65C02 MCU在线仿真器的设计研究

论文摘要

在线仿真器（In-circuit Emulator）是微处理器（MCU）开发系统中重要的硬件组成部分,是开发基于微处理器的软硬集成系统最有效的手段之一。研究和设计65C02 MCU在线仿真器具有重要的意义:在兼容65C02系列MCU芯片的自主开发设计的过程中,为芯片的应用开发提供一款有效的开发工具。在线仿真器的性能主要取决于硬件部分的设计。本论文的目的是设计65C02MCU在线仿真器的硬件结构特别是其中的控制逻辑部分。本论文首先在在线仿真器的基本原理和6502 MCU在线仿真器的基础上,结合65C02微处理芯片的特点,给出了65C02 MCU在线仿真器的硬件结构设计方案,同时分析了断点功能、下载待调试程序、连续运行、单步运行、跟踪功能、查看修改零页以及特殊寄存器、暂停功能等仿真功能的实现方法;然后详细介绍了控制逻辑的RTL级代码设计,并对代码进行了功能仿真、逻辑综合以及FPGA开发板上的实际测试等验证,结果证明了本文的65C02 MCU在线仿真器的硬件结构设计方案的正确性和基于FPGA实现的可行性。本论文的创新点主要体现在:1、自主设计了基于RTL级Verilog HDL代码的仿真器控制逻辑及其仿真测试代码;2、结合使用Moore类型、独热码和threealways描述设计了控制状态机,实现了对在线仿真器全运行状态的管理;3、采用软件断点中指令模拟的方式实现断点功能,可对ROM和EPROM中的程序设置断点;4、以Xilinx Virtex-ⅡPro开发板及EDK工具和ChipScope软件为基础自主设计了一个新的测试平台,实现了对控制逻辑的板上在线测试。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 在线仿真器的发展概况
• 1.3 关键技术问题
• 1.4 本论文的研究内容
• 第二章 在线仿真器的基本原理
• 2.1 基本原理
• 2.2 仿真技术
• 2.3 基本结构
• 2.4 基本功能
• 2.5 本章小结
• 第三章 65C02微处理器芯片
• 3.1 65C02微处理器芯片
• 3.2 时序
• 3.3 指令系统
• 3.4 本章小结
• 第四章 65C02 MCU在线仿真器的整体设计
• 4.1 硬件结构的整体设计
• 4.2 功能实现
• 4.3 工作原理
• 4.4 本章小结
• 第五章 控制逻辑的RTL级设计
• 5.1 RTL级设计
• 5.2 代码设计
• 5.2.1 控制状态机
• 5.2.2 断点实现
• 5.2.3 8051控制接口模块
• 5.2.4 跟踪RAM读写控制模块
• 5.3 功能仿真
• 5.3.1 8051读写程序RAM和跟踪RAM
• 5.3.2 连续运行
• 5.3.3 插入断点
• 5.3.4 恢复断点
• 5.3.5 单步运行
• 5.4 本章小结
• 第六章 控制逻辑的FPGA兑现
• 6.1 逻辑综合
• 6.2 实际测试
• 6.2.1 测试原理
• 6.2.2 测试步骤
• 6.2.3 测试结果
• 6.3 本章小结
• 第七章 总结与展望
• 参考文献
• 附录
• 致谢
• 硕士期间发表的论文