嵌入式应用中软硬件结合的调试体会

嵌入式工程师往往都是全才，系统方案，硬件设计，软件设计，一直到硬件安装，在NIOS II应用中还需要写HDL模块，最后进入调试。一上电一切OK这种事毕竟是少数，调试就是要找问题，问题来了首先要有耐心，什么问题我都不怕，说来奇怪你要有这样的准备，那么一切都会”车到山前必有路“，该改的改，原有方案有缺陷的想办法修正（尽量保护已经投入的东西），实在不行该放弃的还得放弃。心态要好，不然往往会陷入”程序很小，错误不少，心浮气燥，乘早拉倒“的境地而失去信心，或者疑神疑鬼，怀疑器件坏了，电路板设计缺陷，甚至电源不稳，环境不好，当然这些都有可能。人对自然一旦无法理解和解释，神鬼就来了。那么我们应该如何调试走一条捷径呢？一家之言，我说一些体会：
1、 硬件设计的时候尽量有参考，有个案例，这个很重要，省去了可行性分析阶段，也给最后调试阶段增强信心，这个一定行，他们不都行了吗？我们也行。如此看来美国人怀疑中国人的进展，其实缺乏考虑这一点。原创什么都需要摸索，有个参考，起码是黑夜里远方的一盏灯，虽然照不亮路，方向是正确的。
2、尽量使用自己积累的成熟的模块或程序。现在可用的资源很多，网上有很多现成的代码或设计，我就听一个人说：他有什么，都是网上抄来的。言下之意，网上抄来就很容易，其实，拿来就能用，而不费思量的东西也不多的，总有个吸收消化的过程吧，不然调试中出现问题，吃不了兜着走吧。特别是重要的设计，大单，不能有取巧的潜意识，人还是实在的好，特别是做技术的。用自己已经使用成熟的程序和模块吧，用别人的也要消化吸收后使用。
3、制定调试计划，步步为营，分块调试。忌急功近利，想硬件一安装好就上电，然后一切顺利（当然我们希望如此），但另一种情况：通电冒烟的也情况也就在心急的时候出现的多。心态要稳，做个调试计划，要设想一下大概调试次序，先静态检查，查电源地是否短路，关键器件引脚是否有短路等等，然后上电，马上检查电源输出是否正常（最好选用有过流保护的供电电源），用手摸器件是否过热，用鼻子闻是否有特殊气味等等，望闻诊切样样用上（这个时候我的耳朵也特别灵敏，有一次刚好风把门带上，”碰“，整个人都跳起来，第一反应就是关闭电源：），通电正常后，往往检查一下晶体震荡是否有输出，有示波器当然好，没有也用万用表量一下（50%方波，电压减半）。做完上面的功课，可以进入我们制定的调试计划了，对关键器件都要想好调试步骤，分步调试，比如：我们在调FreeDev Audio Dsp板（详见www.freefpga.com)音频芯片，就设想了几个调试步骤：1、模拟信号旁路测试，通过设置让模拟信号通过芯片内部切换到输出，这一步可以测试控制端口和芯片是否工作。2、数字硬件环路，让DIN和DOUT信号在FPGA内部连接，通过控制接口，听播放声音是否正常，从而确定数字音频接口部分是否正常 3、通过双口RAM系统接口实现软件环路播放，这样就完整的测试了语音的整个通道。
4、充分理解器件资料，是调试顺利的保证。很多时候，表现出硬件的问题，其实是没有透彻的领会datasheet(或data manual)，设置参数不正确，有些参数确实不好理解（也许只有设计者自己知道），那就需要不断的尝试，看看会有什么影响。有时候我们千调万调，突然，哎呀，好了，这个时候千万不要得意，好了就行，不再深入，要抓住这个学习的机会，去寻找为什么会好的设置是什么原因，有时候重新去尝试弄明白这个需要花费很多精力，很多人会放弃尝试。我也经常犹豫，但应该明白机会也许就在这里产生的。
5、让黑盒子尽量变的白一点。很多模块是无名英雄，在幕后默默工作，调试的时候看不见摸不着，总有隔靴搔痒的感觉，抓不到关键之处，我们在不影响模块工作的前提下，引出一些信号，让外界可以观察和分析，在NIOS II设计时这个比较方便，可编程的嘛，加个信号容易。计算机还没有到量子力学的阶段，泡利测不准定理不适用哦，加个测试端或信号也许就象多了双眼睛。
6、悟性和耐心，很多人实验条件也许并不好，有一只万用表，有示波器可能也不高档，甚至根本没有示波器，我就是如此，现在很多信号大于50M的，要测量总得3次谐波，总得150M示波器吧。没条件咱就想吧，爱因斯坦说过比光还快的是人的思维想象，对有问题的模块器件会苦思冥想，想出各种可能，然后用各种对策去试一下，也许你会经常体会到山穷水尽的，我就经常说哎呀黔驴技穷了，怎么办呢？ 如果有上帝的话一定会感动，他经常给我柳暗花明的机会。你这样做，一定也垂青你的：）。
调试是件苦差使，调试成功了也有乐趣。无限风光在险峰，在深夜，独自欣赏正确运行的系统吧!