ARM仿真器與嵌入式系統(tǒng)設(shè)計(jì)講解

1.不使用目標(biāo)系統(tǒng)或CPU資源

目標(biāo)Monitor內(nèi)核一般需要10K的ROM和10~20字節(jié)的RAM以及一個空閑的通信端口。一個好的仿真器不會使用上面任何一項(xiàng)。仿真器對于目標(biāo)系統(tǒng)應(yīng)當(dāng)是不可見的，也就是所謂的“全透明仿真”.

2.硬件斷點(diǎn)

軟件斷點(diǎn)的實(shí)現(xiàn)是通過在用戶目標(biāo)代碼中插入2字節(jié)的TRAP(陷井)指令，將正常的程序流偏轉(zhuǎn)到調(diào)試器上。如果程序計(jì)數(shù)器碰巧落到第二個字節(jié)上，程序就會崩潰。 Nohau仿真器的硬件斷點(diǎn)功能使用比較器，將系統(tǒng)總線狀態(tài)與預(yù)先設(shè)定的鎖存器內(nèi)容相比較，用以監(jiān)測對于指定地址的訪問，而不修改任何程序存儲器內(nèi)容。區(qū)域斷點(diǎn)需要使用硬件斷點(diǎn)來實(shí)現(xiàn)，但是軟件斷點(diǎn)仍然是很方便、有用的，所以Nohau的仿真器兩種斷點(diǎn)功能都提供。

當(dāng)用戶的目標(biāo)程序存放在ROM中時，軟件斷點(diǎn)是不能用的，因?yàn)闊o法插入TRAP指令。對于ROM程序存儲器系統(tǒng)，只能使用硬件斷點(diǎn)。

3.跟蹤功能(TRACE)

跟蹤功能以時間為線索記錄所有的處理器機(jī)器周期、以及可選的外部信號電平。跟蹤功能能夠記錄所有的取指操作，并且在采用流水線并行處理模式的單片機(jī)中，如P51XA,區(qū)分在流水線中被取消的指令以及那些成功地執(zhí)行的指令。跟蹤的開始通過條件觸發(fā)來實(shí)現(xiàn)，這樣可以實(shí)現(xiàn)過濾功能，也就是只有感興趣的指令周期被記錄下來，其余的被舍棄。軟件模擬器和目標(biāo)Monitor沒有跟蹤存儲器，也不能實(shí)現(xiàn)Trace功能。

4.條件觸發(fā)

條件觸發(fā)是非常強(qiáng)大、便于使用的功能，它使你可以在某些事件發(fā)生時，進(jìn)行某個預(yù)先設(shè)定的行動，觸發(fā)條件可以包括地址、數(shù)據(jù)、時鐘周期和外部信號，這些條件可以觸發(fā)一個斷點(diǎn)、啟動/停止跟蹤記錄、記錄一個時間標(biāo)記、以及很多其它由仿真器功能所決定的行動。這種強(qiáng)大的工具只有在仿真器中才能實(shí)現(xiàn)。Nohau仿真器的條件觸發(fā)功能和跟蹤功能有機(jī)地結(jié)合在一起，具有三級時間觸發(fā)，最高級觸發(fā)具有計(jì)數(shù)功能。

5.實(shí)時顯示存儲器和I/O口內(nèi)容

使用仿真器后，可以實(shí)時地觀察存儲器和I/O口的內(nèi)容，而不僅僅是軟件模擬。你可以將自己特別喜歡的外設(shè)芯片連接到Nohau仿真器特性板的下部，然后在調(diào)試界面中訪問它。如果你了解外設(shè)的所有細(xì)節(jié)，那么可以非常精確地進(jìn)行系統(tǒng)模擬。

在很多情況下我們可能已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，好象只有在接入實(shí)際的硬件系統(tǒng)后某些問題才開始出現(xiàn)。采用仿真器能夠使你從一開始就進(jìn)入這一階段，從而及早地發(fā)現(xiàn)問題、更快地完成調(diào)試任務(wù)。

因?yàn)榉抡嫫鲀?nèi)部自帶的RAM可以和目標(biāo)系統(tǒng)中的ROM互相替代，所以你在ROM目標(biāo)系統(tǒng)中也可以簡易地進(jìn)行程序代碼和數(shù)據(jù)的調(diào)試和修改。

同樣，當(dāng)目標(biāo)系統(tǒng)中還沒有裝上存儲器時，你可以使用仿真器中的仿真存儲器對系統(tǒng)進(jìn)行調(diào)試。仿真存儲器的大小、分辨率和映象地址可以由用戶選擇。

6.硬件性能分析

軟件模擬器和目標(biāo)Monitor只能模擬系統(tǒng)運(yùn)行，然后進(jìn)行性能分析，但是它們已經(jīng)做得不錯了;而仿真器則更進(jìn)一步，在實(shí)際硬件上面進(jìn)行性能分析，這樣就增加了精度。而且，使用實(shí)際的硬件能夠發(fā)現(xiàn)在軟件模擬中無法發(fā)現(xiàn)的錯誤。虛假中斷以及其它一些故障可能會出乎意料地消耗CPU資源，導(dǎo)致嚴(yán)重的性能問題，而且很難發(fā)現(xiàn)。利用仿真器的性能分析，這些問題很容易暴露。

7.將仿真器和目標(biāo)系統(tǒng)相連接

仿真器和目標(biāo)系統(tǒng)的連接很容易。大多數(shù)問題都被仿真器公司及其代理解決了。連接需要兩個步驟：

首先，需要選擇適當(dāng)?shù)倪m配器連接方法，最好選用焊接和插座方式。P51XA系列單片機(jī)仿真器支持PLCC插座和表面安裝兩種目標(biāo)連接方式。夾接適配器價(jià)格較高而且不可靠，不推薦用戶使用。

然后，仿真器上面的軟件和跳線器必須正確配置，和目標(biāo)板以及軟件初始化程序相匹配。這很簡單，好的技術(shù)支持應(yīng)當(dāng)包括這一點(diǎn)。Nohau的仿真器一般使用缺省設(shè)置就可以工作。

對于P51XA系列單片機(jī)，只要在用戶的目標(biāo)板上焊接一個芯片插座(PLCC或表面安裝形式)、插入EMUL51XA-PC的特性板適配器接頭，在PC機(jī)或筆記本電腦上運(yùn)行調(diào)試軟件就可以了。然后你就可以用隨仿真提供的TIme.c測試程序?qū)δ繕?biāo)系統(tǒng)進(jìn)行測試了!

小編總結(jié)

本文提供了一些關(guān)于在線仿真器的信息，以及給作為嵌入式系統(tǒng)設(shè)計(jì)師的你帶來的好處。根據(jù)你的需要，你將在產(chǎn)品開發(fā)中對開發(fā)工具作出更恰當(dāng)?shù)倪x擇。相信你通過自己的努力可以得到更多的知識。