一種基于JTAG的CSoC在線調試器.pdf

1、在半導體業(yè)界,集成電路SoC(片上系統(tǒng))成為目前主導的設計技術。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)同設計,使應用產品實現(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/可調試性設計技術在SoC設計方法學中的重要性凸顯,也促進了高效率和低成本的JTAG測試技術的標準化和廣泛應用。SoC芯片流片后,系統(tǒng)的調試任

2、務大部分集中在嵌入式軟件調試,方便的嵌入式軟件調試器是實現(xiàn)成功設計和加速上市的關鍵。CSoC(可配置SoC)是SoC實現(xiàn)技術中的一類。本文基于CSoC的硬件設計,設計并實現(xiàn)了一種基于JTAG的CSoC片上調試系統(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,在CSoC芯片中集成了高性能8051內核和FPGA(即現(xiàn)場可編程門陣列)邏輯,使產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、可配置的嵌入式應用開發(fā)系統(tǒng)。
　　 在本課題中,目標機是Agate Logic公司內嵌高性能8051微控制器硬核的嵌入式系統(tǒng)CSoC,其調試接口為OCDS(片上調試系統(tǒng)),應用的調試標準為JTAG。宿主機安裝業(yè)界廣泛應用的Keil軟件。從通用性與易用性等角度考慮,選擇USB作為PC和調試器之間的連接方式。
　　 本課題的設計重點和難點是軟件設計。為了方便軟件代碼的設計和維護,將軟件劃分為3個層

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

5、FIFO緩存數(shù)據(jù),推出調試信號。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復位、查看MCU寄存器、讀取/修改外部存儲器等調試功能,且調試的執(zhí)行獨立于MCU,保證了MCU運行的實時性,對其他SoC的設計具有一定的參考價值。