，會較類似於機械或化學工程。但是，情緒上，我卻很不忍心程式設計人員將會失去這「軟性」的一面。撰寫程式是有趣的，但 如果嵌入式軟體將成為每日生活中的一部份，從全球經濟發展的歷程來看，顯然，軟體的撰寫流程就一定會被要求變得更為嚴格、正確、與正式。如果真是這樣，程 式設計人員就會多出50%的多餘時間了！
作者：Jim Turley，Embedded Systems Programming 主編
上網時間 : 2005年05月25日
對所有的程式設計人員來說，除錯是必要的工作，還是顯示出這個產業的尚未成熟？其他產業的專業人士並不會花費一半的時間來找出設計中的錯誤，但為什麼程式設計人員必須要這麼做？
Jim Turley
根據統計，整個軟體開發時間中，有五成是花在撰寫程式碼，而另外五成則是用來除錯。我想，由於這樣的情況行之有年，大部分人可能都會認為，50/50的分配應該是合理的。
但仔細想想，為什麼程式設計需要這麼多的調整與糾錯工作？其他的專業人士決不會像我們一樣，認為這麼多的修正是必須的。建築師不會將大樓蓋好後，然後再看看它會不會倒下來；其他的船舶、飛機和農業機械工程師，也大多都是將東西製造出來後，就能使用。
與程式設計師類似，硬體工程師也需要進行一些除錯的工作。他們設計、測試、找出錯誤，然後再重新設計。當然，對晶片設計來說，這是不具經濟效益的，他們必須儘量能在第一次設計時就成功。
難 道除錯真的是軟體工程領域中必備的本質與固有特性？或是，這只是我們長久以來不願改變的工作方式？或許，50/50的時間規則是這個產業尚未成熟的一種象 徵，可能還要花上更久的時間才也可能突破。我們知道，在90年代初期，那時的汽車製造商也是得不停的修改，才能將車子真正做出來，但現在，汽車的製造方式 早已不可同日而語。同樣地，近百年來醫藥科學的進步，醫生為病患進行試驗以找出病灶的次數也大幅減少。
理智上，我認為在未來的數十年中， 軟體開發將變得更正規化與更有紀律，會較類似於機械或化學工程。但是，情緒上，我卻很不忍心程式設計人員將會失去這「軟性」的一面。撰寫程式是有趣的，但 如果嵌入式軟體將成為每日生活中的一部份，從全球經濟發展的歷程來看，顯然，軟體的撰寫流程就一定會被要求變得更為嚴格、正確、與正式。如果真是這樣，程 式設計人員就會多出50%的多餘時間了！
作者：Jim Turley，Embedded Systems Programming 主編
星期六, 5月 14, 2005
[note] ARM based 嵌入式系統設計
[8051 vs ARM]
8051（8 bit microprocessor）具備 CPU core、Timer、I/O、
Flash（4/8/16K）、RAM（128K），可以I/O模擬（非同步）Flash、RAM，
接上Clock、power即可運作
ARM具有SDRAM（Memory interface），透過Memory controller外接（data/addr）。
重點在掌握Memory controller！
8 bit（D0-D7） vs ARM（D0-D31）
standard：Big/Little Endian。
Thumb state 很慢，用16 bit在run，用Thumb要降速。
clock接法有兩種，crystal/oscillater
--
[reset process]
1. CPU 先 check clock（crys or osci），OM[3:2]
2. check endian：（big or little）
3. check memory（bus width）: 8/16/32，OM[1:0]
4. check read boot（read/chip select vs nRE/nGCSO）
[Exception]
不可預知的狀況/Bug，導致當機。
WatchDog，定時reset以處理 exception。
MMU：Memory re-mapping，OS之保護模式，避免user改到OS之memory。
svc不讓user access CPU使用之memory。
[]
ARM core：TDMI/920T
state：ARM/Thumb mode
ARM所有的I/O都靠memory controller 控制。根據I/O需求選擇chip。
手機chip：
sensor- （用DSP inprement）
LCD -
CODEC -
RF
Memory
CPU（400-600M），高速需求以處理運算：Image。
power contorl
chip公司有的功能app公司不要作，除非要開chip或時程考量。
[Exception]
誰產生誰負責
負責
類似BL的動作：Link register=PC+4/8
SPSR=CPSR
CPSR=Exception mode
PC=Relevant exception vector
（Exception vector：see table）
PC=Link register-4/8
CPSR=SPSR
clear...
[]
ADC：作 touch panel用
[Memory map]
OE=read
ECS=chip enable
MCLKO=clock
EWAIT=device速度跟不上CPU，需要延遲CPU。memory一般不需要。
Linux需要在SDRAM上跑。所以4510
SDRAM的data line丟兩次，以row col定址。為提升速度，採sync，
所有sync的interface都需要硬體解決。
[]
memory control要注意是採用8/16/32 ROM，硬體接法不同。
8 bit A0-A0
16bit A1-A0
32bit A2-A0
PLL：決定震盪頻率，以提供不同頻率的clock，調整頻率以省電。
[SDRAM]
memory initial很重要。（查data sheet）
[Boot code]
booting
system config（flash），先不要碰memory：
1. indicate，亮LED，代表CPU開始run
2. indicate memory，亮LED
3. memory test -faild，亮LED
-ok，亮LED
以check硬體，memory mapping。
EX-KSRC-init.s
Int_Mask
reset_handler
memory.a: memory的定義
miscore.a:
snds.a: bus width，ROM bank
[]
WINCE
Linux: file system, RT, communication
embeded:
embeded: 資源有限，要使用Dynamic memory allocation。
--
INCE
Linux: file system, RT, communication
embeded:
embeded: 資源有限，要使用Dynamic memory allocation。
[4510 Interupt]
Interupt controller 透過 mode register 決定使用 IRQ or FIQ，
CPU透過Pending register依序check interupt 由何者產生
Mask register用來disable interupt
Offset register 可 check pioraty 最高的 interupt
不同的 ARM CPU interupt controller不同，但exception都一樣。
[IRQ]
B跳至IRQ Handler，BL 取得IRQ Service Rutine 的content，inport IRQ entry，
BL IRQ entry。於C中建立 interupt table，Offset 判斷，
set interupt vector，
（an s3c4510 p.133）
[]
減少main的內容，多用background 跑。
[2410 interupt]
不需要inport，直接建interupt table
interupt分group，以防register（32bit）不夠用
[SWI]
軟體保護，與硬體有關的service rutine可放到Flash，以節省code容量。
[cache]
速度與CPU同步，CPU與cache間access只要一個machine cycle，
和memory間要5個machine cycle。
CPU透過cache access extend memory，可增加效率。
若外接device而非memory，需設定為 non cache，不透過cache access device，
否則會 error。不同CPU設定方法不同。
[memory bus]
CE
OE
WE
Addr
Data
善用編／解碼（CPLD），控制device。
使用memory interface要注意bus 衝突。（看data sheet！）
[UART]
軟體控制只能async。
interface建立的前提（communication parameter）：
baud rate，Data bit，Stop bit，parity（odd or even）
[]
physical layer：Phy，電氣訊號規範
logic layer：協定
Interupt vs DMA：DMA，等待接收一定量後再interupt。
[]
對embeded系統，善用pointer，C的效率與組語差不多，移植性較佳。
所以系統的結構很重要。
[xmodem]
Rx掌控
一次丟128，所以size估計為128 倍數。
[改flash]
disable IRQ
disable cache
check MID/DID
check word/bite mode
check protect
[Interface]
Interface 要符合標準，否則會付出相容性的代價。
H.I：Host Interface：ARM可以用memory control 去 drive TFT、LCD
I/O：USB、UART
[2410]
NAN Flash
LCD/TFT
ADC
MMC/SD
IIC: serial interface/EEPROM
IIS: Audio
SPI: Audio
[]
clock: XAL/OSC
booting: NAND Flash
NO Flash
little/big: 預設是little
[UART Multidrop]
Host/Client
Client 未 enable 前都是高阻抗，Host決定 client 通訊之程序
缺點是速度受client數的影響，實際baurd rate為baurd rate/2^client數
USB要解決的（multi-drop）問題
Dynamic ID
Protocal
Speed
[]
USB cable是單向的
高速傳送前的hand shake時間很短，很難作
每個device有16個end point，將data分成16個種類
SYNC 要由硬體解決，軟體速度跟不上
USB control 解決的工作
SYNC Token
CRC
collect Data
[]
1.Set config
2.Set interupt and DMA mode
3.Host Get Description
Device Description→ Standard
Interface
Device
4.Device wait Host Download 1st record（size/length）
5.Set DMA start address and start DMa
6.Receive Binary Data
7.Jump to start
Memory→SDRAM
→SRAM
→ROM
→Flash →NOR 關電後資料還在，可用作 booting。
大容量製成困難，良率不高。
size 越大，pin越多
→NAND 縮減pin：利用多次fetch cycle，
以較少 pin 數達到相同數量的定址
controller：interface
file system
SD、MMC、CF
SPI bus：serial bus，provide by motolora。
SD/MMC card：initialize，塞data，check busy，剩下的交給controller。
[]
4410 CPU，low power control，LCD，加8051可擴充I/O
SD和MMC control command大致類似，部分細節有點不同。
（check data sheet！）
8051（8 bit microprocessor）具備 CPU core、Timer、I/O、
Flash（4/8/16K）、RAM（128K），可以I/O模擬（非同步）Flash、RAM，
接上Clock、power即可運作
ARM具有SDRAM（Memory interface），透過Memory controller外接（data/addr）。
重點在掌握Memory controller！
8 bit（D0-D7） vs ARM（D0-D31）
standard：Big/Little Endian。
Thumb state 很慢，用16 bit在run，用Thumb要降速。
clock接法有兩種，crystal/oscillater
--
[reset process]
1. CPU 先 check clock（crys or osci），OM[3:2]
2. check endian：（big or little）
3. check memory（bus width）: 8/16/32，OM[1:0]
4. check read boot（read/chip select vs nRE/nGCSO）
[Exception]
不可預知的狀況/Bug，導致當機。
WatchDog，定時reset以處理 exception。
MMU：Memory re-mapping，OS之保護模式，避免user改到OS之memory。
svc不讓user access CPU使用之memory。
[]
ARM core：TDMI/920T
state：ARM/Thumb mode
ARM所有的I/O都靠memory controller 控制。根據I/O需求選擇chip。
手機chip：
sensor- （用DSP inprement）
LCD -
CODEC -
RF
Memory
CPU（400-600M），高速需求以處理運算：Image。
power contorl
chip公司有的功能app公司不要作，除非要開chip或時程考量。
[Exception]
誰產生誰負責
負責
類似BL的動作：Link register=PC+4/8
SPSR=CPSR
CPSR=Exception mode
PC=Relevant exception vector
（Exception vector：see table）
PC=Link register-4/8
CPSR=SPSR
clear...
[]
ADC：作 touch panel用
[Memory map]
OE=read
ECS=chip enable
MCLKO=clock
EWAIT=device速度跟不上CPU，需要延遲CPU。memory一般不需要。
Linux需要在SDRAM上跑。所以4510
SDRAM的data line丟兩次，以row col定址。為提升速度，採sync，
所有sync的interface都需要硬體解決。
[]
memory control要注意是採用8/16/32 ROM，硬體接法不同。
8 bit A0-A0
16bit A1-A0
32bit A2-A0
PLL：決定震盪頻率，以提供不同頻率的clock，調整頻率以省電。
[SDRAM]
memory initial很重要。（查data sheet）
[Boot code]
booting
system config（flash），先不要碰memory：
1. indicate，亮LED，代表CPU開始run
2. indicate memory，亮LED
3. memory test -faild，亮LED
-ok，亮LED
以check硬體，memory mapping。
EX-KSRC-init.s
Int_Mask
reset_handler
memory.a: memory的定義
miscore.a:
snds.a: bus width，ROM bank
[]
WINCE
Linux: file system, RT, communication
embeded:
embeded: 資源有限，要使用Dynamic memory allocation。
--
INCE
Linux: file system, RT, communication
embeded:
embeded: 資源有限，要使用Dynamic memory allocation。
[4510 Interupt]
Interupt controller 透過 mode register 決定使用 IRQ or FIQ，
CPU透過Pending register依序check interupt 由何者產生
Mask register用來disable interupt
Offset register 可 check pioraty 最高的 interupt
不同的 ARM CPU interupt controller不同，但exception都一樣。
[IRQ]
B跳至IRQ Handler，BL 取得IRQ Service Rutine 的content，inport IRQ entry，
BL IRQ entry。於C中建立 interupt table，Offset 判斷，
set interupt vector，
（an s3c4510 p.133）
[]
減少main的內容，多用background 跑。
[2410 interupt]
不需要inport，直接建interupt table
interupt分group，以防register（32bit）不夠用
[SWI]
軟體保護，與硬體有關的service rutine可放到Flash，以節省code容量。
[cache]
速度與CPU同步，CPU與cache間access只要一個machine cycle，
和memory間要5個machine cycle。
CPU透過cache access extend memory，可增加效率。
若外接device而非memory，需設定為 non cache，不透過cache access device，
否則會 error。不同CPU設定方法不同。
[memory bus]
CE
OE
WE
Addr
Data
善用編／解碼（CPLD），控制device。
使用memory interface要注意bus 衝突。（看data sheet！）
[UART]
軟體控制只能async。
interface建立的前提（communication parameter）：
baud rate，Data bit，Stop bit，parity（odd or even）
[]
physical layer：Phy，電氣訊號規範
logic layer：協定
Interupt vs DMA：DMA，等待接收一定量後再interupt。
[]
對embeded系統，善用pointer，C的效率與組語差不多，移植性較佳。
所以系統的結構很重要。
[xmodem]
Rx掌控
一次丟128，所以size估計為128 倍數。
[改flash]
disable IRQ
disable cache
check MID/DID
check word/bite mode
check protect
[Interface]
Interface 要符合標準，否則會付出相容性的代價。
H.I：Host Interface：ARM可以用memory control 去 drive TFT、LCD
I/O：USB、UART
[2410]
NAN Flash
LCD/TFT
ADC
MMC/SD
IIC: serial interface/EEPROM
IIS: Audio
SPI: Audio
[]
clock: XAL/OSC
booting: NAND Flash
NO Flash
little/big: 預設是little
[UART Multidrop]
Host/Client
Client 未 enable 前都是高阻抗，Host決定 client 通訊之程序
缺點是速度受client數的影響，實際baurd rate為baurd rate/2^client數
USB要解決的（multi-drop）問題
Dynamic ID
Protocal
Speed
[]
USB cable是單向的
高速傳送前的hand shake時間很短，很難作
每個device有16個end point，將data分成16個種類
SYNC 要由硬體解決，軟體速度跟不上
USB control 解決的工作
SYNC Token
CRC
collect Data
[]
1.Set config
2.Set interupt and DMA mode
3.Host Get Description
Device Description→ Standard
Interface
Device
4.Device wait Host Download 1st record（size/length）
5.Set DMA start address and start DMa
6.Receive Binary Data
7.Jump to start
Memory→SDRAM
→SRAM
→ROM
→Flash →NOR 關電後資料還在，可用作 booting。
大容量製成困難，良率不高。
size 越大，pin越多
→NAND 縮減pin：利用多次fetch cycle，
以較少 pin 數達到相同數量的定址
controller：interface
file system
SD、MMC、CF
SPI bus：serial bus，provide by motolora。
SD/MMC card：initialize，塞data，check busy，剩下的交給controller。
[]
4410 CPU，low power control，LCD，加8051可擴充I/O
SD和MMC control command大致類似，部分細節有點不同。
（check data sheet！）
訂閱：
文章 (Atom)