嵌入式处理器高速在线下载直通通道的设计方法技术

本发明专利技术公开了一种嵌入式处理器高速在线下载直通通道的设计方法。本发明专利技术在原有单个数据下载模式的基础上增加了数据下载直通模式，大幅提升了下载速度。在数据下载直通模式下，下载代理服务程序只需要先设定下载数据块的起始地址，然后按地址顺序将数据下载到直通通道上，在线调试接口硬件负责将下载代理服务程序传下来的数据直接下载到目标平台的对应内存上。在线调试接口在数据直通模式下可以自动生成下载地址，取消了下载代理服务程序冗余地址的计算和设定过程，大幅提高了数据下载的吞吐率。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种。通过在 嵌入式处理器在线调试接口模块中增加专用的下载直通通道，可迅速提高主机 下载程序和数据的速度，提高代码在线调试效率。技术背景随着集成电路设计进入片上系统(SoC)时代，嵌入式系统的设计复杂度日 益增加，功能不断的增强。嵌入式处理器是嵌入式系统的核心。嵌入式处理器 的处理性能的不断提高，使得原来需要用专用硬件电路实现的功能可以被设计 成软件来实现。用软件实现的功能可以有效提高系统的灵活性和扩展性。增加 新的功能或者修改设计时留下的错误，都可以通过升级软件来快速完成。因此 对于嵌入式系统设计者来说，在处理器性能能够满足特定的需求的情况下，那 些需要实现的特定的功能会被优先考虑设计成软件。这样就导致嵌入式系统的 软件部分不断增加。传统的嵌入式系统通过在线调试的方法，在嵌入式硬件平台上调试目标软 件。在线调试指，用户通过调试主机与嵌入式处理器的在线调试接口之间通信， 跟踪和控制嵌入式处理器的执行过程，以达到调试嵌入式软件的要求。调试主 机和嵌入式处理器在线调试接口通过标准JTAG进行通信。由于JTAG是一个串 行的总线，数据传输速率相对较慢。调试过程中， 一般需要与嵌入式处理器相关的工具链的支持。工具链指支 持嵌入式处理器软件编译、链接和调试的一整套软件程序。嵌入式软件一般采 用交叉编译的方法，在主机上用工具链将目标代码进行编译，链接，然后通过 调试程序下载到目标开发系统中进行在线调试。 一般嵌入式系统在线调试过程 如图1所示。由于调试通信的总线采用数据率很低的JTAG串行总线(JTAG总线一般被 用作边界扫描，嵌入式处理器在线调试模块采用该总线协议是为了复用引脚)， 因此传统的调试接口通信速度一般很低(一般都在10K以内)。传统的调试接口 采用如图2所示的模式下载数据。从图2发现下载代理服务程序下载一个字的 数据需要经过3个阶段的操作。第一阶段需要把当前下载的数据的地址移入处 理器扫描链中，然后由处理器执行之后把地址保存到处理器的通用寄存器中。 第二阶段把下载的数据移入处理器扫描链中，同样由处理器执行后保存到处理器的通用寄存器中。第三阶段通过向处理器扫描链中移入一条内存写操作指令， 指示处理器运行内存写操作，将数据写到相应的内存中。由于每个阶段都需要由软件驱动在线调试器的TAP控制器，产生了大量的冗余数据操作，极大的限 制的下载速度。随着嵌入式软件规模的不断扩大，下载的数据和程序数据量急剧上升。缓 慢的下载速度己经成为限制嵌入式软件工程师调试效率的瓶颈。因此提高嵌入 式处理器的在线下载和调试速度以成为嵌入式处理器实际应用中必须解决的迫 在眉睫的工作。为了解决这一瓶颈，此前的一些工作主要集中在两个方面一 个方面是在通过提高调试器JTAG的频率，通过提高通信频率来提高下载数据的 带宽；另一个方面的工作是先用传统在线调试接口下载一段特定的小程序 (bootload)到内存，然后运行程序，该程序可以通过嵌入式系统的其他高速接 口 (如网卡，USB接口)等下载数据，提高下载速度。第一种方法虽然做法上 最简单，但是受到频率提升的限制；第二种方法虽然在一定程度上提高了下载 速度，但是它是通过间接的方法来下载程序，用户需要设计专用的下载程序， 不同的应用扩展性不好，下载过程需要由用户来创建。基于解决下载速度和方 便用户调试的出发点，本专利技术提出了一种通过减少JTAG总线之间的冗余数据通 信，增加通信效率，设置专用硬件下载直通通道，实现了对嵌入式处理器在线 下载速度的大幅度提升。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种。特征包括如下1) 在在线硬件调试接口中增加一种旨在进行批量数据下载的直通通道模式；2) 在线调试接口内部设置块下载起始地址寄存器和数据缓存寄存器，用来 寄存来自下载代理程序发送的起始地址和连续的数据；3) 在线调试接口内部自动生成当前下载数据对应的内存地址，数据地址支 持按字，半字和字节下载；4) 在线调试接口自动完成处理器扫描链的填充以及通过处理器流水线的接 口将预设的命令或数据下载到流水线中，由流水线完成指令执行的操作；5) 下载直通通道数据缓存寄存器有缓冲机制，支持在发送数据的同时，接 收下一个数据以进一步提高下载速度；6) 在线调试接口模块支持普通下载模式和直通下载模式的动态切换；7) 下载代理程序在下载批量数据时，先设置下载起始地址，然后连续下载 批量数据。所述的在在线硬件调试接口中增加一种旨在进行批量数据下载的直通通道 模式下载的方式从原来单地址下载单个数据转变为单地址即起始地址下载批 量数据。所述的在线调试接口内部设置块下载起始地址寄存器和数据缓存寄存器， 用来寄存来自下载代理程序发送的起始地址和连续的数据在原来在线调试接 口原有的寄存器上，扩展出为下载直通通道专用的两个寄存器，外部接口和访 问操作与原来的寄存器相同。所述的在线调试接口内部自动生成当前下载数据对应的内存地址，数据地 址支持按字，半字和字节下载通过在线调试接口内部硬件逻辑的状态控制， 自动计算出下一次需要下载的数据的目标地址；硬件控制逻辑根据配置信息， 自动按照字，半字和字节进行下载。所述的在线调试接口自动完成处理器扫描链的填充以及通过处理器流水线的接口将预设的命令或数据下载到流水线中，由流水线完成指令执行的操作下载直通通道通过硬件状态转换，自动将当前等待下载的数据所需的地址和数据信息通过处理器的扫描链移入处理器的流水线中，处理器根据扫描链移入的操作和数据进行相应的操作。所述的载直通通道数据缓存寄存器有缓冲机制，支持在发送数据的同时， 接收下一个数据以进一步提高下载速度该寄存器支持在当前数据的下载过程中，处理下一个从JTAG串行口输入的数据，即在下载代理服务程序不考虑当前 数据是否已经由下载直通通道下载完毕的情况下，直接发送下一个数据，消除 了冗余的状态查询过程，提高数据下载率。所述的在线调试接口模块支持普通下载模式和直通下载模式的动态切换 下载代理服务程序可以通过关闭下载直通模式使能位，直接关闭下载直通模式， 此后的数据可直接通过普通模式下载。所述的下载代理程序在下载批量数据时，先设置下载起始地址，然后连续 下载批量数据下载代理服务程序在下载批量数据过程中，首先下载起始地址， 然后下载批量数据，依次循环往复，下载完所有的数据。本专利技术设计方法简便，易于实现，硬件开销很小，且可以兼容原有版本的 在线下载程序，对于提高嵌入式系统的调试效率将起到积极的作用。附图说明图1是传统嵌入式系统的调试过程示意图；图2是传统下载代理服务程序下载数据经历的3个过程示意图； 图3是高速下载直通通道下载过程示意图； 图4是高速下载直通通道硬件实现原理图； 图5是高速下载直通通道下载过程控制状态转换图。具体实施方式本专利技术减少了传统下载模式中冗余的数据地址设定和写内存操作的设定， 只保留有效数据下载单一过程，提高了数据下载的有效率，从而能够有效提高了数据下载的带宽。1 )在在线硬件调试接口中增加一种旨在进行批量数据下载的直通通道模式；2) 在线调试接口内部设置块下载起始地址寄存器和数据缓存寄存器，用来 寄存来自下载代理程序发送的起始地址和连续的数据；3) 在线调试接口内部自动生成当前下载数据对应的内存地址，数据地址支 持按本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种嵌入式处理器高速在线下载直通通道的设计方法，其特征包括如下：１）在在线硬件调试接口中增加一种旨在进行批量数据下载的直通通道模式；２）在线调试接口内部设置块下载起始地址寄存器和数据缓存寄存器，用来寄存来自下载代理程序发送的起始地址和连续的数据；３）在线调试接口内部自动生成当前下载数据对应的内存地址，数据地址支持按字，半字和字节下载；４）在线调试接口自动完成处理器扫描链的填充以及通过处理器流水线的接口将预设的命令或数据下载到流水线中，由流水线完成指令执行的操作；５）下载直通通道数据缓存寄存器有缓冲机制，支持在发送数据的同时，接收下一个数据以进一步提高下载速度；６）在线调试接口模块支持普通下载模式和直通下载模式的动态切换；７）下载代理程序在下载批量数据时，先设置下载起始地址，然后连续下载批量数据。

【技术特征摘要】
1.一种嵌入式处理器高速在线下载直通通道的设计方法，其特征包括如下1)在在线硬件调试接口中增加一种旨在进行批量数据下载的直通通道模式；2)在线调试接口内部设置块下载起始地址寄存器和数据缓存寄存器，用来寄存来自下载代理程序发送的起始地址和连续的数据；3)在线调试接口内部自动生成当前下载数据对应的内存地址，数据地址支持按字，半字和字节下载；4)在线调试接口自动完成处理器扫描链的填充以及通过处理器流水线的接口将预设的命令或数据下载到流水线中，由流水线完成指令执行的操作；5)下载直通通道数据缓存寄存器有缓冲机制，支持在发送数据的同时，接收下一个数据以进一步提高下载速度；6)在线调试接口模块支持普通下载模式和直通下载模式的动态切换；7)下载代理程序在下载批量数据时，先设置下载起始地址，然后连续下载批量数据。2. 根据权利要求1所述的一种嵌入式处理器高速在线下载直通通道的设计 方法，其特征在于，所述的在在线硬件调试接口中增加一种旨在进行批量数据 下载的直通通道模式下载的方式从原来单地址下载单个数据转变为单地址即 起始地址下载批量数据。3. 根据权利要求1所述的一种嵌入式处理器高速在线下载直通通道的设计 方法，其特征在于，所述的在线调试接口内部设置块下载起始地址寄存器和数 据缓存寄存器，用来寄存来自下载代理程序发送的起始地址和连续的数据在 原来在线调试接口原有的寄存器上，扩展出为下载直通通道专用的两个寄存器， 外部接口和访问操作与原来的寄存器相同。4. 根据权利要求1所述的一种嵌入式处理器高速在线下载直通通道的设计 方法，其特征在于，所述的在线调试接口内部自动生成当前下载数据对应的内 存地址，数据地址支持按字，半字和字节下载通过在线调试...

【专利技术属性】
技术研发人员：严晓浪，孟建熠，葛海通，
申请(专利权)人：杭州中天微系统有限公司，浙江大学，
类型：发明
国别省市：86[中国|杭州]