仿真器文档.doc

1、仿 真 器 是 用 以 实 现 硬 件 仿 真 的 硬 件 。 仿 真 器 可 以 实 现 替 代 单 片 机 对 程 序 的运 行 进 行 控 制 ， 例 如 单 步 ， 全 速 ， 查 看 资 源 断 点 等 。 尽 管 软 件 仿 真 具 有 无需 搭 建 硬 件 电 路 就 可 以 对 程 序 进 行 验 证 的 优 点 ， 但 无 法 完 全 反 映 真 实 硬 件 的运 行 状 况 ， 因 此 还 要 通 过 硬 件 仿 真 来 完 成 最 终 的 设 计 。 目 前 的 开 发 过 程 中硬 件 仿 真 是 必 需 的 。 使 用 仿 真 器 开 发 的 问 题仿 真 器 的 可

2、 靠 性 非 常 依 赖 于 其 设 计 者 的 水 平 。 随 着 电 子 设 备 的 复 杂 化 ，仿 真 器 的 用 户 越 来 越 难 以 辨 别 开 发 所 遇 到 的 问 题 出 于 何 处 。 而 基 于 对 仿 真 器的 信 赖 ， 用 户 将 首 先 怀 疑 问 题 出 自 自 身 的 设 计 之 中 。 如 果 用 户 在 耗 费 大 量 精力 后 最 终 发 现 问 题 来 自 仿 真 器 ， 那 么 该 用 户 可 能 会 对 所 有 仿 真 器 失 去 信 任 而放 弃 使 用 。 部 分 用 户 认 为 仿 真 器 不 可 靠 ， 在 开 发 中 很 少 或 不 使

3、 用 仿 真 器 。 他 们 使 用以 下 方 式 进 行 开 发 ： 1. 根 据 自 己 的 设 计 建 立 一 个 符 合 要 求 的 硬 件 平 台 。 如 果 该 平 台 涉 及 的程 序 比 较 复 杂 。 还 要 搭 建 一 个 人 机 交 流 的 通 道 人 机 交 流 通 道 可 能 是 一 个 简 单的 发 光 二 极 管 、 蜂 鸣 器 ， 复 杂 的 可 能 是 串 口 通 讯 口 LCD 显 示 屏 。 2. 写 一 个 最 简 单 的 程 序 例 ， 比 如 让 发 光 二 极 管 连 续 闪 烁 。 程 序 编 译 后烧 写 到 单 片 机 芯 片 中 ， 验 证

4、 硬 件 平 台 是 否 工 作 正 常 。 3. 硬 件 平 台 正 常 工 作 后 编 写 系 统 最 低 层 的 驱 动 程 序 ， 每 次 程 序 更 改 后都 重 新 烧 写 单 片 机 芯 片 验 证 。 如 果 在 程 序 验 证 中 遇 到 问 题 ， 则 在 程 序 中 加 入一 些 调 试 手 段 ， 如 通 过 串 口 发 送 一 些 信 息 到 PC 端 的 超 级 终 端 上 ， 用 于 了 解程 序 的 运 行 情 况 。 4. 系 统 低 层 驱 动 程 序 完 成 后 再 编 写 用 户 框 架 程 序 。 由 于 这 部 分 已 经 不涉 及 到 硬 件 ，

5、所 以 程 序 中 的 问 题 用 户 一 般 能 够 发 现 。 然 而 对 于 复 杂 的 情 形 ， 这 样 的 硬 件 平 台 实 际 上 已 经 具 备 了 仿 真 器 的 功 能 ，并 发 挥 了 仿 真 器 的 作 用 。 仿 真 器 产 品 的 服 务 问 题用 户 使 用 仿 真 器 来 开 发 产 品 的 过 程 中 ， 可 能 会 遇 到 仿 真 器 、 产 品 本 身 、用 户 系 统 的 问 题 ， 并 求 助 于 仿 真 器 生 产 厂 商 。 如 果 仿 真 器 的 生 产 厂 商 只 专 注于 仿 真 器 的 设 计 ， 而 不 熟 悉 单 片 机 应 用 ，

6、则 可 能 无 法 对 用 户 提 出 的 问 题 不 能作 出 正 确 的 判 断 。 反 之 ， 既 熟 悉 仿 真 器 的 使 用 ， 又 有 丰 富 单 片 机 开 发 经 验 的仿 真 器 厂 商 则 有 能 力 给 与 用 户 技 术 支 持 ， 并 协 助 用 户 快 速 地 找 出 问 题 。 仿 真 器 原 理仿 真 器 内 部 的 P 口 等 硬 件 资 源 和 51 系 列 单 片 机 基 本 是 完 全 兼 容 的 。 仿真 主 控 程 序 被 存 储 在 仿 真 器 芯 片 特 殊 的 指 定 空 间 内 ， 有 一 段 特 殊 的 地 址 段 用来 存 储 仿 真

7、主 控 程 序 ， 仿 真 主 控 程 序 就 象 一 台 电 脑 的 操 作 系 统 一 样 控 制 仿真 器 的 正 确 运 转 。 仿 真 器 和 电 脑 上 的 上 位 机 软 件 （ 即 KEIL） 是 通 过 串 口 相连 的 ， 通 过 仿 真 器 芯 片 的 RXD 和 TXD 负 责 接 收 电 脑 主 机 发 来 的 控 制 数 据 ，TXD 负 责 给 电 脑 主 机 发 送 反 馈 信 息 。 控 制 指 令 由 KEIL 发 出 ， 由 仿 真 器 内 部的 仿 真 主 控 程 序 负 责 执 行 接 收 到 的 数 据 ， 并 且 进 行 正 确 的 处 理 。 进

8、 而 驱 动 相应 的 硬 件 工 作 ， 这 其 中 也 包 括 把 接 收 到 的 BIN 或 者 其 它 格 式 的 程 序 存 放 到仿 真 器 芯 片 内 部 用 来 存 储 可 执 行 程 序 的 存 储 单 元 （ 这 个 过 程 和 把 程 序 烧 写到 51 芯 片 里 面 是 类 似 的 ， 只 是 仿 真 器 的 擦 写 是 以 覆 盖 形 式 来 做 的 ） ， 这 样就 实 现 了 类 似 编 程 器 反 复 烧 写 来 试 验 的 功 能 ！ 不 同 的 是 通 过 仿 真 主 控 程 序可 以 做 到 让 这 些 目 标 程 序 做 特 定 的 运 行 ， 比 如

9、 单 步 、 指 定 断 点 、 指 定 地 址 等 ，并 且 通 过 KEIL 可 时 时 观 察 到 单 片 机 内 部 各 个 存 储 单 元 的 状 态 。 仿 真 器 和 电脑 主 机 联 机 后 就 象 是 两 个 精 密 的 齿 轮 相 互 咬 合 的 关 系 ， 一 量 强 行 中 断 这 种 联系 （ 比 如 强 行 给 仿 真 器 手 动 复 位 或 都 拨 支 联 机 线 等 ） ， 电 脑 就 会 提 示 联 机 出现 问 题 ， 这 也 体 现 了 硬 件 仿 真 的 特 性 ， 即 “所 见 即 所 得 “。 这 些 都 是 编 程 器无 法 做 到 的 。 这 些

10、 给 调 试 、 修 改 、 以 及 生 成 最 终 程 序 创 造 了 比 较 有 力 的 保 证 ，从 而 实 现 较 高 的 效 率 。 为 什 么 要 使 用 仿 真 器1.1 仿 真 的 概 念 :-仿 真 的 概 念 其 实 使 用 非 常 广 ， 最 终 的 含 义 就 是 使 用 可 控 的 手 段 来 模仿 真 实 的 情 况 。 -在 嵌 入 式 系 统 的 设 计 中 ， 仿 真 应 用 的 范 围 主 要 集 中 在 对 程 序 的 仿 真上 。 例 如 ， 在 单 片 机 的 开 发 过 程 中 ， 程 序 的 设 计 是 最 为 重 要 的 但 也 是 难 度 最大

11、 的 一 种 最 简 单 和 原 始 的 开 发 流 程 是 ： 编 写 程 序 烧 写 芯 片 验 证 功 能 ， 这 种 方法 对 于 简 单 的 小 系 统 是 可 以 对 付 的 ， 但 在 大 系 统 中 使 用 这 种 方 法 则 是 完 全 不可 能 的 。 1.2 仿 真 的 种 类 :-软 件 仿 真 ： 这 种 方 法 主 要 是 使 用 计 算 机 软 件 来 模 拟 运 行 ， 实 际 的 单片 机 运 行 因 此 仿 真 与 硬 件 无 关 的 系 统 具 有 一 定 的 优 点 。 用 户 不 需 要 搭 建 硬 件电 路 就 可 以 对 程 序 进 行 验 证 ，

12、 特 别 适 合 于 偏 重 算 法 的 程 序 。 软 件 仿 真 的 缺 点是 无 法 完 全 仿 真 与 硬 件 相 关 的 部 分 ， 因 此 最 终 还 要 通 过 硬 件 仿 真 来 完 成 最 终的 设 计 。 -硬 件 仿 真 ： 使 用 附 加 的 硬 件 来 替 代 用 户 系 统 的 单 片 机 并 完 成 单 片 机全 部 或 大 部 分 的 功 能 。 使 用 了 附 加 硬 件 后 用 户 就 可 以 对 程 序 的 运 行 进 行 控 制 ，例 如 单 步 ， 全 速 ， 查 看 资 源 断 点 等 。 硬 件 仿 真 是 开 发 过 程 中 所 必 须 的 。

13、1.3 为 什 么 要 使 用 仿 真 器 ?-在 与 一 些 有 经 验 的 工 程 师 交 谈 中 ， 我 们 会 发 现 有 相 当 一 部 分 工 程 师在 开 发 中 不 使 用 或 很 少 仿 真 器 。 向 他 们 询 问 ， 原 因 得 到 的 回 答 是 “仿 真 器 不可 靠 “但 是 他 们 是 如 何 解 决 程 序 开 发 中 遇 到 的 问 题 呢 ？ 通 过 深 入 的 交 流 才 明白 他 们 是 按 照 这 样 的 方 法 来 开 发 程 序 的 ： -(1) 根 据 自 己 的 设 计 建 立 一 个 符 合 要 求 的 硬 件 平 台 ， 如 果 该 平

14、台 涉及 的 程 序 比 较 复 杂 。 还 要 搭 建 一 个 人 机 交 流 的 通 道 人 机 交 流 通 道 可 能 是 一 个简 单 的 发 光 二 极 ， 管 蜂 鸣 器 ， 复 杂 的 可 能 是 串 口 通 讯 口 LCD 显 示 屏 。 -(2) 写 一 个 最 简 单 的 程 序 例 ， 如 只 是 将 发 光 二 极 管 连 续 的 闪 烁 。 程序 编 译 后 烧 写 到 单 片 机 芯 片 中 ， 验 证 硬 件 平 台 是 否 工 作 正 常 。 -(3) 硬 件 平 台 正 常 工 作 后 编 写 系 统 最 低 层 的 驱 动 程 序 ， 每 次 程 序 更改

15、后 都 重 新 烧 写 单 片 机 芯 片 验 证 。 如 果 在 程 序 验 证 中 遇 到 问 题 ， 则 可 能 在 程序 中 加 入 一 些 调 试 手 段 。 例 如 通 过 串 口 发 送 一 些 信 息 到 PC 端 的 超 级 终 端上 ， 用 于 了 解 程 序 的 运 行 情 况 。 -(4) 系 统 低 层 驱 动 程 序 完 成 后 再 编 写 用 户 框 架 程 序 ， 由 于 这 部 分 已经 不 涉 及 到 硬 件 部 分 ， 所 以 程 序 中 的 问 题 用 户 一 般 能 够 发 现 。 -但 是 更 多 的 调 查 表 明 ， 使 用 以 上 方 法 的

16、工 程 师 总 的 看 来 所 设 计 的 程序 不 是 很 庞 大 或 很 复 杂 。 因 为 在 做 简 单 的 项 目 时 ， 我 们 可 以 通 过 一 个 发 光 二极 管 就 可 以 表 达 出 内 部 的 信 息 ： 如 果 程 序 复 杂 ， 可 能 需 要 更 多 的 信 息 来 表 示内 部 的 状 态 ， 这 样 可 能 就 需 要 串 口 协 助 调 试 ： 如 果 程 序 更 复 杂 ， 硬 件 更 多 ，实 时 性 更 强 ， 那 工 程 师 就 要 更 多 的 增 强 调 试 手 段 ， 串 口 可 能 就 不 能 满 足 了 ，需 要 类 似 于 断 点 的 功

17、 能 ， 因 为 我 想 知 道 在 某 一 个 时 刻 单 片 机 内 部 的 状 态 究 竟是 怎 样 ？ -如 果 用 户 程 序 的 修 改 非 常 频 繁 ， 可 能 一 次 又 一 次 地 的 烧 写 芯 片 占 用的 时 间 就 很 多 ， 这 时 用 户 就 会 想 能 下 载 程 序 并 运 行 的 装 置 。 -到 这 里 ， 您 会 看 到 ， 随 着 用 户 要 求 的 越 来 越 高 ， 调 试 装 置 已 经 越 来越 象 一 个 通 用 的 仿 真 器 了 。 因 此 我 们 的 建 议 是 ： 不 要 回 避 使 用 仿 真 器 因 为 使用 仿 真 器 能 提

18、 高 您 的 开 发 速 度 。 -但 是 不 能 否 认 的 是 ， 用 户 回 避 使 用 仿 真 器 也 是 有 原 因 的 。 因 为 仿 真器 也 是 一 种 电 子 装 置 ， 非 常 依 赖 于 设 计 者 的 水 平 。 如 果 一 个 仿 真 器 设 计 者 的水 平 有 欠 缺 ， 那 将 给 仿 真 器 的 使 用 者 带 来 很 大 的 问 题 。 因 为 仿 真 器 的 使 用 者将 分 不 清 楚 究 竟 是 程 序 的 问 题 还 是 出 在 那 里 。 随 着 电 子 设 备 的 复 杂 化 ， 设 计工 程 师 面 临 前 所 未 有 的 压 力 。 您 可

19、以 想 象 ， 用 户 发 现 了 程 序 中 有 一 个 问 题 ，首 先 怀 疑 是 自 己 系 统 中 的 问 题 ， 可 能 是 软 件 方 面 也 可 能 是 硬 件 方 面 。 因 为 用户 系 统 处 于 开 发 阶 段 ， 用 户 基 本 上 不 会 怀 疑 仿 真 器 。 在 这 种 情 况 下 ， 用 户 将耗 费 很 大 的 精 力 在 自 己 的 系 统 中 寻 找 并 不 存 在 的 问 题 。 如 果 用 户 最 终 发 现 问题 来 源 于 仿 真 器 ， 并 通 过 烧 写 芯 片 验 证 确 ， 实 如 此 那 这 个 仿 真 器 用 户 以 后 可能 会 逐 渐 放 弃 使 用 仿 真 器 。 -用 户 放 弃 使 用 仿 真 器 ， 对 用 户 的 影 响 是 巨 大 的 。 因 为 放 弃 使 用 一 个设 计 不 完 善 的 仿 真 器 ， 也 放 弃 了 使 用 其 它 设 计 完 善 的 仿 真 器 ， 关 键 是 放 弃 了合 理 的 开 发 方 法 。 因 此 我 们 的 建 议 是 ： 不 要 回 避 使 用 仿 真 器 但 要 挑 选 好 的 仿真 器 。