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基于SOC嵌入式处理器调试系统的开发与研究

作　者: 刘慧
导　师: 朱勇
学　校: 武汉纺织大学
专　业: 计算机应用技术
关键词: SOC 调试 ASIP 嵌入式系统硬件描述语言
分类号: TP368.1
类　型: 硕士论文
年　份: 2013年
下　载: 31次
引　用: 0次
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内容摘要

随着片上系统（SOC）技术的不断发展以及嵌入式系统对处理器处理能力的要求不断提到。32位处理器IP核已经广泛用于SOC及SOPC（硬件可配置SOC）的设计与开发当中，在众多的嵌入式处理器中，专用指令集处理器(ASIP，application Specific in-struction processor)设计是多年来嵌入式系统研究的热点，因为融合了许多先进微处理器设计方法和技术，并可以在满足功能的同时缩短嵌入式微处理的研发时间。但是采用ASIP设计出来的嵌入式系统的复杂度与开发设计难度也会随之不断的增加，这对嵌入式系统的设计与开发提出了新的要求，所以调试在ASIP的开发中就越来越重要了，随着OCD（On Chip Debugging:在芯片调试）调试方式与SOC技术的出现，完全改变了传统的“仿真器加编程器”的调试方法，通过这种方式可以提高整体调试的效率。本文首先以Openrisc CPU作为嵌入式处理器的研究模型，在这个CPU基础上添加外围接口设计出一个SOC最小系统并在深入研究SOC设计理念和JTAG调试原理后，采用软硬件协同设计方法，充分利用SOC的可重用性与FPGA的可编程性，在SOC系统中利用片上总线技术加入了自己编写的针对SOC嵌入式处理器调试接口的IP core,通过这个IP core可以方便的进行嵌入式处理器的调试以及嵌入式软件的调试。通过采用这种调试方式达到调试SOC硬件也可以调试嵌入式软件的目的。同时在Linux系统中针对ASIP进行Linux系统移植并采用JTAG方式进行系统的下载。

全文目录

摘要  4-5
ABSTRACT  5-8
1 绪论  8-12
  1.1 选题背景及意义  8-9
  1.2 国内外研究现状与发展趋势  9-10
  1.3 课题研究内容  10
  1.4 论文组织结构  10-12
2 SOC基本原理  12-17
  2.1 SOC发展中的关键技术  12-13
  2.2 FPGA技术特点  13-16
    2.2.1 FPGA技术的优势  14-15
    2.2.2 FPGA设计流程  15-16
    2.2.3 FPGA常用开发工具  16
  2.3 本章小结  16-17
3 SOC系统设计  17-38
  3.1 OR1200处理器  18-25
    3.1.1 OR1200处理器的特点  18-19
    3.1.2 OR1200处理器的指令集  19-20
    3.1.3 OR1200处理器流水线功能的实现  20-22
    3.1.4 OR1200处理器的结构  22-25
  3.2 WISHBONE总线  25-29
    3.2.1 Wishbone互联类型  25-28
    3.2.2 Wishbone总线接口信号  28
    3.2.3 Wishbone总线接口仿真验证  28-29
  3.3 GPIO控制器模块  29-32
    3.3.1 GPIO控制器介绍  30-31
    3.3.2 GPIO寄存器定义及综合  31-32
  3.4 UART控制器模块  32-35
    3.4.1 UART16550控制器  33-34
    3.4.2 UART16550接口仿真验证  34-35
  3.5 OR1200最小系统  35-37
  3.6 本章小结  37-38
4 调试系统的实现  38-64
  4.1 JTAG原理和标准  38-46
    4.1.1 JTAG简介  38
    4.1.2 基本单元  38-39
    4.1.3 JTAG总体结构  39-40
    4.1.4 TAP状态机  40-43
    4.1.5 JTAG控制器的应用  43-46
  4.2 调试接口设计  46-59
    4.2.1 调试模块设计  47-52
    4.2.2 调试模块命令  52-55
    4.2.3 调试模块集成及仿真  55-59
  4.3 USB接口模块  59-63
    4.3.1 USB的特点  59-60
    4.3.2 USB控制芯片的选择  60-61
    4.3.3 USB芯片内部结构  61-63
  4.4 本章小结  63-64
5 软硬件开发环境  64-76
  5.1 硬件环境  64-69
    5.1.1 FPGA选型  64-65
    5.1.2 接口转换模块设计  65-69
  5.2 软件环境  69-72
    5.2.1 交叉编译环境的建立  69-72
  5.3 LINUX系统移植  72-75
  5.4 本章小结  75-76
6 总结与展望  76-77
  6.1 总结  76
  6.2 展望  76-77
致谢  77-78
参考文献  78-82
附录  82-88

基于SOC嵌入式处理器调试系统的开发与研究

内容摘要

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