论文摘要
在线仿真器（ICE）是嵌入式微处理器开发系统的重要组成部分，是嵌入式系统开发的强大工具。虽然ICE发展有20余年的历史，从INTEL公司的ICE-30″″I到现在普遍使用的在线调试器，仿真器已经经历了从完全替代嵌入式芯片进行仿真到采用片上调试逻辑仿真的过程，取得了丰硕的成果。但对通用仿真调试器的研究，即一套ICE设备可以完成多种嵌入式芯片仿真，仍然是一种较前沿的工作。国外的通用仿真器产品虽然技术较为成熟，并且稳定可靠，但价格却非常昂贵，难以适应国内绝大多数中小企业的实际需求。而限于资金投入和市场的原因，国内很少有通用在线仿真器方面的研究成果。本文在分析和研究国内外ICE技术、通用ICE理论基础和国外通用ICE产品的基础上，设计了一种通用ICE结构模型，并详细介绍了采用该模型的通用ICE的设计实现过程。该在线仿真器具有下载、断点、单步运行、连续运行、读写内存区域、对寄存器和I／O端口操作等基本仿真功能，并全部由FPGA来实现；对不同的MCU只需下载相应调试IPcore到FPGA中即可对其进行仿真调试，理论上可以仿真任意的MCU。文中，首先对嵌入式开发系统和在线仿真器进行了全面的介绍。然后对SOC开发技术以及硬软件协同开发平台QUARTURSII进行介绍。再后，分析了ARM7TDMI处理器的ICE片上调试逻辑。第六章开始提出了通用在线仿真器的体系结构，并叙述了ARM7TDMI调试IPcore的设计开发过程、SOPC软件的开发过程及PC集成环境的开发过程。该设计不仅应用了SOPC实现技术，还采用以太网实现宿主与ICE通信，并在ICE和目标机间专设串行通道提供回显。最后，介绍了本通用仿真器的特色和创新点，以及工作完成情况，并对将来的工作提出了一些建议。本仿真器在设计过程中有两大特色，一是强调仿真器的通用性，二是利用了SOPC技术来实现了整个系统。
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中文摘要Abstract第一章 引言1.1 课题背景1.1.1 集成开发环境1.1.1.1 调试器的分类1.1.1.2 调试器应遵循的一般原则1.1.1.3 嵌入式系统开发环境中调试器的特点1.1.2 在线仿真器1.1.3 嵌入式系统1.2 研究目标1.2.1 研究内容1.2.2 工作目标1.2.3 特色与创新1.3 国内外研究现状1.4 本文章节安排第二章 在线仿真器及调试接口2.1 在线仿真器2.1.1 最早的ICE2.1.2 在线仿真器的结构2.1.3 在线仿真器的功能2.1.4 在线仿真器的种类2.1.5 在线仿真器技术现状2.1.6 采用On-Chip Debug技术的ICE2.2 JTAG接口标准2.2.1 JTAG接口2.2.2 JTAG接口标准2.2.2.1 JTAG边界扫描的工作原理2.2.2.2 JTAG电路结构2.2.2.3 TAP控制器的状态机2.2.3 Nexus标准2.3 BDM接口标准2.3.1 BDM协议及硬件接口第三章 数字芯片设计与综合3.1 Verilog HDL硬件描述语言3.1.1 Verilog的特点3.1.2 System Verilog简介3.2 基于SOC的IC设计3.2.1 嵌入式SOC的概念3.2.2 嵌入式SOC的设计方法3.2.2.1 SOC中的重用（re-use）3.2.2.2 两种SOC设计方法3.2.2.3 SOC的时序要求3.2.2.4 版图设计3.2.2.5 测试3.3 中国IC产业第四章 QuartusⅡ4.1 ALTERA的全新设计工具4.1.1 SOPC Builder4.1.1.1 SOPC Builder设计流程4.1.1.2 设计流程的部分具体操作4.1.2 NiosⅡ集成开发环境第五章 ARM7TDMI5.1 ARM系列MCU简介5.2 ARM7TDMI5.2.1 ARM芯片的实时调试方案5.2.2 ARM7TDMI片上调试逻辑结构5.2.2.1 ARM7TDMI的扫描链5.2.2.2 ARM7TDMI的嵌入式ICE逻辑单元5.2.2.3 ARM7TDMI的TAP控制器第六章 通用仿真器的设计与实现6.1 通用ICE设计6.1.1 典型的通用仿真器6.1.1.1 BDI20006.1.1.2 TRACE326.1.2 基于SOPC的通用仿真器模型6.2 详细开发过程6.2.1 SOPC BUILDER部分6.2.2 JTAG IPcore的实现6.2.2.1 TDI模块6.2.2.2 JTAG状态机模块6.2.2.3 总控制模块6.2.2.4 参数读取模块6.2.3 TCK的实现6.2.4 Nios IDE部分6.2.5 PC集成开发环境部分6.3 TMS和TDO序列的生成工具6.4 软硬件协同设计第七章 结束语7.1 总结7.2 将来的展望致谢参考文献:
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