[發明專利]帶特殊功能寄存器斷點的增強型微處理器片上動態跟蹤方法

無效

• 申請號: 200710046534.8
• 申請日: 2007-09-27
• 公開（公告）號: CN101178685A
• 公開（公告）日: 2008-05-14
• 發明（設計）人: 胡越黎;張科新;冉峰;宣祥光;吳頻;陳應植
• 申請（專利權）人: 上海大學;上海飛樂股份有限公司;上海滬工汽車電器有限公司
• 主分類號: G06F11/36
• 分類號: G06F11/36
• 代理公司: 上海上大專利事務所
• 代理人: 何文欣

技術領域

本發明涉及一種帶特殊功能寄存器斷點的增強型微處理器片上動態跟蹤方法，支持在線調試功能，包括單步調試，地址斷點和SFR特殊功能寄存器斷點的設置和檢測，以及微處理器內部寄存器的查看和修改等。可應用于8051系列的單片微處理器，也可應用于其他微處理器、微處理器領域。

背景技術

動態跟蹤(Dynamic?Trace)是指實時地記錄程序運行的軌跡信息，并把這些信息通過某種手段傳送到外部的調試工具進行分析和調試的過程。在大多數的邏輯分析儀和在線仿真器等設備中，都有用于動態跟蹤處理器運行軌跡的跟蹤部件，用來監測處理器的各種內部信息，這樣調試者就可以方便地檢測程序執行流程、查找程序錯誤、重構程序運行軌跡等。

摩托羅拉公司最早認識到OCD技術這個發展趨勢，并率先在683xx和68HC16處理器上創造了BDM調試接口。而MIPS、Intel、IBM和ARM等實現了基于JTAG標準的串行調試接口。盡管BDM和JTAG調試接口這兩者在實現的細節上相差很遠，但是從用戶的角度看，它們提供相似的調試功能。由于JTAG是IEEE的國際標準，當前絕大多數CPU廠商都用它來實現處理器的片上調試邏輯。現有的片上調試技術依賴于特定結構的實現，對處理器核改動較大，需占用較多資源，實現起來不夠方便；同時現有的片上調試技術一般只能實現程序地址斷點和單步執行等調試功能，而特殊功能寄存器(SFR-special?functionregister)是微處理器的重要組成部分，在微處理器中起著重要的作用，實時了解特殊功能寄存器的運行狀態對于用戶來說十分重要，所以實現SFR斷點十分必要。

發明內容

本發明的目的在于提供一種帶SFR斷點功能的增強型微處理器的片上動態跟蹤方法。通過一個集成在微處理器內部的獨立的帶有SFR斷點功能的增強型片上調試模塊(Enhanced?OCD?module?with?SFR?Breakpoint?Function：E-OCD-SFR-B)，可以將程序執行過程中調試者關心的一些位置或SFR設置為斷點(breakpoint)，并對這些位置的信息進行跟蹤、記錄和實時地輸出，以實現動態跟蹤的目的。而且整個過程不需要專門的跟蹤緩沖單元，只需少量的寄存器就能滿足數據的暫存要求。并通過添加外部調試使能信號實現調試和正常運行狀態的切換。

為達到上述目的，本發明的構思如下：

構建一個集成在處理器內部的帶有SFR斷點功能的增強型片上調試模塊(EnhancedOCD?module?with?SFR?Breakpoint?Function：E-OCD-SFR-B)，通過這個模塊將程序執行過程中的某些位置或SFR標記為觀察點。E-OCD-SFR-B通過外部的調試使能信號(DBG_enable)的設置，可以實現調試模式和正常工作模式的自由切換。調試使能信號(DBG_enable)保持低電平，正常在工作模式下，E-OCD-SFR-B不干預處理器的工作；調試使能信號(DBG_enable)變為高電平，允許進行調試，調試模式又可以分為地址比較模式和SFR斷點模式。1)地址比較模式：在程序執行的過程中，將每條指令的地址與斷點寄存器(breakpoint?register)值進行比較來檢測觀察點。如果有觀察點被檢測到，則輸出符合信號到時鐘模塊，系統時鐘(clk)暫停，從而達到暫停微處理器運行的目的，調試時鐘(DBG_clk)開始運行，此時將預先設定選擇好的內部寄存器的信息輸出到指定的輸出寄存器(desired_SFR)中。若數據輸出完畢，則設置外部調試使能信號為低電平，恢復程序的執行。2)SFR斷點模式：選擇特定的SFR，程序運行過程中，將此SFR中的值與斷點寄存器值進行比較。如果有觀察點被檢測到，則輸出符合信號到時鐘模塊，系統時鐘(clk)暫停，從而達到暫停微處理器運行的目的，調試時鐘(DBG_clk)開始運行，此時將預先設定選擇好的內部寄存器的信息輸出到指定的輸出寄存器(desired_SFR)中。若數據輸出完畢，則設置外部調試使能信號為低電平，恢復程序的執行。

根據上述構思，本發明采用下述技術方案：

增強型片上調試方法，其特征在于實現一般片上的單步執行、地址斷點調試功能的同時，添加SFR斷點功能，實現SFR的完全可控制性和可觀察性，因此將調試模式分為地址比較模式和SFR斷點模式兩種，其具體步驟為：

a.設定一個調試命令寄存器模塊DBG_command，用于產生調試所需的命令，控制調試的起始和方式。