多核DSP调试代理与高速仿真器的设计与实现

发布时间：2020-03-29 18:12

【摘要】：随着SoC系统集成技术的快速发展,多核数字信号处理器(DSP)的应用范围遍及各个领域,随之在多核DSP上运行的并发程序也越来越复杂多样。然而,如何有效、准确地调试这些并发程序成为决定程序开发周期的一个重要难点。因此,研究基于JTAG协议的多核DSP调试方案具有重要意义。本文针对多核DSP的调试问题,设计并实现了一种基于USB/PCIE通讯机制的JTAG调试方案,该方案在多核调试架构优化、通讯机制优化等方面具有明显优势,极大的缩短了程序开发周期,提高了程序运行速度与数据传输率,硬件和软件资源得到了的充分利用。本文首先概述了多核调试的研究现状,对涉及到调试代理相关的概念进行了介绍。通过对现有的调试模式对比分析,结合其优点确定了本文中的设计方法。该设计方法包括软件和硬件两部分,硬件部分是由at91sam7x-ek ARM仿真器和四核DSP目标板组成,主机端与仿真器通过USB串口建立连接。软件部分包括驱动程序和调试代理程序。调试代理分为两部分:一部分运行在主机端,负责接收GDB发来的调试指令并转译为自定义指令;另一部分运行在at91sam7x-ek ARM仿真器端,负责将接收到的指令转译为JTAG指令并发送给目标板的DSP,最终完成调试指令的发送、转译、JTAG指令转换、调试结果反馈等调试操作。为了提高数据传输速率以及调试代理程序并发处理能力,本文还将上述设计作了优化操作。在上述设计的基础上将ARM仿真器更换为Spartan6 XC6SLX100T的FPGA实现,并使用PCIE×1接口传输数据,由原来传输速率为480MB/S的USB2.0提升为512MB/S的PCIE。在数据传输速率和程序并发处理能力方面得到了有效的提高。设计结果和实际验证表明,本文设计的多核DSP调试代理与高速仿真器是可行的,结构简单,可扩展性好,满足多核DSP在线调试的需求。
【图文】：

设计结构图,设计结构图,代理系统

被分为两部分，分别运行在宿主机端和仿真器端。调试接口是基于一种通信机制主要逡逑负责调试主机、ＪＴＡＧ仿真器、目标机之间的通信。该调试系统由调试主机、调试逡逑工具、ＪＴＡＧ仿真器、调试接口及目标机组成（如图２－１所示）。宿主机端的调试代理逡逑负责完成解析调试器发来的指令（将调试器命令解析为自定义指令），并将解析后的逡逑自定义指令通过ＵＳＢ／ＰＣＩＥ接口发送到仿真器，再由仿真器将接收到的指令转换为逡逑ＪＴＡＧ指令下发到目标板，，完成对目标处理器的调试操作。逡逑ｒ邋逦逦邋１逡逑源程序逡逑ｉ逦宿主：机｜逡逑！逦￣编译器逡逑！邋逦］邋［逦邋ｊ逦ｊ逦Ｉ逡逑Ｉ可执行文件逦！逦｜目｜逡逑”逦ｊ｜ＳＢ邋ＵＳＢ／ＪＴＡＧ协议转换瓜匕逦｜逡逑｜邋￣调试器￣？［调试代理｜邋Ｉ邋？邋仿真器邋一＂＂＂应用程序￣邋｜逡逑Ｌ逦！逦！逦Ｊ逡逑图２－１调试代理系统设计结构图逡逑Ｆｉｇ邋２－１．邋Ｄｅｓｉｇｎ邋ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ邋ｄｉａｇｒａｍ邋ｏｆ邋ｄｅｂｕｇｇｉｎｇ邋ａｇｅｎｔ邋ｓｙｓｔｅｍ逡逑２．１调试代理逡逑＿邋２．１．１调试代理概述逡逑调试是嵌入式软件开发中的重要环节之一，在嵌入式软件开发周期中占有着举足逡逑轻重的地位。调试的功能也是衡量嵌入式软件^u发工具好坏的一个重要参数。由于早逡逑期程序代码量不那么庞大，开发者可以自己编写调试、打印输出语句来验证程序的正逡逑确性与一致性。但是随着嵌入式应用的迅速发展与普及，为适应各行各业的要求，嵌逡逑入式软件规模和复杂度逐渐增大，软件的规模甚至突破了上百万行。如果仍通过编写大逡逑量的调试输出语句

流程图,驱动程序,流程图,用户模式

为了方便开发人员快速了解及开发驱动程序，该模式提供了驱动程序的整体框逡逑架结构。ＷｉｎＵＳＢ框架由两部分组成：内核模式驱动程序（Ｗｉｎｕｓｂ．ｓｙｓ）和用户模式逡逑动态链接库（Ｗｉｎｕｓｂ．ｄｌｌ）（如图３－１所示）。通过用户模式软件管理ＵＳＢ设备。内核逡逑１１逡逑
【学位授予单位】：北京化工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TP337;TP332

【参考文献】