一种基于８０５１核的片上系统的在线调试方法，属集成电路设计技术领域。利用ＰＣ机上的在线调试软件通过串行线完成与片上系统中异步串行接口的通信，从而实现在线调试。包括ＰＣ机上的在线调试软件、ＲＳ２３２转换电路、基于８０５１核的片上系统组成。本发明专利技术实现了对片上系统的５１指令分析、断点处理、运行处理调试内容。本发明专利技术采用了较少的数据线实现在芯片量产后在线调试软件代码，这就大大简化了系统调试工作，缩短了调试时间，有利于优化系统功能，增强了系统的容错性。同时，方案简单可靠，避免了采用逻辑分析仪、自动测试设备高额费用，可以应用在以８０５１核为控制核心的各类ＳＯＣ系统上。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及，属集成电路设计技术 领域。
技术介绍
随着半导体集成电路的发展，集成电路设计的范围不仅仅集中在DRAM，MPU和 ASIC类的产品，片上系统(System on Chip，S0C)设计逐渐成为目前集成电路设计的重点。 SOC设计继承了其他系统驱动类的技术，是一种范围很宽的高复杂性、高价值半导体产品。 其一般定义为将微处理器、模拟IP核、数字IP核和存储器(或者片外存储控制接口)集成 在单一芯片上。它是集成电路技术发展的必然趋势。降低设计成本和提高系统集成度是 SOC的主要目标。低成本的实现S0C，需要采用IP核重用和基于平台的设计技术，强调硅实 现的一致性，一般采用新的电路和系统体系结构。基于平台的设计是一种可以达到最大程 度系统重用的面向集成的设计方法，可分享IP核开发与系统集成成果。而在现今的SOC设 计环节中，测试与验证成为SOC设计流程中最复杂、最耗时的环节。目前，越来越多的控制类的SOC芯片设计出来，应用在家电控制、消费类电子领 域。基于8051核平台的片上系统设计目前在市场上有很大的应用空间。如何提高基于8051 核的片上系统的测试和验证的效率，提高测试覆盖率，使得芯片在成品率、可靠性、成本方 面有所改善，成为研究重点。当多个IP核、存储器以及逻辑、模拟单元集中在一个系统后，已经没有直接的方 式去访问内部的信号。电路内部某一个逻辑或单元的机械可测试性大大降低甚至不可能， 处理器也不能再用仿真设备去替换调试了。针对SOC设计的独特性，各种调试的最终目的 主要是提高芯片内部点的可观察性和调试时间。目前的片上系统进行调试方法主要有方法一利用“绑出设备”(Bond-out device)来引出SOC产品的内部信号。这种 方法将会改变SOC内部设计，导致系统具有比原来设计中更多的管脚数。这些增加的引脚 主要用于观察SOC内部的信号，提供对软件开发的调试支持。这种“绑出设备”随着系统设 计规模的增加，需要增加的引脚数越多，显然在大规模SOC设计中不在适用。方法二 随着SOC设计集成度越来越高，设计在片上系统专用的调试接口，通过有 限的管脚对SOC芯片进行调试，这种方法已经成为今后发展的趋势。如在《一种基于JTAG的软硬件协同SOC调试接口》(刘洋，《微电子学与计算机》， 2007年第24卷第11期34页-37页)一文中指出，文中以MIPS处理器为例提出了一种基 于JTAG的软硬件协同片上可调试系统。该系统结构复杂，需要在SOC内设计占有较大系统 面积资源的JTAG模块，适用于规模比较大的S0C，对于像以51核为处理核心的SOC不适用。
技术实现思路
为克服现有技术中存在的缺陷和不足，本专利技术提供了一种基于8051核的片上系 统在线调试方法，采用8051核的串行行通信引脚对SOC芯片进行调试，提高了芯片电路内部点的可观测性，便于找出硬件或软件的功能与设计规定的功能不相符的原因，排除错误。本专利技术的技术方案如下，以8051核处理器的片上系统作为 应用平台，该系统包括上位机(PC机)、232电平转换电路和片上系统，该片上系统包括8051 核处理器、存储器或外部存储器接口、时钟复位电路和异步串行通信模块，时钟复位电路为 片上系统提供时钟和复位信号；8051核处理器通过数据线、地址线以及读写控制引线分别 与存储器或外部存储器接口、时钟复位电路和异步串行通信模块相连；上位机(PC机)通过 计算机串行接口、利用串行数据线连接到232电平转换电路上，经过232电平转换电路进行 电平转换，其输出端连接到片上系统的串行接口上，该方法步骤如下(一)调试系统设计(1)片上系统的8051核处理器中，利用硬件设计语言根据RS232通信协议建立基 于RS232串行通信协议的异步串行通信模块；(2)上位机(PC机)建立Monitor-51集成开发环境，作为在线监控系统，安装Keil 公司的Monitor-51系统，该开发环境包括命令解析模块、51系列单片机的指令分析模块、 断点处理模块、运行模块、单步运行模块；调试PC机串行通信接口，保证串行接口可以正常 工作；(3)创建232电平转换电路；(4)在要下载到芯片中的程序文件添加Monitor-51的接口协议和系统监控程序， 将片上系统上运行的程序通过编程器下载到片上存储器中；(二)调试通过串口线将上位机与232转换电路连接，将232电平转换电路输出的串行发送 信号、接收信号连接到已经下载好程序的SOC芯片串行通信接口(发送信号、接收信号) 上，利用Monitor-51对系统进行调试，依靠程序断点、单步运行方法，在Monitor-51操作界 面上观察系统测试平台结果，与设计预测的功能对比，确定软件或硬件错误，反复调试，直 到系统正常运行或者找出芯片设计错误所在。本专利技术中提出方法的应用平台为基于8051核处理器的片上系统，可包含存储器 (或外部存储器接口)、时钟复位模块。图1为本基于8051核的片上系统调试方法的技术实现实施例的结构示意图。如 图1所示，本调试系统包括PC机、232电平转换电路、SOC系统三部分组成。PC机上的调试 系统通过串口经串口线连接到232电平转换电路上，完成串行通信信号(发送信号、接收信 号)的电平转换。232输出地串行通信信号与SOC系统通过发送、接收信号连接，三部分相 互协调，共同工作，完成调试工作。具体实施方案如下本专利技术中的PC机作为系统调试的上位机是完成调试的核心所在。PC机需要安装 有Keil软件，该软件提供了功能强大的在线仿真调试器Monitor-51，通过一个集成开发环 境将这些部份组合在一起。运行Monitor-51需要Pentium或以上的CPU，16MB或更多RAM、 20M以上空闲的硬盘空间、WIN98、NT、WIN2000、WINXP操作系统。同时要求PC机需要具备 串行接口。在调试过程，串行接口即是PC机与片上系统SOC连接的纽带。创建232电平转换电路的目的是由于RS232接口电平与TTL电平不兼容，所以涉 及该电平转换电路，用以完成电脑电平与SOC电平之间的相互转换。本专利技术中的片上系统SOC是以51核为控制核心的，由存储器、异步串行通信模块 组成。由51核控制的异步串行通信模块可以通过软件设置波特率、全双工/半双工通信传 统异步串行通信模块的功能。由该模块引出的发送信号引脚(Tr)、接收信号引脚(Re)分别 连接到232电平转换电路引出的接收信号引脚和发送信号引脚上，从而完成PC机与片上系 统SOC的对接。同时需要利用编程器将已经编译好的带有监控程序的运行程序下载到片上 系统中，使系统工作起来。最后，通过串口线将上位机与已经下载好程序的SOC芯片建立连接，利用Keil的 命令解析模块、51系列单片机的指令分析模块、断点处理模块、运行模块、单步运行模块对 系统进行调试。调试系统的测试目标为SOC芯片和芯片外围环境，包括目标S0C、存储器其 他设计单元。软件编写语言，可采用c语言、汇编语言或者硬件描述语言，根据调试软件的 复杂度，实现调试覆盖率大小可调。根据程序断点确定软件或硬件错误，反复调试，直到系 统正常运行。本专利技术在基于8051核的SOC调试过程，无需增加过多的管脚，利用现有的Keil集 成开发平台集成完成系统本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种基于８０５１核的片上系统的在线调试方法，以８０５１核处理器的片上系统作为应用平台，该系统包括上位机、２３２电平转换电路和片上系统，该片上系统包括８０５１核处理器、存储器或外部存储器接口、时钟复位电路和异步串行通信模块，时钟复位电路为片上系统提供时钟和复位信号；８０５１核处理器通过数据线、地址线以及读写控制引线分别与存储器或外部存储器接口、时钟复位电路和异步串行通信模块相连；上位机通过计算机串行接口、利用串行数据线连接到２３２电平转换电路上，经过２３２电平转换电路进行电平转换，其输出端连接到片上系统的串行接口上，该方法步骤如下：（一）调试系统设计：（１）片上系统的８０５１核处理器中，利用硬件设计语言根据ＲＳ２３２通信协议建立基于ＲＳ２３２串行通信协议的异步串行通信模块；（２）上位机建立Ｍｏｎｉｔｏｒ－５１集成开发环境，作为在线监控系统，安装Ｋｅｉｌ公司的Ｍｏｎｉｔｏｒ－５１系统，该开发环境包括命令解析模块、５１系列单片机的指令分析模块、断点处理模块、运行模块、单步运行模块；调试ＰＣ机串行通信接口，保证串行接口可以正常工作；（３）创建２３２电平转换电路；（４）在要下载到芯片中的程序文件添加Ｍｏｎｉｔｏｒ－５１的接口协议和系统监控程序，将片上系统上运行的程序通过编程器下载到片上存储器中；（二）调试：通过串口线将上位机与２３２转换电路连接，将２３２电平转换电路输出的串行发送信号、接收信号连接到已经下载好程序的ＳＯＣ芯片串行通信接口上，利用Ｍｏｎｉｔｏｒ－５１对系统进行调试，依靠程序断点、单步运行方法，在Ｍｏｎｉｔｏｒ－５１操作界面上观察系统测试平台结果，与设计预测的功能对比，确定软件或硬件错误，反复调试，直到系统正常运行或者找出芯片设计错误所在。...
【技术特征摘要】
一种基于8051核的片上系统的在线调试方法，以8051核处理器的片上系统作为应用平台，该系统包括上位机、232电平转换电路和片上系统，该片上系统包括8051核处理器、存储器或外部存储器接口、时钟复位电路和异步串行通信模块，时钟复位电路为片上系统提供时钟和复位信号；8051核处理器通过数据线、地址线以及读写控制引线分别与存储器或外部存储器接口、时钟复位电路和异步串行通信模块相连；上位机通过计算机串行接口、利用串行数据线连接到232电平转换电路上，经过232电平转换电路进行电平转换，其输出端连接到片上系统的串行接口上，该方法步骤如下(一)调试系统设计(1)片上系统的8051核处理器中，利用硬件设计语言根据RS232通信协议建立基于RS232串行通信协议的异步串行通信模块；(2)上位机建立Monitor 51集成开发环境，作为...
【专利技术属性】
技术研发人员：袁东风，仝红红，苗全，杨刚强，徐祥桐，黄权，
申请(专利权)人：山东大学，
类型：发明
国别省市：88[中国|济南]
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