01概 述

8051 IP調(diào)試器是一種對(duì)基于8051指令系統(tǒng)的IP核進(jìn)行調(diào)試的軟硬件結(jié)合工具，需要與集成開發(fā)環(huán)境(IDE)結(jié)合使用。

調(diào)試器可加速開發(fā)者查找和修復(fù)程序錯(cuò)誤，允許開發(fā)者單步執(zhí)行代碼、設(shè)置斷點(diǎn)、查看變量和寄存器的值，以及修改內(nèi)存內(nèi)容，分析程序執(zhí)行流程，提高MCU程序開發(fā)效率。

晶華微8051 IP核芯片，是基于S8051XC3 IP核進(jìn)行設(shè)計(jì)的，因此本技術(shù)文章基于S8051XC3 IP核進(jìn)行調(diào)試器原理講解。

下圖是晶華微基于8051指令系統(tǒng)的IP核，設(shè)計(jì)的SD8Link調(diào)試器實(shí)物圖，后續(xù)將以SD8Link調(diào)試器展開講解8051 IP調(diào)試器設(shè)計(jì)方案。

圖1 SD8Link調(diào)試器實(shí)物圖

02SD8Link調(diào)試器原理

首先調(diào)試器接收IDE編譯生成的可執(zhí)行文件(例如：HEX文件)，通過(guò)JTAG和OneWire接口，將程序燒錄到8051IP核的Flash空間內(nèi)或是RAM空間。待IDE進(jìn)入DEBUG模式后，可進(jìn)行復(fù)位、全速、單步、停止、設(shè)置斷點(diǎn)、查看變量和寄存器的值，進(jìn)而調(diào)試程序，分析程序執(zhí)行流程，查找和修改程序錯(cuò)誤。

調(diào)試模塊的功能由數(shù)據(jù)寄存器(DREG)、指令寄存器(IREG)、硬件斷點(diǎn)寄存器(HWBP)等寄存器控制，這些寄存器可以通過(guò)JTAG或OneWire接口進(jìn)行讀寫。

數(shù)據(jù)寄存器(DREG)，由讀寫2個(gè)寄存器組成，對(duì)CPU狀態(tài)進(jìn)行讀寫控制

寫

讀

數(shù)據(jù)寄存器(DREG)數(shù)據(jù)位說(shuō)明

表1 DREG數(shù)據(jù)位說(shuō)明

指令寄存器(IREG)，JTAG和OneWire接口對(duì)應(yīng)不同的指令

表2 JTAG指令寄存器

表3 OneWire接口命令

SD8Link采用JTAG與芯片通訊說(shuō)明

芯片JTAG采用TMS/TCK/TDI/TDO四線進(jìn)行通訊，TAP狀態(tài)機(jī)控制流程如下圖所示，以“TMS”信號(hào)作為輸入控制。

圖2 JTAG狀態(tài)機(jī)控制流程

上圖2右半部分流程用于選擇“表1 JTAG指令寄存器”的寄存器，作為左半部分流程操作的寄存器，例如下圖是寫DREG寄存器時(shí)的完整時(shí)序圖。

圖3 JTAG寫DREG寄存器時(shí)序圖

SD8Link采用OneWire與芯片通訊說(shuō)明

根據(jù)“表2 OneWire接口命令”，按照下圖傳輸一幀數(shù)據(jù)的一般數(shù)據(jù)格式進(jìn)行讀寫操作，對(duì)于主機(jī)數(shù)據(jù)或從機(jī)應(yīng)答數(shù)據(jù)字節(jié)長(zhǎng)度為0的操作，對(duì)應(yīng)數(shù)據(jù)格式中不存在Data數(shù)據(jù)。

圖4 OneWire數(shù)據(jù)格式

03SD8Link調(diào)試器程序流程圖

圖5 調(diào)試器程序流程圖

04SD8Link調(diào)試器性能特點(diǎn)

支持多種芯片調(diào)試，例如SD81F233、SD82F354、SD82F466、SD82P253等等；

支持使用Keil實(shí)現(xiàn)固件在線升級(jí)功能，可擴(kuò)展兼容更多8051 IP設(shè)計(jì)的IC；

支持JTAG和OneWire(單線異步)兩種接口模式，方便客戶設(shè)計(jì)選擇使用；

支持設(shè)置斷點(diǎn)、單步執(zhí)行、變量查看、存儲(chǔ)器讀寫等多種調(diào)試功能；

支持調(diào)試器提供3.3V電源輸出，500mA帶負(fù)載能力。

05SD8Link調(diào)試器電路框圖

圖6 調(diào)試器電路框圖