[发明专利]一种适用于专用处理器的多调试模式电路及其监测仿真方法

说明书

本发明公开了一种适用于专用处理器的多调试模式电路及其监测仿真方法，设计时基于嵌套功能状态机实现，包括用于命令包解析的主状态机电路以及程序执行子状态机电路和数据反馈子状态机电路，电路结构简单，具有较好的实用拓展性。程序执行子状态机电路通过地址判断电路和状态机指令产生电路将单步执行、断点执行、完全执行和寄存器值监测四种调试功能集成在一起，解析命令包中的关键地址后，实现多种调试模式；数据反馈子状态机电路根据地址监测电路记录的存储器起止地址，提供了两种数据反馈方式，可以满足不同的仿真需求。

技术领域

本发明属于嵌入式系统硬件领域，具体涉及一种适用于专用处理器的多调试模式电路及其监测仿真方法。

背景技术

现有一款专用处理器，采用了改进型的哈佛结构，包括两个独立的存储器模块FLASH和SRAM，以及独立的地址总线和数据总线。FLASH和SRAM分别存储指令和数据，处理器工作时，两条总线由程序存储器和数据存储器分时共用，由处理器的存储器片选信号和读写使能信号协同控制，利用公用地址总线访问两个存储器，而公用数据总线则被用来完成程序存储器或数据存储器与CPU之间的数据传输。

对于处理器的仿真，现有的仿真技术主要包括五种：商用CPU仿真技术、基于专有仿真特性的Bondout和HOOKS仿真技术、基于内部仿真电路的嵌入式仿真技术和基于定制开发板的ROM监测仿真技术。而该16位处理器的特点是采用了RISC精简指令集架构，内部包括主辅寄存器，没有特殊的仿真构造，且不具备嵌入仿真电路，因此只能利用基于定制开发板的ROM监测仿真技术进行仿真，但现有ROM监测仿真技术都是基于专用处理器芯片的参考原型设计，为了满足不同调试模式的需求，电路设计较为复杂，实现成本高，实用拓展性较差。

发明内容

本发明的目的在于提供一种适用于专用处理器的多调试模式电路及其监测仿真方法，以克服现有技术存在的问题，本发明电路将调试功能进行了简化集成，能够方便高效地完成对处理器的数据监测和功能仿真。

为达到上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种适用于专用处理器的多调试模式电路，所述多调试模式电路由嵌套功能状态机实现，嵌套功能状态机包括用于命令包解析的主状态机电路以及程序执行子状态机电路和数据反馈子状态机电路；所述程序执行子状态机电路将单步执行、断点执行、完全执行和寄存器值监测四种调试功能集成在一起，用于控制处理器执行程序，包括用于控制多调试模式程序执行的地址判断电路、用于记录存储器起止地址的地址监测电路以及用于检测寄存器值的状态机指令产生电路；所述数据反馈子状态机电路用于选择返回方式，并反馈程序执行结果及监测数据；

多调试模式电路工作时，下位机连接处理器，上位机为PC端集成开发环境，上位机通过USB通信电路发送命令包至主状态机电路，主状态机电路完成解析后，启动程序执行子状态机电路控制处理器执行程序，最后通过数据反馈子状态机电路将程序执行结果及监测数据反馈至上位机。

一种适用于专用处理器的多调试模式监测仿真方法，包括以下步骤：

步骤1、上位机发送单步执行、断点执行、完全执行的调试模式命令包，主状态机电路接收命令包后进行解析，跳转进入程序执行子状态机电路；

步骤2、程序执行子状态机电路在识别命令包中关键地址后，将不区分调试模式，利用地址判断电路实时检测存储器片选信号和地址总线信号，进行指令运行地址和终止地址的比较，进而控制处理器运行调试指令程序；同时地址监测电路实时比较并记录下存储器的起止地址，确定处理器运行过程中数据变化的地址段；调试程序指令执行完成后，状态机指令产生电路启动，生成附加的通用汇编指令机器码，将寄存器值存储在指定地址中，所述通用汇编指令机器码包括数据传送指令机器码和交换指令机器码；

步骤3、数据反馈子状态机电路识别命令包中控制字节，选择全数据返回或分段数据返回的方式，根据地址监测电路记录下的存储器起止地址，将寄存器值和程序执行结果反馈回上位机。