微控制器的片上調(diào)試和動(dòng)態(tài)跟蹤技術(shù)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn).pdf

1、高性能微控制器(MCU)是許多數(shù)字系統(tǒng)的核心部件，已經(jīng)隨著各種電子產(chǎn)品滲透到人類生活的各個(gè)方面。SDZX-MV-01 MCU是上海大學(xué)微電子中心自主開發(fā)的一款高性能8位微控制器產(chǎn)品，該MCU與標(biāo)準(zhǔn)8051系列MCU的指令集和外部引腳完全兼容。作為“機(jī)器視覺及其芯片實(shí)現(xiàn)研究”課題的一部分，SDZX-MV-01 MCU被用來(lái)對(duì)圖像數(shù)據(jù)的處理過(guò)程進(jìn)行控制，因此具有許多標(biāo)準(zhǔn)8051系列MCU所不具備的增強(qiáng)功能，包括擴(kuò)展的16M程序?qū)ぶ房臻g，擴(kuò)展

2、的堆棧跟蹤區(qū)域，以及多達(dá)8個(gè)的外部中斷等等。 為了更好地推廣和應(yīng)用SDZX-MV-01 MCU，本文為該MCU集成了片上的調(diào)試和動(dòng)態(tài)跟蹤功能，從而為基于SDZX-MV-01 MCU的嵌入式系統(tǒng)的應(yīng)用和開發(fā)提供了強(qiáng)有力的工具和手段。 基于SDZX-MV-01 MCU的片上動(dòng)態(tài)跟蹤系統(tǒng)通過(guò)一個(gè)片上的動(dòng)態(tài)跟蹤模塊OCD，可以實(shí)時(shí)監(jiān)控MCU的運(yùn)行過(guò)程，并且在這個(gè)過(guò)程中實(shí)時(shí)檢測(cè)調(diào)試者所預(yù)先設(shè)置的若干觀察點(diǎn)。只要檢測(cè)到任意一個(gè)觀察點(diǎn)

3、，OCT模塊就會(huì)立即將該觀察點(diǎn)處調(diào)試者所選擇的那些MCU內(nèi)部寄存器的信息串行輸出到上位機(jī)的調(diào)試軟件，因此調(diào)試者就可以根據(jù)這些實(shí)時(shí)跟蹤得到的數(shù)據(jù)來(lái)分析MCU的運(yùn)行狀況和運(yùn)行軌跡。在動(dòng)態(tài)跟蹤數(shù)據(jù)串行輸出完畢之后，OCT模塊會(huì)自動(dòng)恢復(fù)MCU的運(yùn)行，直到檢測(cè)到下一個(gè)觀察點(diǎn)，然后再重復(fù)上面的過(guò)程。本文所實(shí)現(xiàn)的片上動(dòng)態(tài)跟蹤系統(tǒng)不需要一個(gè)額外的片上數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器來(lái)存儲(chǔ)動(dòng)態(tài)跟蹤所得的大量數(shù)據(jù)，而是借助少量的寄存器即完成了動(dòng)態(tài)跟蹤數(shù)據(jù)的暫存要求。 本

4、文在Altera公司的FPGA開發(fā)平臺(tái)上，對(duì)基于SDZX-MV-01 MCU的片上動(dòng)態(tài)跟蹤調(diào)試系統(tǒng)進(jìn)行了FPGA硬件功能驗(yàn)證。驗(yàn)證的結(jié)果表明，該片上動(dòng)態(tài)跟蹤調(diào)試系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)對(duì)MCU的運(yùn)行過(guò)程的準(zhǔn)實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)跟蹤。 基于SDZX-MV-01 MCU的片上調(diào)試系統(tǒng)通過(guò)一個(gè)片上的調(diào)試模塊OCD，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)MCU的運(yùn)行過(guò)程進(jìn)行單步調(diào)試、全速運(yùn)行、設(shè)置硬件斷點(diǎn)等調(diào)試操作，還可以隨時(shí)查看或者修改MCU的片內(nèi)/片外數(shù)據(jù)存儲(chǔ)區(qū)域的內(nèi)容，從而為調(diào)試者