一种基于FPGA的仿真器制造技术

本发明专利技术提供了一种基于FPGA的仿真器，该仿真器耦接于计算机装置与用户接口，所述仿真器包括：控制单元，设置在FPGA中，通过USB通信接收计算机装置传来的第一控制信号，并根据第一控制信号产生并输出第二控制信号；存储单元，耦接至控制单元，根据第二控制信号存储用户程序；以及仿真单元，设置在FPGA中，耦接至控制单元，用以接收控制单元传来的第二控制信号，根据第二控制信号和用户接口的输入数据产生相对应的仿真结果，并将仿真结果输出至所述用户接口。该仿真器不但继承了真实性的优点而又避免了流片风险，而且缩短了开发周期，降低了开发成本。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及仿真器，具体涉及一种基于FPGA的仿真器。
技术介绍
当前，基于MCU(微控制器)开发的产品在诸如计算器、遥控器、语音编码、家电控 制及各类玩具电路消费电子领域里已经占据绝大部分。产品的生命周期长，市场前景广阔。 但是，微控制器的开发和应用离不开基于该微控制器的仿真器。在计算器领域中，微控制器CS6088与一般的通用MCU相比，它具有结构简单，成本 低廉，功耗低等特点。CS6088是一款专用于计算器开发的伪指令MCU，程序存储器地址宽度 12bit，有效地址空间为OxOOO-OxBFF，它没有通常MCU都有的自动递增的程序指针寄存器， 而是通过每条指令中的操作数给出下条指令的地址信息，共有6种寻址方式(CS6088的寻 址方式是指指令地址信息的模式，而非通常MCU中对数据RAM的寻址)a)全地址直接寻址该寻址方式12bit地址全部由指令操作数给出。b)全地址间接寻址该寻址方式的AD<9:6>这4位地址由寄存器数据给出，其余8 位地址在指令操作数中。c)高位固定全地址寻址该寻址方式的AD<9:6>4位地址固定为全1，由指令操作 数给出其余Sbit地址。d)页内地址寻址该寻址方式由指令操作数给出低6bit地址，高6bit地址不变。 这是最常用的寻址方式。e)按键扫描寻址该寻址方式用于WTK指令，高6bit地址不变，低6bit地址由指 令操作数和按键扫描结果共同决定。f)条件跳转寻址该寻址方式用于条件跳转指令，高6bit地址不变，低6bit地址 由指令操作数和和累加器输出的c/ζ标志共同决定(其中减法指令c/ζ同时判断，加法指 令只判断C)。由此可以看到，CS6088的每条指令实际上都带跳转功能，但除了全地址直接寻址 模式，指令中并不直接给出所有地址数据，每种寻址模式对地址都有不同的限制，指令不能 象通常MCU指令那样简单的顺序排放，给编程工作带来很大困难，地址的规划分配繁琐而 易错，程序的更改牵一发动全身，极为不便。目前没有现成的开发工具可以用于该芯片软件 的开发，因此设计一款CS6088专用仿真工具成为当务之急。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题是提供一种基于FPGA的仿真器，通过FPGA芯片来模拟 Bond out MCU并实现微控制芯片CS6088的仿真功能。该仿真器继承了真实性的优点而又 避免了流片风险，缩短了开发周期，降低了开发成本。为解决上述技术问题，本专利技术提供的一种基于FPGA的仿真器，所述仿真器耦接于 计算机装置与用户接口，所述仿真器包括控制单元，设置在FPGA中，通过USB通信接收所述计算机装置传来的第一控制信号，并根据所述第一控制信号产生并输出第二控制信号； 存储单元，耦接至所述控制单元，根据所述第二控制信号存储用户程序；以及仿真单元，设 置在FPGA中，耦接至所述控制单元，用以接收所述第二控制信号，根据所述第二控制信号 和所述用户接口的输入数据产生相对应的仿真结果，并将所述仿真结果输出至所述用户接进一步地，所述仿真单元装有芯片CS6088的仿真网表，实现针对芯片CS6088的仿 真功能。所述仿真单元具有实现FIFO的功能结构。所述存储单元包括Flash单元和SRAM 单元两部分。当所述仿真器处于仿真阶段时，所述第二控制信号控制所述用户程序存入所 述SRAM单元；当用户希望所述仿真器进行脱机运行时，所述第二控制信号控制所述用户程 序存入所述Flash单元。当所述控制单元检测到与所述计算机装置分离时，所述仿真器复 位并运行所述Flash中的所述用户程序；当所述控制单元检测到与所述计算机装置正常连 接时，结束脱机运行。所述用户接口包括键盘和IXD。所述输入数据由用户控制键盘的输入 产生。所述LCD接收并显示所述仿真结果。本专利技术的一种基于FPGA的仿真器有以下有益的效果1)使用USB通信，速度更快；2) 一般通用MCU的I/O端口超过50个时，需要在仿真器设计中需要加入端口扩 展电路，本仿真器的控制芯片使用FPGA设计，针对仿真器控制的特点，设计了 100多个控制 I/O端口，无需另外加端口扩展，外围电路极其简单，增加了电路工作可靠性；3)本仿真平台使用FPGA芯片来模拟Bond out MCU，继承了真实性的优点而又避 免了流片风险，缩短了开发周期，降低了开发成本；4)针对CS6088指令特点开发的编译器，实现灵活的地址分配，简化用户编程工作。附图说明图1本实施例中提供的一种基于FPGA的仿真器的示意图。图2本实施例中提供的一种基于FPGA的仿真器的硬件功能结构。具体实施例方式为使本专利技术的目的、技术方案和优点更加清楚，下面结合附图对本专利技术作进一步 的详细描述。本实施例提供了一种基于FPGA的仿真器，如图1所示，包括计算机装置1、仿真器 2、存储单元3和用户接口 4。仿真器2包括控制单元21，设置在FPGA中，通过USB通信接 收计算机装置1传来的第一控制信号，并根据第一控制信号产生并输出第二控制信号；存 储单元3，耦接至控制单元21，根据第二控制信号存储用户程序；以及仿真单元22，设置在 FPGA中，耦接至控制单元21，用以接收控制单元21传来的第二控制信号，根据第二控制信 号和用户接口 4的输入数据产生相对应的仿真结果，并将仿真结果输出至用户接口 4。本实施例的仿真器属于bond-out MCU，所谓的bond-out MCU是指芯片设计公司为 实现其商用MCU的仿真功能，将内部的数据，地址及控制总线连接到芯片封装的管脚上，使 得外部仿真逻辑可以监视和控制MCU内部的状态。bond-out MCU内部具有特殊的配合仿真的时序。当进入仿真状态后，可以冻结内部的时序运行，可以查询、修改在静止时单片机内 部的资源。进一步地，本实施例的仿真器基于FPGA开发出来的，该FPGA的开发涉及到应用软 件和底层软件以及硬件的开发，对于应用软件，采用VC平台全面正向开发，整个软件最终 以安装版的方式向用户提供，用户可以在此软件上，编辑、编译自己的源程序。此外，针对 CS6088芯片特点，自定义了 ADDR伪指令以便分支程序编写，编译软件对用户程序经过六次 遍历处理，根据地址定义伪指令和指令寻址方式自动为用户程序分配地址，大大简化了编 程工作。如图2所示，本实施例所提供的仿真器2的硬件由控制板和仿真板两块板组成，用 两个双排针插座连接，外观简捷。仿真板的核心是一片装入CS6088仿真网表的FPGA，除了 实现CS6088功能还增加了 FIFO设计，用于仿真过程中的程序跟踪功能；控制板的核心也是 一片FPGA，装载为仿真控制专门开发的MCU软核，其作用相当于MCU芯片，使用FPGA的好处 是控制管脚多，因为仿真芯片的控制管脚(包括地址、数据总线以及内部控制信号引脚)多 达上百个，如果使用普通MCU，势必要增加端口扩展电路，增加电路复杂度和开发成本。除了 FPGA，主控板上还有两片16位并行SRAM用于装载用户程序和设置断点。为实现脱机运行 功能，主控板上还安装了两片16位并行FLASH，用户程序仿真通过后可以直接写入FLASH， 然后脱离PC控制独立运行，进行最终的用户DEMO板系统验证。与一般单片机仿真器相比， 本实施例所提供的仿真器2具有针对功能全面的应本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于ＦＰＧＡ的仿真器，所述仿真器耦接于计算机装置与用户接口，其特征在于，所述仿真器包括：控制单元，设置在ＦＰＧＡ中，通过ＵＳＢ通信接收所述计算机装置传来的第一控制信号，并根据所述第一控制信号产生并输出第二控制信号；存储单元，耦接至所述控制单元，根据所述第二控制信号存储用户程序；以及仿真单元，设置在ＦＰＧＡ中，耦接至所述控制单元，用以接收所述第二控制信号，根据所述第二控制信号和所述用户接口的输入数据产生相对应的仿真结果，并将所述仿真结果输出至所述用户接口。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：顾晓红，
申请(专利权)人：无锡华润矽科微电子有限公司，
类型：发明
国别省市：32