Acelere la creación de prototipos y las actualizaciones de código con un moderno depurador en circuito

Los desarrolladores se enfrentan a la presión de acelerar la entrega de productos, incluso cuando los sistemas integrados son cada vez más complejos. Los depuradores en circuito (ICD) desempeñan un papel crucial, ya que ayudan a identificar y corregir errores con rapidez. Sin embargo, los depuradores tradicionales son voluminosos, inflexibles y difíciles de usar, lo que los hace inadecuados para los requisitos de desarrollo actuales.

En su lugar, los desarrolladores pueden elegir una solución moderna que sea compacta, tenga funciones ampliadas y cuente con conjuntos de herramientas más fáciles de usar para los desarrolladores. En particular, deben buscar apoyo para el desarrollo rápido y las actualizaciones del producto en el laboratorio y sobre el terreno.

Este artículo describe brevemente la función y los requisitos de los ICD. A continuación, presenta una solución de Microchip Technology como ejemplo de lo que los desarrolladores deben buscar en un ICD moderno. También se incluyen herramientas de desarrollo compatibles, consejos para empezar y una guía rápida para utilizar un ID en entornos de producción.

Ventajas y retos de los IDC

Un IDC es una herramienta que se conecta a un procesador instalado en el hardware de destino. Esta conexión proporciona acceso en tiempo real al procesador mientras el sistema funciona, permitiendo tareas como la ejecución paso a paso y la inspección de la memoria. Un programador en circuito (ICP) se basa en estas capacidades al permitir escribir código y datos en la memoria del procesador. En conjunto, estas características son fundamentales para el proceso de desarrollo integrado.

Sin embargo, los depuradores tradicionales requieren conocimientos especializados y entornos de desarrollo que pueden restringir su utilidad. Estos depuradores también pueden tener limitaciones a la hora de solucionar problemas de hardware de producción, y a menudo requieren conexiones JTAG que no son prácticas de implementar en hardware de producción debido a limitaciones de costo y espacio. Además, el software y el hardware especializados necesarios para depurar pueden resultar engorrosos de llevar a entornos de campo.

El ICD/ICP PG164150 MPLAB PICkit 5 de Microchip Technology supera estas limitaciones. Entre otras características, puede utilizarse a través de una aplicación de smartphone con conectividad bluetooth de baja energía (BLE). Esto permite a los técnicos desplegar imágenes de código sobre el terreno, ampliando considerablemente las posibilidades de corrección de errores y actualización del software.

Características principales de MPLAB PICkit 5

MPLAB PICkit 5 es un dispositivo versátil compatible con casi todas las unidades microcontroladoras (MCU) y controladores de señal digital (DSC) de Microchip Technology, incluidos los dispositivos PIC, dsPIC, AVR y SAM( basados enArm® Cortex®). Como se muestra en la figura 1, incorpora una ranura para tarjetas microSDHC que permite a la herramienta almacenar imágenes de la memoria de varios dispositivos.

Figura 1: Vista general del MPLAB PICkit 5 con sus principales características. (Fuente de la imagen: Microchip Technology)

El MPLAB PICkit 5 se conecta al host a través de un cable USB Type-C y se puede alimentar a través de este cable o mediante el objetivo. El depurador también incluye conectividad BLE, que permite a los usuarios acceder a la herramienta desde un smartphone.

El depurador dispone de un conector de programación de 8 patillas en el lado del objetivo que admite varias interfaces. Entre ellas se incluyen JTAG de 4 hilos, depuración de cableado serie (SWD), Ethernet, JTAG de 2 hilos compatible con versiones anteriores y programación serie en circuito (ICSP). Microchip Technology ofrece la placa adaptadora AC102015 (Figura 2) que admite todas estas interfaces.

Figura 2: La placa adaptadora AC102015 es compatible con un amplio rango de/una amplia gama de interfaces. (Fuente de la imagen: Microchip Technology)

El depurador admite tensiones de alimentación de destino de 1.2 V a 5.0 V para la entrada en modo de programación de baja tensión, y de 1.8 V a 5.0 V para la entrada en modo de programación de alta tensión. También puede alimentar directamente el dispositivo de destino con 150 miliamperios (mA).

Otras funcionalidades son un puerto de comunicaciones virtual (VCOM), múltiples puntos de interrupción de hardware y software, un cronómetro para cronometrar las operaciones y la posibilidad de depurar directamente los archivos de código fuente. El depurador está alimentado por una unidad de microcontrolador ATSAME70N2 de 300 megahercios (MHz) que ejecuta un sistema operativo en tiempo real (RTOS), lo que garantiza que no se produzcan retrasos en la descarga del firmware al cambiar de un dispositivo a otro. Esta inteligencia integrada también permite que el depurador sea compatible con nuevos dispositivos y funciones.

Principales mejoras en comparación con MPLAB PICkit 4 y MPLAB PICkit 3

La serie MPLAB PICkit ha evolucionado continuamente, introduciendo mejoras de flexibilidad, velocidad y compatibilidad de dispositivos con cada iteración. La tabla 1 resume las mejoras más importantes del MPLAB PICkit 5 en comparación con sus predecesores.

Tabla 1: El MPLAB PICkit 5 ofrece muchas ventajas sobre sus predecesores. (Fuente de la tabla: Kenton Williston)

Entornos de desarrollo compatibles con MPLAB PICkit 5

El MPLAB PICkit 5 soporta entornos de desarrollo, incluyendo:

• El entorno completo de desarrollo integrado (IDE) MPLAB X es un paquete de software con todas las funciones necesarias para el desarrollo de sistemas embebidos.
• El entorno de programación integrado MPLAB (IPE), una aplicación simplificada que incluye un modo de producción para los técnicos que construyen productos basados en procesadores Microchip Technology.
• La funcionalidad MPLAB Programmer-To-Go (PTG) que se incluye en MPLAB X y que funciona con la aplicación para smartphones MPLAB X de iOS y Android.

Destaca la aplicación para smartphone (Figura 3), que permite a los usuarios programar a distancia el hardware de destino mediante un sencillo proceso:

• El código se desarrolla utilizando MPLAB X y se compila en un archivo hexadecimal .ptg que encapsula el código, los datos y la información de configuración.
• El archivo hexadecimal se descarga en una tarjeta microSDHC insertada en el MPLAB PICkit 5.
• La tarjeta microSDHC puede alojar varios archivos hexadecimales, lo que ofrece a los usuarios flexibilidad en la programación de los dispositivos de destino.
• El MPLAB PICkit 5 se conecta en el hardware de destino.
• Mediante la aplicación para smartphone, el usuario selecciona una imagen de programa guardada en la tarjeta de memoria para programar el objetivo.

Figura 3: La aplicación MPLAB PTG para smartphones ofrece una interfaz sencilla. (Fuente de la imagen: Microchip Technology)

El MPLAB PTG es especialmente útil en entornos remotos o móviles en los que no resulta práctico disponer de equipos adicionales. Puede programar dispositivos directamente sobre el terreno sin necesidad de una computadora, lo que transforma el MPLAB PICkit 5 en una herramienta de programación autónoma.

Para los desarrolladores, esto facilita la rápida actualización del firmware in situ, lo que acelera los ciclos de desarrollo y reduce el tiempo de comercialización más rápida. A continuación, los técnicos pueden utilizar MPLAB PTG para actualizar otros dispositivos de campo, lo que permite un rápido despliegue de las actualizaciones de productos. La herramienta también es útil en situaciones de emergencia en las que es necesaria una reprogramación rápida para restablecer la funcionalidad del dispositivo.

Introducción al MPLAB PICkit 5

Utilizar el MPLAB PICkit 5 con el entorno completo de desarrollo integrado (IDE) MPLAB X es un proceso que debería resultar familiar a cualquier desarrollador de sistemas embebidos. Los pasos fundamentales son los siguientes:

• Instalación: Debe instalarse la última versión del entorno completo de desarrollo integrado (IDE) MPLAB X. El MPLAB PICkit 5 suele ser compatible sin controladores adicionales, pero los desarrolladores deben consultar el sitio web de Microchip Technology para obtener la información más actualizada.
• Configuración del proyecto: PICkit 5 se puede seleccionar como la herramienta de hardware para la programación y depuración al crear un nuevo proyecto. Esta selección se realiza en las propiedades del proyecto, en la categoría "Herramienta de hardware".
• Programación: Una vez configurado un proyecto y preparado el código, se puede programar la unidad de microcontrolador activando el botón "Hacer y programar dispositivo".

El MPLAB IPE ofrece un proceso más sencillo para los técnicos en un entorno de producción. Los pasos clave para utilizar esta herramienta son los siguientes:

• Configuración: Se debe seleccionar el MPLAB PICkit 5 entre las herramientas disponibles. A continuación, debe seleccionarse el dispositivo de destino (modelo de microcontrolador) y el archivo hexadecimal destinado a la programación.
• Programación: Con el dispositivo y el archivo hexadecimal elegidos, se puede programar la unidad de microcontrolador pulsando el botón "Programar". Si es necesario, MPLAB IPE borrará el dispositivo de destino, lo programará y verificará la programación.

En cualquiera de los dos entornos, es probable que los usuarios encuentren dificultades técnicas. A menudo, estos problemas están causados por cuestiones sencillas que pueden abordarse de la siguiente manera:

• Asegúrese de que las conexiones son correctas: El desarrollador debe comprobar las conexiones con el host y el dispositivo de destino. Si se utiliza una interfaz ICSP, debe prestarse atención a la orientación del conector.
• Compruebe los ajustes de potencia: Se deben verificar los ajustes de potencia. Algunos dispositivos pueden ser alimentados directamente por el MPLAB PICkit 5, mientras que otros pueden necesitar alimentación externa.
• Actualizar el firmware: Microchip Technology publica periódicamente actualizaciones de firmware para MPLAB PICkit 5. Los desarrolladores deben asegurarse de que está instalada la última versión.

Kits de desarrollo compatibles con MPLAB PICkit 5

MPLAB PICkit 5 es compatible con varios kits de desarrollo diseñados para el aprendizaje, la creación de prototipos y el desarrollo de aplicaciones. Por ejemplo, las placas de desarrollo Curiosity Low Pin Count (LPC) como la DM164137, que admiten 8, 14 o 20 clavijas, están diseñadas para la experimentación con MCU PIC. Estas placas suelen incluir un programador y un depurador integrados, pero una herramienta externa como MPLAB PICkit 5 puede ofrecer funciones adicionales. Los desarrolladores deben comprobar si el programador integrado puede desconectarse mediante un puente opcional.

Otro ejemplo son las placas de evaluación Xpress, como la DM164140 para el PIC16F18855. Estas placas están diseñadas para la creación rápida de prototipos con MCU PIC específicas. Vienen con un programador y depurador incorporados, pero los desarrolladores pueden utilizar el MPLAB PICkit 5 para mantener la coherencia entre los proyectos o para las características específicas de este depurador.

Microchip Technology también ofrece kits de iniciación, como la placa de evaluación DM320105 PIC32MX XLP, que proporcionan el hardware y el software necesarios para empezar a desarrollar rápidamente. El MPLAB PICkit 5 sería útil para programar y depurar las MCU incluidas en estos kits, ofreciendo una experiencia sin fisuras.

Conclusión:

Los CDI modernos pueden ayudar a los desarrolladores a acelerar los ciclos de desarrollo y a lanzar actualizaciones de productos sobre el terreno. MPLAB PICkit 5 es compatible con una gama más amplia de dispositivos de destino, opciones de conectividad y herramientas de software que los depuradores anteriores, lo que le confiere un alto grado de flexibilidad y utilidad. Destaca su aplicación para smartphones, que permite utilizar MPLAB PICkit 5 en entornos de difícil acceso con los depuradores tradicionales.