微控制器的片上調(diào)試和動態(tài)跟蹤技術(shù)的設(shè)計與實現(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與標準8051系列MCU的指令集和外部引腳完全兼容。作為“機器視覺及其芯片實現(xiàn)研究”課題的一部分，SDZX-MV-01 MCU被用來對圖像數(shù)據(jù)的處理過程進行控制，因此具有許多標準8051系列MCU所不具備的增強功能，包括擴展的16M程序?qū)ぶ房臻g，擴展

2、的堆棧跟蹤區(qū)域，以及多達8個的外部中斷等等。 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)提供了強有力的工具和手段。 基于SDZX-MV-01 MCU的片上動態(tài)跟蹤系統(tǒng)通過一個片上的動態(tài)跟蹤模塊OCD，可以實時監(jiān)控MCU的運行過程，并且在這個過程中實時檢測調(diào)試者所預(yù)先設(shè)置的若干觀察點。只要檢測到任意一個觀察點

3、，OCT模塊就會立即將該觀察點處調(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的調(diào)試軟件，因此調(diào)試者就可以根據(jù)這些實時跟蹤得到的數(shù)據(jù)來分析MCU的運行狀況和運行軌跡。在動態(tài)跟蹤數(shù)據(jù)串行輸出完畢之后，OCT模塊會自動恢復(fù)MCU的運行，直到檢測到下一個觀察點，然后再重復(fù)上面的過程。本文所實現(xiàn)的片上動態(tài)跟蹤系統(tǒng)不需要一個額外的片上數(shù)據(jù)存儲器來存儲動態(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)平臺上，對基于SDZX-MV-01 MCU的片上動態(tài)跟蹤調(diào)試系統(tǒng)進行了FPGA硬件功能驗證。驗證的結(jié)果表明，該片上動態(tài)跟蹤調(diào)試系統(tǒng)可以實現(xiàn)對MCU的運行過程的準實時動態(tài)跟蹤。 基于SDZX-MV-01 MCU的片上調(diào)試系統(tǒng)通過一個片上的調(diào)試模塊OCD，可以實現(xiàn)對MCU的運行過程進行單步調(diào)試、全速運行、設(shè)置硬件斷點等調(diào)試操作，還可以隨時查看或者修改MCU的片內(nèi)/片外數(shù)據(jù)存儲區(qū)域的內(nèi)容，從而為調(diào)試者