一種基于JTAG的CSoC在線調(diào)試器.pdf

1、在半導(dǎo)體業(yè)界,集成電路SoC(片上系統(tǒng))成為目前主導(dǎo)的設(shè)計技術(shù)。SoC通常將微處理器、模擬IP核、數(shù)字IP核和存儲器(或片外存儲控制接口)集成在單一芯片上,通過軟硬件協(xié)同設(shè)計,使應(yīng)用產(chǎn)品實現(xiàn)小型、輕量、低功耗、多功能、高速度和低成本。SoC集成度和復(fù)雜度的增大使測試難度和測試成本不斷加大,使可測性/可調(diào)試性設(shè)計技術(shù)在SoC設(shè)計方法學(xué)中的重要性凸顯,也促進了高效率和低成本的JTAG測試技術(shù)的標準化和廣泛應(yīng)用。SoC芯片流片后,系統(tǒng)的調(diào)試任

2、務(wù)大部分集中在嵌入式軟件調(diào)試,方便的嵌入式軟件調(diào)試器是實現(xiàn)成功設(shè)計和加速上市的關(guān)鍵。CSoC(可配置SoC)是SoC實現(xiàn)技術(shù)中的一類。本文基于CSoC的硬件設(shè)計,設(shè)計并實現(xiàn)了一種基于JTAG的CSoC片上調(diào)試系統(tǒng)。
　　 針對市場需求,Agate Logic公司借助其APGA(普適可編程門陣列)技術(shù),在CSoC芯片中集成了高性能8051內(nèi)核和FPGA(即現(xiàn)場可編程門陣列)邏輯,使產(chǎn)品具備可編程特性的同時還能獲得性價比上的優(yōu)勢?？?/p>

3、以說,CSoC是一個可編程、可配置的嵌入式應(yīng)用開發(fā)系統(tǒng)。
　　 在本課題中,目標機是Agate Logic公司內(nèi)嵌高性能8051微控制器硬核的嵌入式系統(tǒng)CSoC,其調(diào)試接口為OCDS(片上調(diào)試系統(tǒng)),應(yīng)用的調(diào)試標準為JTAG。宿主機安裝業(yè)界廣泛應(yīng)用的Keil軟件。從通用性與易用性等角度考慮,選擇USB作為PC和調(diào)試器之間的連接方式。
　　 本課題的設(shè)計重點和難點是軟件設(shè)計。為了方便軟件代碼的設(shè)計和維護,將軟件劃分為3個層

4、次:Keil接口驅(qū)動層、USB驅(qū)動層和調(diào)試器固件層。調(diào)試器邏輯處理芯片選擇福華先進微電子(FameG)的產(chǎn)品FS7805,本課題利用FS7805的APLIF(高效可編程邏輯接口)模塊,透過軟件來設(shè)定APLIF的傳輸特性,將APLIF模擬成JTAG波形信號控制接口,通過設(shè)計適合的波形描述符,利用芯片內(nèi)部邏輯的命令方式實現(xiàn)調(diào)試信號的正確輸出。
　　 本文中還嘗試了另一種調(diào)試器的實現(xiàn)方法,即直接從PC推出JTAG邏輯。利用調(diào)試器內(nèi)部的

5、FIFO緩存數(shù)據(jù),推出調(diào)試信號。論文中比較了兩種實現(xiàn)方法的異同,從軟件實現(xiàn)的角度認為直接從PC推出JTAG邏輯的方法更高效,移植性與可擴展性更好。在第七章對第二種方法實現(xiàn)的調(diào)試器從正確性角度進行了性能評估。
　　 本課題用較低的成本實現(xiàn)了軟/硬件斷點、單步、運行/停止、MCU復(fù)位、查看MCU寄存器、讀取/修改外部存儲器等調(diào)試功能,且調(diào)試的執(zhí)行獨立于MCU,保證了MCU運行的實時性,對其他SoC的設(shè)計具有一定的參考價值。