数据采集装置、在线仿真调试系统及方法制造方法及图纸

本发明专利技术涉及数据采集装置、在线仿真调试系统及方法，该装置包括：采集控制电路，用于根据在先设置的端口数据采集参数来控制采集电路对数据的采集；采集电路，用于在所述采集控制电路控制下采集相应时间段的数据；并将采集到的数据传输至微处理单元内部随机存储器中；其中，所述采集电路包括用于选择采样端口的端口选择电路、用于选择触发端口时钟和采样时钟的时钟选择电路和用于存储微处理单元端口数据并传送至微处理单元内部随机存储器中的数据采集及传输电路。

【技术实现步骤摘要】
数据采集装置、在线仿真调试系统及方法
本专利技术涉及微处理单元或嵌入式系统仿真调试领域，特别涉及低成本简单的在线仿真调试中实现微处理单元端口的一段连续时间监控的在线仿真调试系统和方法，以及为实现监控所用到的数据采集装置。
技术介绍
在现有技术中，FPGA中的逻辑分析电路可以实现对端口数据一段时间的采集。如图1所示，为现有技术中的数据采集装置的结构框图之一。该数据采集装置的逻辑分析电路是由状态机电路、计数电路、多路选择电路、寄存器和存储电路组成，如图2所示，为现有技术中的数据采集装置中的逻辑分析电路的结构框图之二。FPGA中的逻辑分析电路主要应用在对用户的数字逻辑电路（包括端口）进行分析的领域内。该电路的规模比较大，并不适合低成本的单片机领域应用。在线仿真调试：对微处理单元或嵌入式系统的一种调试方法，微处理单元或嵌入式系统设计者通过线仿真器将程序下载到系统运行后，可以对程序进行逐步跟踪并察看数据的变化。在线仿真调试系统是用于调试微处理单元电路软硬件的调试系统，微处理单元端口调试通常是在微处理单元电路的软硬件调试过程中的一个重要的调试，当今微处理单元端口实现不但有简单的输入输出功能，而且包含支持各种通信的协议的端口如I2C、CAN接口等。现有的在线仿真系统只能监控到微处理单元端口的一个特定时刻（如断点时刻，程序结束时刻）的值。如图3所示，为现有技术中微处理单元在线仿真调试系统结构示意图，如图4所示，为现有技术中的微处理单元在线仿真调试系统实施例图。此系统包括三个部分：调试主机、在线仿真器和被调试微处理单元。调试主机上装有调试软件，用于控制和观察调试结果；在线仿真器用于连接调试主机和被调试微处理单元的硬件；被调试的微处理单元通常包含调试接口电路用于支持在线调试。端口一个特定时刻的值可以满足调试简单的输入输出端口的要求，但是对于支持各种通信的协议的端口却远远不够。因为要知道端口时序是否满足协议必须要知道端口在一段时间内的值。对于需要知道一段时间内的值的端口调试，现有的技术方案是采用示波器/逻辑分析仪等测试设备，将测试设备的探针连接到被测微处理单元的端口上，通过测试设备观察端口一段时间的值。这种情况下需要额外测试设备，增加调试成本和复杂度；另外，测试设备的使用受被测试微处理单元电路系统复杂度的影响。如果被测试微处理单元电路系统比较复杂，会出现无法将测试设备探针无法连接测试的芯片端口上的情况，使调试无法进行；还有，测试设备本身会对电路有一定的影响，例如测试探针本身有电容效应，会对微处理单元端口的时序有影响。
技术实现思路
本专利技术的目的是针对上述问题，在微处理单元芯片内部加入专门针对产品开发调试的端口数据采集电路，从而实现数据采集从单一时间点的一个数据变为一段时间内的连续数据流；结合相应的工具软件，可模拟端口的数据波形观测，一定程度上代替示波器功能。为实现上述目的，本专利技术提供了一种数据采集装置，该装置包括：采集控制电路，包括触发控制电路和数据采集时间控制电路；用于根据设置的数据采集参数来控制采集电路对数据的采集；采集电路，包括端口选择电路、时钟选择电路和数据采集及传输电路；用于在采集控制电路控制下采集选择出的时钟频率的对应端口相应时间段的数据，并将采集到的数据传输至微处理单元内部随机存储器中；其中，所述数据采集及传输电路包括寄存器、门控电路和先进先出存储器；所述寄存器的第一输入端与所述端口选择电路的输出端相连，所述寄存器的第二输入端与所述时钟选择电路的输出端相连，所述寄存器的输出端与所述先进先出存储器的第一输入端相连；所述门控电路的第一输入端与所述数据采集时间控制电路输出端相连，所述门控电路的第二输入端与所述时钟选择电路输出端相连，所述门控电路输出端与所述先进先出存储器的第二输入端相连；所述先进先出存储器的输出端把采集到的数据读入至微处理单元内部随机存储器中。可选的，在本专利技术一实施例中，所述时钟选择电路包括端口时钟选择电路和采样时钟选择电路；其中，所述端口时钟选择电路用于选择端口时钟，选择的端口时钟同时输入至触发控制电路来用于触发事件，所述端口时钟选择电路的输入为外部时钟信号；所述采样时钟选择电路的第一输入端与所述端口时钟选择电路的输出端相连；所述采样时钟选择电路的第二输入端输入系统时钟信号，所述采样时钟选择电路的输出端分别与所述寄存器的第二输入端和所述门控电路的第二输入端相连接。可选的，在本专利技术一实施例中，该装置设置于微处理单元芯片内部。可选的，在本专利技术一实施例中，所述触发控制电路输入的端口监控使能信号有效并出现触发条件时，输出采集开始信号有效；否则，采集开始也无效。可选的，在本专利技术一实施例中，所述数据采集时间控制电路输入的开始信号有效时，电路开始进行计数并输出采样有效信号；当计数值达到采样时间设定时，停止计数并设定采样有效信号无效和计数清零。为实现上述目的，本专利技术提供了一种在线仿真调试系统，包括：具有在线仿真调试系统的主机端，用于设置端口数据采集参数，显示出采集到的一段时间的微处理单元端口数据，并对仿真结果进行分析；具有数据采集装置的微处理单元，用于根据所述端口数据采集参数对指定监控端口的数据按照指定监控事件的触发通过数据采集装置进行指定监控时间段的数据采集，并将采集数据送至微处理单元内部随机存储器中；在线仿真器，连接主机端和微处理单元，用于将主机端设置的端口数据采集参数通过微处理单元内部的在线调试接口电路传送到数据采集装置中，并且将随机存储器内存储的微处理单元端口一段时间的监控数据传输至主机端上进行显示；其中，所述数据采集装置包括：采集控制电路，包括触发控制电路和数据采集时间控制电路；用于根据设置的数据采集参数来控制采集电路对数据的采集；采集电路，包括端口选择电路、时钟选择电路和数据采集及传输电路；用于在采集控制电路控制下采集选择出的时钟频率的对应端口相应时间段的数据，并将采集到的数据传输至微处理单元内部随机存储器中；其中，所述数据采集及传输电路包括寄存器、门控电路和先进先出存储器；所述寄存器的第一输入端与所述端口选择电路的输出端相连，所述寄存器的第二输入端与所述时钟选择电路的输出端相连，所述寄存器的输出端与所述先进先出存储器的第一输入端相连；所述门控电路的第一输入端与所述数据采集时间控制电路输出端相连，所述门控电路的第二输入端与所述时钟选择电路输出端相连，所述门控电路输出端与所述先进先出存储器的第二输入端相连；所述先进先出存储器的输出端把采集到的数据读入至微处理单元内部随机存储器中。可选的，在本专利技术一实施例中，所述时钟选择电路包括端口时钟选择电路和采样时钟选择电路；其中，所述端口时钟选择电路用于选择端口时钟，选择的端口时钟同时输入至触发控制电路来用于触发事件，所述端口时钟选择电路的输入为外部时钟信号；所述采样时钟选择电路的第一输入端与所述端口时钟选择电路的输出端相连；所述采样时钟选择电路的第二输入端输入系统时钟信号，所述采样时钟选择电路的输出端分别与所述寄存器的第二输入端和所述门控电路的第二输入端相连接。可选的，在本专利技术一实施例中，所述端口数据采集参数包括监控的端口、监控时钟、监控事件和监控时间。为实现上述目的，本专利技术提供了一种在线仿真调试方法，包括：设置端口数据采集参数，显示出采集到的一段连续时间的本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种数据采集装置，其特征在于，该装置包括：采集控制电路，包括触发控制电路和数据采集时间控制电路；用于根据设置的数据采集参数来控制采集电路对数据的采集；采集电路，包括端口选择电路、时钟选择电路和数据采集及传输电路；用于在采集控制电路控制下采集选择出的时钟频率的对应端口相应时间段的数据，并将采集到的数据传输至微处理单元内部随机存储器中；其中，所述数据采集及传输电路包括寄存器、门控电路和先进先出存储器；所述寄存器的第一输入端与所述端口选择电路的输出端相连，所述寄存器的第二输入端与所述时钟选择电路的输出端相连，所述寄存器的输出端与所述先进先出存储器的第一输入端相连；所述门控电路的第一输入端与所述数据采集时间控制电路输出端相连，所述门控电路的第二输入端与所述时钟选择电路输出端相连，所述门控电路输出端与所述先进先出存储器的第二输入端相连；所述先进先出存储器的输出端把采集到的数据读入至微处理单元内部随机存储器中。

【技术特征摘要】
1.一种数据采集装置，其特征在于，该装置包括：采集控制电路，包括触发控制电路和数据采集时间控制电路；用于根据设置的数据采集参数来控制采集电路对数据的采集；采集电路，包括端口选择电路、时钟选择电路和数据采集及传输电路；用于在采集控制电路控制下采集选择出的时钟频率的对应端口相应时间段的数据，并将采集到的数据传输至微处理单元内部随机存储器中；其中，所述数据采集及传输电路包括寄存器、门控电路和先进先出存储器；所述寄存器的第一输入端与所述端口选择电路的输出端相连，所述寄存器的第二输入端与所述时钟选择电路的输出端相连，所述寄存器的输出端与所述先进先出存储器的第一输入端相连；所述门控电路的第一输入端与所述数据采集时间控制电路输出端相连，所述门控电路的第二输入端与所述时钟选择电路输出端相连，所述门控电路输出端与所述先进先出存储器的第二输入端相连；所述先进先出存储器的输出端把采集到的数据读入至微处理单元内部随机存储器中。2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述时钟选择电路包括端口时钟选择电路和采样时钟选择电路；其中，所述端口时钟选择电路用于选择端口时钟，选择的端口时钟同时输入至触发控制电路来用于触发事件，所述端口时钟选择电路的输入为外部时钟信号；所述采样时钟选择电路的第一输入端与所述端口时钟选择电路的输出端相连；所述采样时钟选择电路的第二输入端输入系统时钟信号，所述采样时钟选择电路的输出端分别与所述寄存器的第二输入端和所述门控电路的第二输入端相连接。3.根据权利要求1或2所述的装置，其特征在于，该装置设置于微处理单元芯片内部。4.根据权利要求3所述的装置，其特征在于，所述触发控制电路输入的端口监控使能信号有效并出现触发条件时，输出采集开始信号有效；否则，采集开始也无效。5.根据权利要求4所述的装置，其特征在于，所述数据采集时间控制电路输入的开始信号有效时，电路开始进行计数并输出采样有效信号；当计数值达到采样时间设定时，停止计数并设定采样有效信号无效和计数清零。6.一种在线仿真调试系统，其特征在于，包括：具有在线仿真调试系统的主机端，用于设置端口数据采集参数，显示出采集到的一段时间的微处理单元端口数据，并对仿真结果进行分析；具有数据采集装置的微处理单元，用于根据所述端口数据采集参数对指定监控端口的数据按照指定监控事件的触发通过数据采集装置进行指定监控时间段的数据采集，并将采集数据送至微处理单元内部随机存储器中；在线仿真器，连接主机端和微处理单元，用于将主机端设置的端口数据采集参数通过微处理单元内部的在线调试接口电路传送到数据采集装置中，并且将随机存储器内存储的微处理单元端口一段时间的监控数据传输至主机端上进行显示；其中，所述数据采集装置包括：采集控制电路，包括触发控制电路和数据采集时间控制电路；用于根据设置的数据采集参数来控制采集电路对数据的采集；采集电路，包括端口选择电路、时钟选择电路和数据采集及传输电路；用于在采集控制电路控制下采集选择出的时钟频率的对应端口相应时间段的数据，并将采集到的数据传输至微处理单元内部随机存储器中；其中，所述数据采集及传输电路包括寄存器、门控电路和先进先出存储器；所述寄存器的第一输入端与所述端口选择电路的输出端相连，所述寄存器的第二输入端与所述时钟选择电路的输出端相连，所述寄存器的输出端与所述先进先出存储器的第一输入端相连；所述门控电路的第一输入端与所述数据采集时间控制电路输出端相连，所述门控电路的第二输入端与所述时钟选择电路输出端相连，所述门控电路输出端与所述先进先出存储器的第二输入端相连；所述先进先出存储器的输出端把采集到的数据读入至微处理单元内部随机存储器中。7.根据权利要求6所述的系统，其特征在于，所述时钟选择电路包括端口时钟选择电路和采样时钟选择电路；其中，所述端口时钟选择电路用于选择端口时钟，选择的端口时钟同时输入至触发控制电路来用于触发事件，所述端口时钟选择电路的输入为外部时钟信号；所述采样时钟选择电路的第一输入端与所述端口时钟选择电路的输出端相连；所述采样时钟选择电路的第二输入端输入系统时钟信号，所述采样时钟选择电路的输出端分别与所述寄存器的第二输入端和所述门控电路的第二输入端相连接。8.根据权利要求6或7所述的系统，其特征在于，所述端口数据采集参数包括监控的端口、监控时钟、监控事件和监控时间。9.一种在线仿真调试方法，其特征在于，包括：设置端口数据采集参数，显示出采集到的一段连续时间的微处理单元端口数据；并对仿真结果进行分析；根据所述端口数据采集参数对指定监控端口的数据按照指定监控事件的触发通过数据采集装置进行指定监控时间段的数据采集，并将采集数据送至微处理单元内部随机存储器中；将主机端设置的端口数据采集参数通过微处理单元内部的在线调试接口电路传送到数据采集装置中，并且将随机存储器内存储的微处理单元端口一段时间的监控数据传输至主机端上进行显示；其中，所述数据采集装置包括：采集控制电路，包括触发控制电路和数据采集时间控制电路；用于根据设置的数据采集参数来控制采集电路对数据的采集；采集电路，包括端口选择电路、时钟选择电路和数据采集及传输电路；用于在采集控制电路控制下采集选择出的时钟频率的对应端口相应时间段的数据，并将采集到的数据传输至微处理单元内部随机存储器中；其中，所述数据采集及传输电路包括寄存器、门控电路和先进先出存储器；所述寄存器的...

【专利技术属性】
技术研发人员：荣海涛，王建华，
申请(专利权)人：瑞萨集成电路设计北京有限公司，
类型：发明
国别省市：