Principi di progetto di sistemi embedded

Anche il debugging del codice spesso viene eseguito su sistemi host. Ad un certo punto tuttavia è inevitabile far girare il codice sulla piattaforma embedded, che di solito si mostra molto meno accomodante. Per questo motivo i progettisti sfruttano diversi strumenti di debug: la porta seriale è senza dubbio uno degli strumenti di più importanti; attraverso di essa infatti si potrà non solo eseguire il debugging ma anche eseguire della diagnostica ulteriore sul sistema.
Un altro tool molto importante sono i breakpoint che consentono all’utente di specificare un indirizzo in cui fermare l’esecuzione di un programma. Quando il program counter riceve questo indirizzo, il controllo viene passato al debugger attraverso il quale l’utente può esaminare i registri della CPU, verificando la correttezza del codice passo dopo passo.
In fase di debugging possono fare molto comodo i led: attraverso i quali si possono indicare condizioni di errore, chiamate a procedura, stati di sistema particolari, ecc.
Quando i tool software per il debugging non sono più sufficienti vi sono anche strumenti hardware che consentono di avere una visione di ciò che accade durante il funzionamento del sistema. Uno di questi strumenti è il microprocessore ICE (In- Circuit Emulator): una versione speciale di microprocessore che permette di leggere i registri interni una volta fermata l’esecuzione. L’ICE è circondato da logica aggiuntiva che consente all’utente di specificare breakpoint ed esaminare ed eventualmente modificare gli stati della CPU. Un altro importante strumento è il logic analyzer che può campionare più segnali digitali contemporaneamente memorizzando i valori campionati in una memoria interna e mostrando i risultati su un display. Il logic analyzer può acquisire dati in due modi: lo state mode e il timing mode. Il timing mode utilizza un clock interno per ottenere diversi campioni in un ciclo di clock, lo state mode invece utilizza il clock del sistema per gestire il campionamento, campionando ciascun segnale una sola volta per ciclo di clock. Il timing mode richiede maggiori quantità di memoria, ma offre una risoluzione migliore in quanto fornisce un maggior numero di campionamenti rispetto allo state mode. Una volta che il campionamento è stato completato i risultati memorizzati vengono visualizzati sul display. Un logic analyzer tipicamente prevede diversi formati per la visualizzazione dei dati; il più utilizzato è senza dubbio il diagramma temporale. Il logic analyzer può anche essere utilizzato per studiare il comportamento della cache: guardando l’attività del bus infatti si può avere un’indicazione dell’efficacia della cache dato che i riferimenti in cache non generano attività sul bus mentre le cache miss si.
Con il passare del tempo e il conseguente complicarsi dell’hardware e del software dei sistemi embedded, ha preso sempre più piede il processo di hardware/software co- verification che permette la convalida contemporanea di hardware e software.