基于虚核单片机的单片机生产研发工具及其实现方法技术

本发明专利技术提供了一种基于虚核单片机的单片机生产研发工具及其实现方法。所述单片机生产研发工具包括主处理器、计算机接口、单片机调试下载接口；主处理器包括有用户程序库、数据存储器、程序存储器、虚核单片机、虚核单片机程序装载单元；虚核单片机作为自定义开发应用软件接口，提供有预先定义的指令集，实现多方软件合作开发；所述虚核单片机程序装载单元，用于从外部存储器或计算机装入虚核单片机程序至虚核单片机程序存储器；虚核单片机具体包括虚拟运行单元、虚核单片机数据存储器和虚核单片机程序存储器。本发明专利技术使单片机生产研发工具能像智能手机一样，能够安装用户或第三方开发的应用软件，实现支持更多类型的单片机及支持用户个性化的功能。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及单片机生产研发
，尤其涉及一种。
技术介绍
单片机，又称微控制器(Microcontroller、MCU)，是一种把处理器内核CPU、程序存储器Program Memory (目前主流技术为FLASH存储器)、数据存储器Data Memory (目前主流技术为SRAM)、外设Peripherals (如定时器Timer、通用输入输出管脚GP10、ADC、UART通讯接口等)集成在一个芯片上的集成电路。广泛用于智能电子产品作为控制核心。单片机通常还具有调试仿真接口，有的还具有专门的烧录下载接口。比如STM32F103芯片，具有SWD/JTAG 口作为调试仿真接口，另外还可以通过UARTl串口进行烧录下载。调试仿真接口必须具有烧录下载的功能，而烧录下载接口不必须具有调试仿真功能。调试仿真接口和烧录下载接口统称为调试下载接口。一种调试下载接口，包含物理连线、电平、数据调制方式、数据编码格式等几个方面的特性，举串口 UART为例，物理连线被定义为有地线GND、数据发送线TXD、数据接收线RXD，电平在单片机端一般为TTL/CM0S电平，数据调制方式为NRZ，编码格式为异步自时钟方式，包括起始位、数据位、奇偶校验位、停止位。另外举SWD调试下载接口为例，物理连线被定义为有地线GND、时钟发送线SWDCK、双向数据传输线SWD10，电平为TTL/CM0S电平，数据调制方式为NRZ，编码格式为同步方式，数据包格式包括 Start、APnDP、Rnff、A、Parity、Stop、Park、Tm、ACK、WDATA、RDATA等。单片机的调试下载接口，还具有各自专门的调试下载通讯协议，规定了命令和数据的的数据包格式、接收和发送的规则。单片机生产研发工具，指以单片机或单片机产品作为工作目标，通过调试下载接口连接到目标单片机，按照单片机的调试下载通讯协议，操作目标单片机，进行代码烧录、调试仿真、代码升级的工作的工具。比如STM公司的ST-Link In-circuit debugger andprogrammer，是一种用于STM公司的STM32系列芯片，进行研发用的工具，通常称为仿真器或调试器，通过STM32芯片的SWD/JTAG仿真调试接口连接到STM32芯片，仿真器和调试器也具有代码烧录的功能，但一般需要连接计算机系统，配合计算机上位机软件来工作，比如ST-Link有专门配套的stvd调试软件和stvp烧录软件。ST-Link的规格书http://www.st.com/st-web-ui/static/active/en/resource/technical/document/user_manu al/0)00221563.pdf。ST-Link具有windows命令行接口，用户可以通过编写windows批处理文件，实现自定义功能开发，ST-Link的命令行接口说明书《UM0892: STM32ST-LINK Utilitysoftware descript1n》http://www.st.com/st-web-ui/static/active/en/resource/technical/document/user_manu al/CD00262073.pdf。研发用工具通常价格较低。其他常见的单片机及对应的调试下载接口:PIC公司的PIC单片机(ICSP接口)、ATMEL公司的AVR单片机(比较多样化，有SPI串行烧录接口、JTAG调试接口、debugWIRE调试接口、并口烧录接口等)、FreeScale (Motorola)公司的HCS08单片机(BDM接口)、TI公司的MSP430单片机(JTAG接口、SBW接口、串口接口)、STM公司的STM8单片机(SW頂接口)、Silabs 公司的 C8051 单片机(C2S 接口、JTAG 接口)。针对单片机产品的批量生产的烧录工作，一般使用量产用烧录器。因为追求稳定性和速度、操作便利性，量产用烧录器价格要高的多。商品化的量产用烧录器，通常也支持很多种单片机芯片，其接口也可以适应不同单片机的调试下载接口(包括适应物理连线、电平、数据调制方式、数据编码格式等方面)。单片机生产研发工具，内部也都是采用单片机作为核心。其软件，都有共通的几个部分，如硬件相关的部分如显示、与电脑的通讯、数据文件的存取等，和调试仿真烧录通讯接口的相关部分(通过SffD JTAG BDM SPI SBff UART等调试下载接口与目标单片机的通讯，可以称为接口协议软件)，和操作目标单片机(存储器、处理器核心)的部分(可称为芯片操作软件)。后面2个部分，随目标单片机不同而不同。由于单片机种类繁多，世界上总计有数百家厂家，数千个系列，数万种芯片。且不断增加新种类。单片机生产研发工具作为单片机不可缺少的配套工具，也需要不断开发。目前来说，研发工具如调试器仿真器，芯片厂家一般会提供相应的低价格工具。而生产烧录工具，研发成本高，研发周期长，一般由第三方烧录器厂家提供。这就要求第三方厂家不断开发新的型号，或者为老型号不断更新固件，以支持新的单片机。而接口协议软件和芯片操作软件，需要芯片厂家提供芯片的相关技术资料，有时芯片厂家因保密需要，不能随意提供。对于单片机生产研发工具如仿真器、烧录器等，现有技术都是由生产厂家编写软件，提供给用户使用，仅提供图形界面给用户进行简单的自定义配置。有少数产品利用脚本语言，让用户进行自定义配置。图形界面具有最友好的易用性，但不能实现复杂的功能。脚本语言能实现相对复杂的功能，但是用户需要学习使用脚本语言，而且脚本语言是一种高级语言，需要工具使用资源丰富的处理器，提高了成本。在某些场合，目标单片机芯片的调试下载接口和通讯协议的定义，由单片机芯片生产厂家保密，工具生产厂家无法获取，造成单片机生产研发工具无法支持该芯片厂家的芯片。在某些场合，最终用户也有一些个性化的特殊功能需要，比如自定义一些防止拷贝的加密算法等，用户希望保密这些自定义算法，此时最终用户只能自行生产单片机生产研发工具，而不能利用现有的商品化工具。满足以上需求，需要采取多方合作开发软件的方式。最简单的方式，工具生产厂家可以提供厂家软件的源代码或二进制库，给用户和用户的软件一起编译、链接。然而，这种合作开发方式，通常只能用于企业内部多个工程师合作开发软件，而不适应多个企业合作开发软件。因为工具生产厂家不会愿意泄露自己的软件代码，严重伤害商业利益。即使签订保密合同，用法律手段来保密厂家的软件代码，由于用户数众多，厂家实际上无法就泄密来举证。多个利益方合作开发软件，需要有软件保密的技术手段和机制，以保证工具生产厂家的软件代码不被用户获取。至于防止厂家泄露第三方或用户开发的软件代码，可以基于厂家的自律和签订保密合同来保证。不在本专利技术的讨论范围。为便于理解，我们可以观察现在流行的智能手机和以前的功能机。功能手机的时代诺基亚是代表性厂家，功能手机的所有软件，都是诺基亚这样的厂家预先开发好的，用户只能使用预定的功能，而不能像智能手机一样，安装App来实现不同的用户需求。智能手机如安卓手机，采用了 JAVA技术及相应的JAVA开发语言。App应用软件开发者利用安卓系统提供的系统接口(API)，调本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于虚核单片机的单片机生产研发工具，包括主处理器，以及分别与所述主处理器连接的计算机接口、单片机调试下载接口，其通过单片机调试下载接口连接到目标单片机、通过计算机接口连接到计算机；其特征在于，所述主处理器中具体包括有用户程序库、数据存储器、程序存储器、虚核单片机、虚核单片机程序装载单元；所述虚核单片机作为自定义开发应用软件接口，提供有预先定义的指令集，以此指令集为依据运行二进制代码，实现多方软件合作开发；所述虚核单片机程序装载单元，用于从外部存储器或计算机装入虚核单片机的机器码或机器码转换过后的执行码至虚核单片机程序存储器；所述虚核单片机具体包括虚拟运行单元、虚核单片机数据存储器和虚核单片机程序存储器；其中，所述虚拟运行单元，用于从虚核单片机程序存储器中读取执行码，通过系统调用接口调用所述用户程序库，完成所述目标单片机的生产或研发工作；所述虚核单片机程序存储器和虚核单片机数据存储器，其存储资源从所述数据存储器和程序存储器中划分而来，分别用于存储虚核单片机的执行码和运算数据。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：彭增金，
申请(专利权)人：彭增金，
类型：发明
国别省市：广东;44