指令级仿真技术研究及其在Apollo仿真中的应用

发布时间：2020-07-23 11:00

【摘要】：目前,嵌入式系统的使用已经非常普遍。消费电子,手机,汽车电子等各方面都会涉及嵌入式软件的应用。开发嵌入式软件通常需要完整的开发工具链以及开发板硬件系统,传统的主机—目标机模型的开发方法限制了软件的开发效率,因为采用这种开发模型时,软件的调试需要在目标机系统上完成。为了解决这个问题便产生了硬件仿真器,它仿真了目标机系统,嵌入式软件开发者可以在不接触真实的开发板硬件的情况下开发软件。仿真器可以辅助软件开发,促进软硬件协同设计,提高开发效率并有效缩短软件开发周期。嵌入式系统处理器类型多种多样,Apollo处理器是面向数字多媒体处理而开发的一款SOC芯片,而ApSim仿真器的目标是实现以Apollo处理器为核心的硬件目标机系统的仿真。本文首先介绍嵌入式仿真的相关技术,并对全系统仿真器的实现原理进行阐述,接着,提出ApSim仿真器的整体设计方案,通过仿真器中对设备的管理和建立方法,分析串口仿真的组成部分,包括对CPU内UART控制器的I/O接口和UART外设的仿真。最后,介绍UART外接控制台终端及GDB通过串口的远程调试的仿真实现过程。U-boot,Linux系统及GDB通过串口远程调试在ApSim系统中的成功运行,说明了仿真的正确性。
【学位授予单位】：电子科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2011
【分类号】：TP368.12
【图文】：

结构图,硬件环境,结构图

来有相同的代码则重复利用。t Compl ied Simulation）同样使用了编译执行策进一步的优化处理，在指令执行前现对指令进，则对指令进行重新编码，从而增加了灵活性显著地优点，已经在商业中有应用。分析理器的工作过程，是指令集层的仿真。而全系真嵌入式系统的全部组成部分，包括 CPU，存是对真个硬件结构功能的仿真，使得在嵌入式仿真器上运行，而不做任何修改。系统真实的硬件环境与仿真器仿真的硬件环境-2 所示：

模型图,仿真器,全系统,模型图

各模块的作用：1) CPU 模块：此模块是对目标机处理器的仿真，通常是对指令集仿真器的一些附加的扩展，从而能够成功与其他模块通信。2) 地址映射模块：在指令集仿真对指令进行分析完毕后，此模块通过对寻进行分析映射，判断指令寻址方式，根据指令的不同寻址方式，在不同的块中寻址。3) 存储模块：此模块是对内存模块的仿真，通过把目标机的用户程序读入块，CPU 通过对存储模块的访问读写数据。存储模块的一种仿真方式便是助 PC 机的内存单元，开辟出仿真器需求的内存大小，供仿真器使用。4) 二进制文件装载模块：此模块是对外部存储模块的仿真，用来装载用户存储用户编译的目标机二进制文件。5) 外部设备模块链：此模块包含了仿真器中的所有外部设备仿真模块，例RT 设备模块，LCD 设备模块，USB 设备模块等等。外部设备模块的组织方以一种链表的方式存在，目的是使 CPU 在寻址时可以方便的寻址到指定的备。

结构图,仿真环境,结构图,嵌入式系统

口便可以实现对这些芯片的访问。在嵌入式系统中常用的 I2C 接口的扩展有 EEPROM，RAM，LCD，时钟芯片和音调发生器等。5) 其他常用的接口LCD 接口通常完成液晶显示模块与处理器之间的通讯；Touch Screen 接口连接触摸屏等外部设备；Memory 接口通常连接嵌入式系统中的 SDRAM 等。Nand Flash 接口用来连接嵌入式系统中的 Nand Flash 设备。还有一些常用接使用可以参考具体处理器的芯片手册。嵌入式系统外部接口众多，以上介绍了几个常用的接口在嵌入式系统方面用扩展功能，ApSim 仿真器将力求仿真尽可能多的，并且在仿真器中有实际需求的硬件接口模块。2 ApSim 的总体设计ApSim 是一个完整的开发板仿真器，它的结构图如图 4-1 所示：

【参考文献】