80C196單片機(jī)仿真軟件的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)
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CRunCode類封裝所有的操作模塊，仿真80C196單片機(jī)中的指令執(zhí)行部件，完成單步運(yùn)行、一次運(yùn)行和連續(xù)運(yùn)行3種指令的執(zhí)行方式。C196Chip類仿真整個(gè)單片機(jī)模塊，除了指令執(zhí)行部件外，還包括各種外設(shè)模塊，完成中斷、串口等功能。對外提供統(tǒng)一的控制接口，完成單片機(jī)的初始化、啟停、訪問存儲器、訪問外設(shè)、訪問特殊功能寄存器。
CPU模塊中各個(gè)類的描述及其繼承關(guān)系。
2．3指令的仿真運(yùn)行
80C196指令系統(tǒng)中有104種指令，按照操作碼和功能的不同，將指令劃分為13類，每個(gè)類模塊實(shí)現(xiàn)1類指令的功能。
CRunCode類封裝了13類指令的各個(gè)模塊，提供了統(tǒng)一的接口，以地址寄存器值作為輸入輸出。進(jìn)入CRuncode-類的為地址寄存器值，根據(jù)此值取得指令，依指令操作碼的不同進(jìn)入各個(gè)操作模塊。各個(gè)操作模塊完成指令的功能，并計(jì)算出下一條指令的地址值返回給CRunCode-類，CRunCode類再將此值寫入CPU的地址寄存器中。其執(zhí)行過程如圖3所示。
對于每一條指令的仿真，包括操作過程，操作結(jié)果與程序狀態(tài)字的改變力求做到與80C196指令集相一致。以兩個(gè)操作數(shù)的加法指令A(yù)DD Al，BL為例，其實(shí)現(xiàn)過程如下：
2．4編譯模塊設(shè)計(jì)
編譯模塊將用戶編寫的源程序編譯成CPU能識別的二進(jìn)制機(jī)器語言的形式。為了降低系統(tǒng)的設(shè)計(jì)難度，采用了已經(jīng)具有的外部程序?qū)υ闯绦蜻M(jìn)行處理。編譯模塊讀取由外部程序生成的列表文件，將程序信息轉(zhuǎn)化為本系統(tǒng)能處理的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，并將生成的二進(jìn)制操作碼裝入CPU的存儲器。
2．5程序仿真與控制的實(shí)現(xiàn)
程序運(yùn)行有3種方式，即單步運(yùn)行，運(yùn)行一次和連續(xù)運(yùn)行。程序的主要控制功能有復(fù)位、設(shè)置/清除中斷點(diǎn)、查看寄存器、查看程序狀態(tài)字等。編譯模塊對源程序進(jìn)行預(yù)處理，將源程序轉(zhuǎn)化為二進(jìn)制操作碼。CPU模塊將操作碼裝入存儲器成功后，初始化CPU的各種信號，并將程序地址寄存器的值置Ox2080，這是80C196匯編程序的起始地址。然后CPU模塊依據(jù)地址寄存器的值取操作碼，按照取址、譯碼、執(zhí)行的過程執(zhí)行每一條指令。在一條指令執(zhí)行完畢后，執(zhí)行中斷處理，刷新顯示結(jié)果以及檢查中斷點(diǎn)等操作。
本仿真軟件的關(guān)鍵技術(shù)在于CPU模塊的設(shè)計(jì)。這個(gè)模塊要完成80C196所有指令的功能，要分配存儲器資源，要控制軟件仿真過程中程序狀態(tài)字、特殊功能寄存器以及其他CPU信號的變化。采用面向?qū)ο缶幊谭椒ê头謱釉O(shè)計(jì)的思路，通過對指令的合理劃分，降低了指令系統(tǒng)的復(fù)雜度，通過對實(shí)際器件的抽象與封裝，實(shí)現(xiàn)了與實(shí)際硬件器件的功能等價(jià)，使得仿真結(jié)果與真實(shí)執(zhí)行情況相一致。
至此，該仿真軟件的基本功能已經(jīng)實(shí)現(xiàn)，為仿真平臺的設(shè)計(jì)打下了基礎(chǔ)，接下來的工作是以仿真軟件為基礎(chǔ)，完成仿真平臺的開發(fā)與調(diào)試，主要包括各種外設(shè)的實(shí)現(xiàn)，測試用例生成工具以及驅(qū)動(dòng)測試的外部激勵(lì)產(chǎn)生模塊，以此搭建一個(gè)具有良好人機(jī)界面的測試環(huán)境，提高應(yīng)用軟件的質(zhì)量與可靠性。按照軟件要求計(jì)劃采用dll文件的方式將各個(gè)模塊生成庫文件，并在仿真軟件中預(yù)留各個(gè)庫文件的接口，在程序需要時(shí)調(diào)用相應(yīng)的庫文件即可，簡化了設(shè)計(jì)的難度，同時(shí)增加了仿真平臺的靈活性和通用型。
4結(jié) 語
本文提出一種采用VC++面向?qū)ο蠹夹g(shù)設(shè)計(jì)80C196單片機(jī)應(yīng)用軟件仿真環(huán)境的方法。據(jù)此方法研制的仿真軟件可仿真80C196指令集的全部指令，并可對80C196單片機(jī)嵌入式控制軟件進(jìn)行仿真與運(yùn)行。該項(xiàng)技術(shù)為全軟件測試平臺的開發(fā)奠定了基礎(chǔ)，也可供相關(guān)領(lǐng)域的應(yīng)用參考。
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