基于调试嵌入式系统方法研究(2)
作者:佚名; 更新时间:2014-12-05

  解决上述矛盾的一个比较现实的方法是加强嵌入式软件开发及外围硬件设计阶段之间的信息交流。即在功能分解阶段后,借助模拟技术和虚拟原型技术对系统进行集成及测试,以期发现错误并对功能分解进行优化。这种虚拟系统集成技术强调协同设计和虚拟环境的构造。下面是几种协同设计方法和利用虚拟系统集成技术实现的全系统模拟方案的分析。
  利用全功能模型执行目标代码的方法。这种方法是首先利用HDL编写微处理器或微控制器的全功能模型及相关外部硬件环境的功能模型。然后将嵌入式软件编译成目标码,信捷职称论文写作发表网,并装入微处理器模拟器的内存模块逐条执行。这种方法最大的缺点是模拟时间长,在很多情况下几乎不能使用。并且全功能处理器模型非常复杂,很难构造。同时由于专利的原因,全功能模型很难获得。
  基于指令级模拟器的虚拟系统集成,这种协同模拟方法利用指令集模拟器模拟嵌入式软件的执行。指令集模拟器是一个C语言程序,它是嵌入式软件的解释器。它根据嵌入式软件的执行情况修改处理器状态,并在处理器端口产生与指令执行相对应的端口事件。指令集模拟器通过这些端口事件与嵌入式系统的离散事件模拟器进行通讯,以实现软件、硬件的协同模拟。
  这种方法与采用处理器全功能模型的模拟方法相比,由于节省了处理器内部硬件结构离散事件的调度处理开销,因而可以大幅度提高协同模拟的执行速度。解决好软件与硬件之间的同步问题是保证该协同模拟方法正确性,及提高模拟速度的关键。
  利用hardware modeller执行目标代码的方法。一种减少全功能模型执行时间的方法是将处理器及内存模型代之以真实的芯片,这些芯片通过hardware modeller与外部硬件环境模拟器相连。这34种技术允许抛开处理器的复杂性而进行全功能模拟。但是,昂贵的hardware-modeller并非总能带来模拟速度的提高。瓶颈产生于软件模拟器并不能实时地处理微处理器所产生的信息。同时,由于程序运行于目标级,嵌入式软件的可见性难以保证。
  利用功能函数模拟硬件环境的方法。当一个新项目开始时,最终执行软件程序的目标系统可能并不存在。为测试软件,程序可以交叉汇编到一个已经存在的系统上,硬件的功能可用模型化的函数功能来模拟。这种方法允许在硬件不存在的情况下,测试软件的大部分功能。这种方法的主要问题是它只提供硬件操作的近似仿真。
  硬件仿真方法。这种技术是利用可编程的逻辑器件(例如,FPGA)构造外部硬件环境,它与微处理器或微控制器芯片一起构成仿真环境,嵌入式软件在此环境中运行调试。这种方法的优点是快速,并且在外围硬件定型前即可进行目标级调试。缺点是硬件投资大且调试周期长。
  
  四、结束语
  
  目前嵌入式工业具有硬件复杂化(RISC,ASIC技术的广泛应用)及软件智能化两个发展趋势。随着嵌入式系统复杂度的不断提高。虚拟集成及虚拟验证技术将在嵌入式工业中发挥着越来越重要的作用,实用、快速、准确的仿真和模拟技术将为整个嵌入式工业注入新的活力,并推动整个嵌入式工业的发展。
  
  参考文献
  [1]Gajski D D,Vahid F。Specification and design of embedded hardware-software systems。IEEE Design & Test of Computers,1995.
  [2]Antao B A A。Trends in CAD of analog ICS。IEEE Circuits & Devices,1996,12(5).
  [3]薛宏熙,边计年,苏明,数字系统设计自动化,北京:清华大学出版社,1996.
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