单片机软硬件联合仿真解决方案.pdf

在嵌入式系统开发过程中，软硬件联合仿真是提高开发效率、降低开发成本的重要技术。本文介绍了一种通过特殊设计的指令集仿真器ISS实现软件调试器软件Keil uVision2和硬件语言仿真器软件Modelsim的连接，以达成软硬件同步仿真的方法。这种仿真方法允许软件工程师在硬件实际完成之前就开始调试程序，从而实现设计早期阶段的错误排查和性能优化。 在进行嵌入式系统开发时，软硬件的设计周期通常是分离的，软件的开发往往在硬件完成之后才开始，这导致了开发周期的延长和项目进度的延误。软硬件联合仿真的出现，使得软件工程师能够尽早地进行设计调试，将软件与硬件的设计同步进行，这大大缩短了整个项目的完成时间，并降低了项目因首次集成硬件和软件时出现意外而延期的风险。 在仿真系统中，通常会使用到一些专业术语和缩略词，例如BFM（总线功能模块）、PLI（Verilog编程语言接口）、TCL（工具命令语言）、ISS（CPU指令集仿真器）以及TFTP（简单文件传输协议）。这些术语描述了不同的概念和实现方式，在嵌入式系统开发中扮演着重要的角色。 本文还介绍了一个具体的例子，即MiniWeb卡的开发过程，通过软硬件联合仿真技术对硬件和软件之间的接口进行验证。MiniWeb卡是一个可以在单片机上运行的Web服务器，支持网口连接和文件系统，具备TFTP和HTTP服务功能。该卡采用51单片机作为核心处理器，并利用SST89系列CPU的ISP功能来下载目标码。 在51单片机上使用DMA（直接内存访问）控制逻辑可以大幅度提高数据处理速度。例如，使用ALTERA公司的CPLD EP240实现的DMA控制逻辑，能够在3个时钟周期内转移一个字节的数据，大大提升了51单片机的IO访问效率。此外，51单片机与网卡芯片AX88796的结合，支持100M以太网连接，可以有效地处理网络流量，减少因CPU处理速度慢导致的报文丢弃和重发。 本文强调了软硬件联合仿真在嵌入式系统开发中的优势，即在物理原型可用之前，可以通过仿真技术对硬件和软件进行测试，从而在后期物理原型测试时，保证软件可以较为顺利地运行，避免了反复调试所消耗的大量时间和资源。通过这种方法，开发人员可以在设计的早期阶段就开始测试，这样不仅缩短了开发周期，还能提前发现潜在的问题，避免项目延期。