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高精度数据采集系统如何进行调试？

MSC1210 是一款内置 8051内核及其他高性能外围设备的24位Delta-sigma 模数转换器，可为高精度数据采集系统提供片上解决方案。  
因此，MSC1210成为高精度智能传感器优选方案。对低于100nV的高精度工业智能传感器输出信号，其关键是在不牺牲模拟性能的条件下进行有效编码调试，故本文主要针对智能传感器开发进行探讨，并介绍包括集成开发环境（IDE）仿真器以及将仿真器与在系统调试器（ISDs）进行比较的调试方法。


回帖（2）

王丽华

2019-7-8 17:53:15
智能传感器

过程控制仪表通过高精度模拟传感信号来监控控制设备，该传感信号被转换为 4～20mA 的标准模拟信号来进行传输（它是长期以来工业过程控制中普遍使用的一种传输方式）。随着现代科技的发展，计算机如今已成为用来监测、控制仪表系统，来自中心点的传感器线束及其群集间的监控设备。这类传感器中集成了高精度的模数转换器及高性能的处理器而成为智能传感器。智能传感器用更准确、可靠的数字网络以及更简单的内部连接替代了 4～20mA 的传输线，同时，它集成了分布式控制功能，提高了整体性能并降低成本。

用于智能传感器的 MSC1210

MSC1210包含了智能传感器所需的多种功能，如：

高精度模数转换：高于22位的有效精度；

嵌入式传感信号调整电路：输入缓存器、可编程增益放大、偏置数模转换器、增益与偏置校正功能；

低功耗降低了对供电网络的要求：小于4mW；

增强型的处理器内核：每条指令4个机器周期的8051核；

嵌入式存储器：程序 (32KB)，数据 (1.2KB)

高性能通信口：SPI口、FIFO，2个UART口；

可靠的工业标准电路：低电压检测、开路检测、看门狗时钟电路、宽的工作条件（电源：2.7～5.25V，工作温度：-40～+85°C）

智能传感器编程系统

由于智能传感器是集传感器复杂信号转换、过程控制以及网络于一体的系统，其代码开发必须解决以下问题：

开发系统对模拟信号精度的影响；

硬件的物理尺寸；

开发主机到目标系统的通信媒体；

实时控制与网络时序；

开发系统电源。

微系统控制器 (MSC) 提供了多种开发环境以满足不同的开发需求。适用于MSC器件的开发系统。该开发环境可用于仿真系统和在系统调试。在系统调试器 (ISD) 又可分为基于软件和基于硬件的调试。在这些方案中，Keil与Raisonance仿真器、MSCMon终端监视器以及Keil ISD51 IDE监视器均适用于智能传感器程序开发。

用来初始化智能传感器的模拟器集成开发环境

集成开发环境 (IDE) 是一套用户化的图形接口开发工具，该工具集成在同一环境中，可缩短程序开发周期并减少程序错误，从而还可提高软件质量。IDE在该环境中提供诸如编辑、汇编、编译、链接、项目管理、修订控制以及器件仿真等工具。一般情况下，IDE仿真器在 Microsoft? Windows? 仿真8051器件，在UNIX平台下的仿真器的使用并不普遍。

仿真器可使用户无需实际硬件便可仿真程序的运行过程。用户可验证算法和时序，仿真外设、中断及输入输出口。这一点尤为重要，因为这可使用户在没有完成硬件的情况下进行程序开发和系统性能的评估。图4为用于 MSC 设备的 IDE 仿真器的结构框图。用户可以进行反汇编、断点设置、存储器监测／修改、程序运行跟踪以及外设监控等操作。仿真器也支持程序检测工具，该工具可标识已执行过的程序。仿真器还提供性能分析工具，可记录执行时间，以便用户分析程序的性能。而仿真器最常用的是单步执行功能，它可单部进入或越过目标函数。仿真器中的机器周期计数非常准确，因此可轻松评估无效的执行时间。

普通 PC Windows IDE 仿真器包括Keil调试器以及Raisonance调试器。Keil IDE 用户手册可以作为仿真器具体操作的参考。Raisonance IDE 调试特方法似于与 Keil IDE 。请参考本文结束部分的相关网站。

使用IDE仿真器对智能传感器进行程序开发的优点

由于无须任何硬件参与开发，仿真是一种低成本的程序开发方法；

程序开发可以在系统硬件完成之前开始；

IDE仿真器最适合智能传感器的初部程序开发。

使用IDE仿真器对智能传感器进行程序开发的缺点

无法仿真精确的模拟信号；

难以仿真过程控制中的网络时序及实时转换；

当软件开发进入必须有最终硬件参与共同完成的阶段时，就需要在目标系统或 ISD（指令式系统设计）中完成。

对于智能传感器开发来说，特设调试区是不够的

与PC仿真不同的是，ISD在实际系统中执行并调试软件。特设调试是最简单的方法，只需在需要的地方插入调试代码。例如，可简单添加一个打印语句并查看其结果。这种方式仅适用于简单的程序调试，当软件长度增加时，出现的若干个打印语句就会变得难以控制了。
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冯超

2019-7-8 17:53:17
智能传感器的在系统调试

ISD 开发环境在智能传感器中内置调试支持。开发程序会处理来自传感器的实际系统输入并提供瞬时系统响应，而不是系统仿真。因此，可解决系统级问题，如：传感器精度、控制系统稳定性以及传感器网络吞吐量等。如图3所示，ISD 分为两类：软件方式和硬件 方式。软件方式ISD 又分为基于终端的ISD与基于 IDE 的ISD两类。终端调试包括一通用监控器及片上调试器。IDE调试包括源监控器与闪存 ISD。基于硬件的ISD又分为在电路仿真器 (ICE) 与内建调试器模块 (BDM)。
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