基于IEEE1149.1的DSP内嵌Debugger模块设计研究
发布时间：2022-09-28 16:05
DSP设计与制造技术面临着诸多挑战,其中,嵌入式DSP系统的调试问题已经变得十分复杂与关键。 调试方法学经过近二十年的发展,已经成为芯片设计领域的重要组成部分,并根据实际应用划分成不同的种类,主要包括基于软件、借助器件测试特性、电路内仿真调试和片上仿真四类调试方法。随着IC设计制造技术的不断发展,为了追求更高的速度或者更低的功耗,其时钟频率不断升高,内部元件数不断增加,内部结构不断复杂化,另外,片上系统和多核技术的发展,都对调试方法学的发展提供了广阔的发展空间。 Tulip项目是我院承担的一项国家重点科学研究项目,其目标是设计实现一款低功耗16位定点DSP芯片。Tulip DSP为超哈佛多总线结构,具有六级流水线。本文结合Tulip项目的研发经历,通过对比不同调试方法的优缺点,选择使用片上仿真调试作为Tulip DSP调试器的设计方法,设计出一款基于IEEE1149.1的内嵌Debugger（调试器）模块。IEEE1149.1协议（JTAG）的提出,最初是为了解决PCB板密度加大后的板级互联测试问题,后来由于其良好的功能扩展性和极小的引脚需求,被广泛应用于仿真器和调试器...
【文章页数】：90 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
1 引论
1.1 研究与课题背景
1.2 国内外相关领域的发展状况
1.2.1 早期的系统调试
1.2.2 调试方法学简介
1.2.3 调试方法学的挑战
1.3 论文的主要工作与重点内容
1.4 文章的组织结构
2 TULIP DSP 和调试方法学
2.1 TULIP DSP
2.1.1 简介
2.1.2 系统架构
2.1.3 总线结构
2.1.4 内部存储空间
2.1.5 中央处理器(CPU)
2.1.6 片上外设
2.1.7 流水线结构
2.1.8 双寻址存储器与流水线
2.2 调试方法学
2.2.1 调试方法学的基本概念
2.2.2 调试方法学的基本要求和功能
2.2.3 调试方法学的分类
2.2.4 基于软件的调试方法
2.2.5 借助器件测试特性的调试方法
2.2.6 电路内仿真调试方法
2.2.7 片上仿真调试方法
2.2.8 调试方法的比较分析
2.2.9 综合比较结果
2.3 本章小结
3 调试系统结构与JTAG 接口设计
3.1 调试系统结构
3.1.1 PC 主机
3.1.2 协议转换器
3.1.3 目标芯片
3.1.4 调试的基本流程
3.2 JTAG 接口原理与硬件实现
3.2.1 JTAG 发展历史概述
3.2.2 总体结构
3.2.3 TAP 控制器
3.2.4 指令系统
3.2.5 扫描链
3.2.6 本章小结
4 内嵌DEBUGGER 模块设计
4.1 模块结构
4.1.1 芯片内部模块结构
4.1.2 内嵌调试模块接口信号
4.1.3 内嵌调试模块的内部结构
4.2 触发单元
4.2.1 触发单元功能模块
4.2.2 触发信号产生器
4.2.3 控制与状态寄存器组
4.2.4 断点触发寄存器组
4.2.5 时钟控制电路设计
4.3 跟踪单元
4.3.1 跟踪单元功能模块
4.3.2 跟踪压缩单元
4.3.3 跟踪存储单元
4.3.4 跟踪单元寄存器
4.3.5 本章小结
5 功能仿真和性能分析
5.1.1 验证平台
5.1.2 验证方案
5.1.3 仿真结果演示
5.1.4 跟踪单元性能分析
5.1.5 本章小结
6 结论
参考文献
致谢
攻读硕士学位期间已发表或录用的论文
上海交通大学学位论文答辩决议书
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于JTAG标准的处理器片上调试的分析和实现[J]. 金辉,华斯亮,张铁军,侯朝焕. 微电子学与计算机. 2007(06)
[2]JTAG基本原理及仿真器性能比较[J]. 张雅娟,戴胜华. 单片机与嵌入式系统应用. 2007(05)
[3]一种通用在线仿真调试器的设计[J]. 李舸,桑楠,熊光泽. 计算机应用. 2007(04)
[4]基于IEEE1149．1标准的通用测试机的设计与实现[J]. 钟波,孟晓风. 航空电子技术. 2006(02)
[5]嵌入式模拟器中的JTAG应用[J]. 郑德春,姚庆栋,刘鹏,余巧燕. 浙江大学学报(工学版). 2006(01)
[6]JTAG技术的发展和应用综述[J]. 胡学良,张春,王志华. 微电子学. 2005(06)
[7]基于JTAG的DSP处理器嵌入式调试接口设计[J]. 吴皓,刘鹏. 计算机工程. 2005(01)
[8]一种带有流水线追踪器的JTAG ICE调试电路设计[J]. 沈沙,沈泊,章倩苓. 微电子学与计算机. 2004(07)
[9]嵌入式SoC中的DMA控制器的设计与优化[J]. 史昕蕾,杨军,陆生礼. 电子工程师. 2004(01)
[10]DSP处理器中的在电路仿真器（ICE）模块设计[J]. 沈戈,张欣,高德远. 计算机工程与应用. 2003(27)
本文编号：3681966
【文章页数】：90 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
1 引论
1.1 研究与课题背景
1.2 国内外相关领域的发展状况
1.2.1 早期的系统调试
1.2.2 调试方法学简介
1.2.3 调试方法学的挑战
1.3 论文的主要工作与重点内容
1.4 文章的组织结构
2 TULIP DSP 和调试方法学
2.1 TULIP DSP
2.1.1 简介
2.1.2 系统架构
2.1.3 总线结构
2.1.4 内部存储空间
2.1.5 中央处理器(CPU)
2.1.6 片上外设
2.1.7 流水线结构
2.1.8 双寻址存储器与流水线
2.2 调试方法学
2.2.1 调试方法学的基本概念
2.2.2 调试方法学的基本要求和功能
2.2.3 调试方法学的分类
2.2.4 基于软件的调试方法
2.2.5 借助器件测试特性的调试方法
2.2.6 电路内仿真调试方法
2.2.7 片上仿真调试方法
2.2.8 调试方法的比较分析
2.2.9 综合比较结果
2.3 本章小结
3 调试系统结构与JTAG 接口设计
3.1 调试系统结构
3.1.1 PC 主机
3.1.2 协议转换器
3.1.3 目标芯片
3.1.4 调试的基本流程
3.2 JTAG 接口原理与硬件实现
3.2.1 JTAG 发展历史概述
3.2.2 总体结构
3.2.3 TAP 控制器
3.2.4 指令系统
3.2.5 扫描链
3.2.6 本章小结
4 内嵌DEBUGGER 模块设计
4.1 模块结构
4.1.1 芯片内部模块结构
4.1.2 内嵌调试模块接口信号
4.1.3 内嵌调试模块的内部结构
4.2 触发单元
4.2.1 触发单元功能模块
4.2.2 触发信号产生器
4.2.3 控制与状态寄存器组
4.2.4 断点触发寄存器组
4.2.5 时钟控制电路设计
4.3 跟踪单元
4.3.1 跟踪单元功能模块
4.3.2 跟踪压缩单元
4.3.3 跟踪存储单元
4.3.4 跟踪单元寄存器
4.3.5 本章小结
5 功能仿真和性能分析
5.1.1 验证平台
5.1.2 验证方案
5.1.3 仿真结果演示
5.1.4 跟踪单元性能分析
5.1.5 本章小结
6 结论
参考文献
致谢
攻读硕士学位期间已发表或录用的论文
上海交通大学学位论文答辩决议书
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于JTAG标准的处理器片上调试的分析和实现[J]. 金辉,华斯亮,张铁军,侯朝焕. 微电子学与计算机. 2007(06)
[2]JTAG基本原理及仿真器性能比较[J]. 张雅娟,戴胜华. 单片机与嵌入式系统应用. 2007(05)
[3]一种通用在线仿真调试器的设计[J]. 李舸,桑楠,熊光泽. 计算机应用. 2007(04)
[4]基于IEEE1149．1标准的通用测试机的设计与实现[J]. 钟波,孟晓风. 航空电子技术. 2006(02)
[5]嵌入式模拟器中的JTAG应用[J]. 郑德春,姚庆栋,刘鹏,余巧燕. 浙江大学学报(工学版). 2006(01)
[6]JTAG技术的发展和应用综述[J]. 胡学良,张春,王志华. 微电子学. 2005(06)
[7]基于JTAG的DSP处理器嵌入式调试接口设计[J]. 吴皓,刘鹏. 计算机工程. 2005(01)
[8]一种带有流水线追踪器的JTAG ICE调试电路设计[J]. 沈沙,沈泊,章倩苓. 微电子学与计算机. 2004(07)
[9]嵌入式SoC中的DMA控制器的设计与优化[J]. 史昕蕾,杨军,陆生礼. 电子工程师. 2004(01)
[10]DSP处理器中的在电路仿真器（ICE）模块设计[J]. 沈戈,张欣,高德远. 计算机工程与应用. 2003(27)
本文编号：3681966
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