PXA250软件仿真器的设计与实现

论文摘要

随着现代IT技术的发展、嵌入式技术已经被广发的应用到日常生活中。从我们日常使用的手机,照相机,打印机中都可以看到嵌入式技术应用的例子。嵌入式处理器在嵌入式系统中扮演着非常重要的角色。嵌入式处理器的发展从最初的8位到现在的32位,无论从功能还是集成度都有了很大的提高。从90年代初期发展的ARM处理器更是嵌入式处理器中的主流处理器。2002年,Intel公司推出了用于移动通信终端的应用处理器PXA250目前广泛的用于产品的开发中。 在嵌入式系统开发中,由于物理硬件的开发滞后于软件的开发,这样很大程度上影响了项目的进度。所以基于特定处理器的指令仿真器解决了这个问题。软件在指令仿真器上进行开发,然后移植到目标处理器上。这样的开发方法提高了项目的进度。但是一般的指令仿真器的费用比较昂贵,导致嵌入式系统的开发人员和初学者不能够使用指令仿真器去开发和学习。这样影响了嵌入式技术的开发和教育。 基于上述原因,本论文讨论了如何设计和实现PXA250软件仿真器,并且设计和实现了仿真器的调试系统。本论文首先分析和总结的ARM处理器的体系结构,ARM指令集,PXA250处理器等。然后讨论了如何设计和实现PXA250应用处理器及存储器管理器,桥控制器,串口设备。由于嵌入式系统的调试系统在嵌入式系统开发中也扮演着非常重要的角色,本论文也设计和实现了简单的调试系统。最后,给出了对系统的客观、全面的评价,并对进一步改进提出了建议。

论文目录

• 独创性声明
• 摘要
• ABSTRACT
• 目录
• 第一章 概述
• 1.1 ARM处理器的历史，现在和未来
• 1.2 应用处理器的概念
• 1.3 软件仿真器的概念及国内外相关产品
• 1.4 本论文的背景和意义
• 1.5 论文组织
• 第二章 ARM处理器及ARM指令集
• 2.1 ARM体系结构
• 2.1.1 RISC型的处理器
• 2.1.2 ARM的流水线结构
• 2.1.3 多处理器状态模式及寄存器组
• 2.1.4 ARM体系的异常中断
• 2.1.5 ARM体系的存储系统
• 2.1.6 高级微控制器总线架构（AMBA）
• 2.1.7 ARM的IO结构
• 2.1.8 Thumb指令集
• 2.2 XSCALE处理器
• 2.3 应用处理机PXA250
• 2.4 ARM指令集
• 2.4.1 ARM指令的编码格式
• 2.4.2 跳转指令
• 2.4.3 数据处理指令
• 2.4.4 乘法指令
• 2.4.5 杂类的算术指令
• 2.4.6 状态寄存器访问指令
• 2.4.7 LoadStore内存访问指令
• 2.4.8 信号量及中断异常指令
• 2.4.9 ARM协处理器指令
• 2.5 ARM体系的调试方法
• 2.6 映像文件分析
• 第三章 指令仿真器的设计与实现
• 3.1 设计目标
• 3.2 系统设计
• 3.3 处理器仿真
• 3.3.1 处理器仿真模块设计
• 3.3.2 平台相关部分
• 3.3.3 异常及中断的实现方法
• 3.4 存储器控制器仿真
• 3.5 桥控制器仿真
• 3.6 LCD控制器仿真
• 3.7 外部设备仿真
• 3.8 小结
• 第四章 调试系统的设计与实现
• 4.1 调试系统设计
• 4.2 通信子系统设计
• 4.3 调试协议
• 4.4 映像文件加载器
• 4.5 小结
• 第五章 系统测试
• 5.1 系统测试的目的
• 5.2 测试程序说明
• 5.3 测试过程说明
• 5.4 测试结果说明
• 第六章 结束语
• 参考文献
• 致谢