các kỹ thuật gỡ lỗi trong việc phát triển hệ thống nhúng với ngôn ngữ c

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI

TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ

Ngô Thị Nga

CÁC KỸ THUẬT GỠ LỖI TRONG VIỆC PHÁT

TRIỂN HỆ THỐNG NHÚNG VỚI NGÔN NGỮ C

KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC HỆ CHÍNH QUY

Ngành: Công nghệ thông tin

HÀ NỘI - 2010

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI

TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ

Ngô Thị Nga

CÁC KỸ THUẬT GỠ LỖI TRONG VIỆC PHÁT

TRIỂN HỆ THỐNG NHÚNG VỚI NGÔN NGỮ C

KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC HỆ CHÍNH QUY

Ngành: Công nghệ thông tin

Cán bộ hướng dẫn: TS. Đặng Văn Hưng

Cán bộ đồng hướng dẫn: ThS. Vũ Quang Dũng

HÀ NỘI - 2010

LỜI CẢM ƠN

Em xin chân thành cảm ơn Bộ môn Công nghệ phần mềm, Khoa Công nghệ

thông tin, Trường Đại học Công nghệ, Đại học Quốc gia Hà Nội đã tạo điều kiện

thuận lợi cho em trong quá trình học tập, rèn luyện và thực hiện đề tài khóa luận tốt

nghiệp. Em xin gửi lời cảm ơn chân thành đến tất cả thầy cô trong trường đã giúp

đỡ, dìu dắt em từ những ngày đầu tiên nhập trường.

Em xin gửi lời cảm ơn sâu sắc nhất đến TS. Đặng Văn Hưng, TS. Trần Thị

Minh Châu, ThS. Vũ Quang Dũng, những thầy cô đã cho em định hướng, tận tình

chỉ bảo, hướng dẫn và giúp đỡ em trong quá trình tìm hiểu về hệ thống nhúng, cùng

các kiến thức cần thiết khác để em hoàn thành khóa luận.

Em xin gửi những lời cảm ơn, những tình cảm thương yêu tới gia đình, và

người thân. Những người luôn bên em, động viên em cả về tinh thần và vật chất

trong thời gian qua.

Trong quá trình thực hiện khóa luận, em cũng đã nhận được nhiều sự chia

sẻ, giúp đỡ, động viên của các thành viên lớp Công nghệ phần mềm K51, và của

những thành viên trong diễn đàn sinh viên Đại học Công nghệ. Tôi xin gửi tới các

bạn sự biết ơn sâu sắc.

Đề tài “Các kỹ thuật gỡ lỗi trong việc phát triển hệ thống nhúng với ngôn

ngữ C ” là một đề tài khá khó, lại được hoàn thành trong quỹ thời gian hạn hẹp nên

khó tránh khỏi những khiếm khuyết. Em mong nhận được những góp ý chân thành

từ thầy cô giáo và các bạn để đề tài có thể mở rộng và nghiên cứu kỹ hơn, đưa vào

trong thực tiễn ngành công nghệ thông tin hiện nay.

Hà Nội, ngày 15 tháng 05 năm 2010

Sinh viên

Ngô Thị Nga

i

TÓM TẮT KHÓA LUẬN

Khóa luận tập trung trình bày tổng quan về hệ thống nhúng, định nghĩa, đặc

trưng của hệ thống, những khó khăn trong việc tìm hiểu một hệ thống nhúng. Sau

đó, khóa luận đưa ra những kỹ thuật gỡ lỗi thường được áp dụng trên hệ thống

nhúng, trong đó bao gồm cả các kỹ thuật gỡ lỗi dựa trên các công cụ phần mềm và

công cụ phần cứng. Từ đó, khóa luận lựa chọn trình bày công cụ gỡ lỗi µVision của

công ty Keil ARM, đây là một công cụ mạnh về gỡ lỗi theo kỹ thuật mô phỏng –

một kỹ thuật được các kỹ sư lập trình áp dụng rất nhiều trong thực tế.

Để minh họa cho việc áp dụng kỹ thuật gỡ lỗi và sử dụng công cụ gỡ lỗi, khóa

luận xây dựng các chương trình phần mềm ứng dụng nhỏ là Đèn led nhấp nháy và

Hello World – truyền các chuỗi ký tự ra cổng nối tiếp. Khóa luận áp dụng kỹ thuật

và công cụ gỡ lỗi trên hai chương trình đó.

ii

MỤC LỤC

CHƯƠNG 1: MỞ ĐẦU.............................................................................................1

1.1. Đặt vấn đề......................................................................................................1

1.2. Đề tài, đối tượng nghiên cứu và phương pháp nghiên cứu.............................1

1.3. Mục tiêu của khóa luận..................................................................................2

1.4. Cấu trúc của khóa luận...................................................................................2

CHƯƠNG 2: TỔNG QUAN.....................................................................................3

2.1. Hệ thống nhúng..............................................................................................3

2.1.1. Hệ thống nhúng là gì? ............................................................................3

2.1.2. Các thiết bị phần cứng thông thường......................................................3

2.1.3. Đặc trưng của hệ thống nhúng................................................................6

2.1.4. Ví dụ về hệ thống nhúng ........................................................................8

2.2. Sự lựa chọn ngôn ngữ lập trình cho hệ thống nhúng......................................8

CHƯƠNG 3: CÁC KỸ THUẬT GỠ LỖI ..............................................................10

3.1. Gỡ lỗi...........................................................................................................10

3.1.1. Gỡ lỗi trong quá trình phát triển hệ thống nhúng..................................10

3.1.2. Định nghĩa gỡ lỗi ..................................................................................11

3.1.3. Tầm quan trọng của việc gỡ lỗi.............................................................12

3.1.4. Mục đích của quá trình gỡ lỗi ..............................................................12

3.2. Kiểm thử trên máy chủ ................................................................................13

3.2.1. Kỹ thuật cơ bản ....................................................................................13

3.2.2. Gọi các thường trình ngắt .....................................................................15

3.2.3. Gọi thường trình ngắt định thời ............................................................15

3.2.4. Các tệp kịch bản và tệp kết xuất ...........................................................15

3.2.5. Những phản đối, hạn chế và nhược điểm..............................................16

3.3. Bộ mô phỏng ...............................................................................................17

3.4. Sử dụng macro assert ..................................................................................20

3.5. Sử dụng các công cụ trong phòng thí nghiệm ..............................................21

3.5.1. Máy hiện sóng ......................................................................................22

3.5.2. Bộ phân tích logic (Logic Analyzer) ....................................................24

3.5.2.1. Bộ phân tích logic theo chế độ thời gian .......................................26

3.5.2.2. Bộ phân tích logic theo chế độ trạng thái ......................................26

3.5.3. Bộ mô phỏng trong mạch .....................................................................28

CHƯƠNG 4: CÔNG CỤ GỠ LỖI...........................................................................31

4.1. Lý do chọn họ vi xử lý ARM........................................................................31

4.2. Giới thiệu công cụ µVision...........................................................................32

4.3. Các chức năng chính của công cụ µVision ..................................................33

4.3.1. Các chức năng của µVision IDE...........................................................33

4.3.2. Các chức năng của µVision Debugger..................................................35

4.4. Ưu điểm của µVision ...................................................................................37

4.4.1. Ưu điểm của µVision IDE.....................................................................37

4.4.2. Ưu điểm của µVision Simulator...........................................................38

iii

4.5. Một số hạn chế của µVision phiên bản dùng thử .........................................38

4.6. Cài đặt..........................................................................................................39

CHƯƠNG 5: ỨNG DỤNG CÔNG CỤ µVISION VÀO VIỆC GỠ LỖI...............41

5.1. Vi điều khiển LPC2148................................................................................41

5.2. Chương trình “Đèn led nhấp nháy”..............................................................41

5.3. Chương trình Hello world............................................................................43

5.4. Nhận xét.......................................................................................................45

CHƯƠNG 6: KẾT LUẬN.......................................................................................47

TÀI LIỆU THAM KHẢO.........................................................................................49

PHỤ LỤC: CÁC THÔNG SỐ KỸ THUẬT CỦA VI ĐIỀU KHIỂN LPC2148......50

iv