ดีบัคโค๊ดใน MPLABX, Debug Code with MPLABX

           ในบทความที่แล้วเราได้ทำการเขียนโค้ดกระพริบ LED ง่ายๆแล้วใช้โปรแกรม ds30loaderGUI โปรแกรม .hex ไฟล์ลงไปในไมโครคอนโทรลเลอร์ผ่านทาง bootloader มาแล้ว คราวนี้เราจะมาใช้เครื่องมือที่เรียกว่า programmer/debugger มาทำการดีบัคโค้ดกันครับ            ตัว programmer/debugger ที่รองรับไมโครคอนโทรลเลอร์ของไมโครชิพจะมีอยู่ด้วยกันหลายตัว เริ่มต้นจากตัวเล็กที่สุดและราคาถูกที่สุดก็คือ PICkit3 ซึ่งรองรับการดีบัคแบบพื้นฐาน และเพียงพอกับการใช้งานดีบัคทั่วไป

www.microchip.com/pickit3/

        ถัดมาจะเป็น ICD3 ซึ่งมีความสามารถสูงกว่า PICkit3 เช่นรองรับ software breakpoint แบบ unlimited ทำให้สามารถดีบัคโค้ดที่ซับซ้อนได้ง่ายขึ้น อีกทั้งยังมีความเร็วในการโปรแกรมสูงกว่าอีกด้วย

www.microchip.com/icd3/

        ตัวสุดท้ายคือ Real ICE ซึ่งก็รองรับการดีบัคทั้งหมดที่ PICkit3 และ ICD3 รองรับ แต่ความสามารถที่เหนือไปยิ่งกว่าคือ trace และ real time monitor ค่าในตัวแปรต่างๆได้แบบ real time ไม่ต้อง pause ก่อนเพื่อจะดูค่าของรีจิสเตอร์ หรือตัวแปร เหมือนอย่างที่ PICkit3 และ ICD3 ต้องทำ

www.microchip.com/realice/

หลังจากรู้จักกันแล้วว่าตัว programmer/debugger มีตัวไหนกันบ้างก็มาถึงการใช้งานเพื่อดีบัคโค้ดของเรากันแล้วครับ โดยเราจะให้โค้ดไฟกระพริบจากตัวอย่างบทความที่ผ่านมา แล้วเมื่อเรากดปุ่มดีบัค ตัว MPLABX จะโปรแกรมไฟล์ .elf/.coff ลงไปในตัวไมโครคอนโทรลเลอร์เพื่อทำหน้าที่ในการรวบรวมข้อมูลและสื่อสารกับ MPLABX ผ่านทางตัว programmer/debugger ที่เราเลือกใช้ ซึ่งในที่นี้คือ PICkit3  

                หลังจากที่เราเปิดโปรเจ็คของเราขึ้นมาแล้ว ให้ต่อ PICkit3 เข้ากับบอร์ด PIC Get Start 8 ดังรูป

จากนั้นกดปุ่มดีบัคดังแสดงในวิดีโอ MPLABX จะทำการคอมไพล์โปรเจ็คของเราอีกครั้ง แล้วจะเชื่อมต่อ กับ PICkit3 หากเป็นการเชื่อมต่อครั้งแรก อาจจะมีการอัพเดท firmware ของ PICkit3 ที่เหมาะสมสำหรับไมโครคอนโทรลเลอร์ของเรา การอัพเดทอาจใช้เวลาซัก 1 – 2 นาที อดทนรอแป็ปนึง จากนั้น MPLABX จะแจ้งว่า ไม่สามารถติดต่อกับไมโครคอนโทรลเลอร์ของเราได้ นั้นเพราะเรายังไม่ได้จ่ายไฟเลี้ยงให้กับตัวไมโครคอนโทรลเลอร์นั่นเอง  ในการทดลองครั้งนี้ผมจะใช้ PICkit3 จ่ายไฟให้กับตัวไมโครคอนโทรลเลอร์ ขั้นตอนก็ดูได้จากในวิดีโอนะครับ พอเราสามารถโปรแกรมไมโครคอนโทรลเลอร์ เราจะเห็นเมนูดีบัคแอ็คทีพขึ้นมา ซึ่งเราสามารถสั่ง RUN, Pause, Step by Step, etc. ซึ่งปุ่มคำสั่งต่างๆเหล่านี้จะใช้คู่กับการเซ็ท breakpoint ตรงตำแหน่งต่างๆที่เราต้องการให้โปรแกรมไปหยุด ร่วมกับหน้าต่าง watch ที่ใช้ดูค่าของตัวแปรต่างๆ รวมไปถึงรีจิสเตอร์ที่เราสนใจ

PIC Get Start 8 Board

      นี่คือบอร์ดทดลองที่ผมออกแบบไว้ครับ ใช้ไมโครคอนโทรลเลอร์ PIC16F1938 ซึ่งมี bootloader อยู่ภายใน สามารถโปรแกรมชิพผ่านทาง usb โดยอาศัย usb-to-serial ได้ครับ หรือถ้ามีตัวโปรแกรมเมอร์เช่น PICkit 3 ก็สามารถใช้งานได้ครับ

      ผมออกแบบให้สามารถใช้งานกับ shield ของ arduino ได้หลายๆตัวครับ เพราะเดี๋ยวนี้มี shield ให้เลือกเยอะแยะมากมายแถมยังราคาถูกกว่าทำเองซะอีกครับ ทำให้แอบอิจฉาคนที่เล่น arduino อยู่ ส่วนผมเป็นคนที่เล่น PIC อยู่ก็เลยออกแบบมาให้สามารถใช้งานกับ shield อื่นๆได้ โดยผมได้เห็นตัวอย่างมาจากบอร์ดที่ชื่อ chipino จากเว็บไซด์นี้ http://www.elproducts.com/chipino.html ซึ่งของเค้าใช้ PIC16F886 ซึ่งค่อนข้างเก่าและราคาสูง อีกทั้งขาใช้งานต่างๆยังไม่ค่อยสอดคล้องกับ arduino ทำให้ใช้กับ shield ต่างๆได้ลำบาก 

     ในตอนแรกมีความคิดที่จะใช้ PIC16F1454 มาทำเป็น usb-to-serial บนบอร์ด แต่ดูแล้วคงจะแพงและหาซื้อไม่ได้ในบ้านเรา ณ เวลานั้น ประกอบกับตัว usb-to-serial สำเร็จรูปที่หาซื้อได้ทั่วๆไปมี่ราคาถูกกว่าก็เลยออกแบบเพียงแค่มีพินเชื่อมต่อกับขา uart ออกมา ซึ่งก็สามารถใช้งานได้ดีทีเดียว

     ตัว firmware bootloader ผมใช้ของ ds30 loader free version จากเวปนี้ครับ http://picbootloader.com/ ผมได้ทดลองใช้ของเค้ามานานพอสมควรพบว่า โค้ดไซด์มีขนาดเล็กมาก  ใช้งานง่าย สะดวก เวลาเขียนโปรแกรมไม่ต้องแก้ไข linker script หรือเซ็ทค่า offset ต่างๆเลย เขียนตามปรกติก็สามารถ download ลงชิพได้เลย

    บอร์ดนี้ผมตั้งใจออกแบบมาเพื่อใช้สำหรับเรียนรู้ไมโครคอนโทรลเลอร์ของ PIC และสามารถนำไปใช้ร่วมกับ shield ของ arduino ได้ หวังว่าคงจะเป็นประโยชน์สำหรับหลายๆคนที่อย่างจะเรียนรู้การเขียนโปรแกรมกับไมโครคอนโทรลเลอร์นะครับ

                                                                  รูปที่ 1 Schematic

โหลด schematic เป็น pdf ได้จากที่นี่ครับ http://upload.freeupload2u.com/download.php?file=369PIC_Get_Start_8_rev03_01.PDF#sthash.7108SUJ4.dpuf