嵌入式系统仿真环境—skyeye

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1、嵌入式系统仿真环境—SkyEye

2、第1摘要：本文全面分析了开放源码的嵌入式系统仿真集成开发环境SkyEye，并对SkyEye上已经移植成功的操作系统、典型应用进行了介绍，最后讲述了SkyEye正在开展的工作和将来的发展方向。关键词：嵌入式系统；仿真环境；SkyEye；Linux；mClinux；mC/OS-IISkyEyeSkyEye是一个在Linux和系列CPU所占比重相当大，因此SkyEye首先选择了ARMCPU核作为仿真目标CPU核。SkyEye可用于学习、分析、开发Linux、mClinux、

3、mC/OS-II操作系统内核和TCP/IP实现，了解ARM嵌入式CPU编程，而这一切都可在一个集成环境中完成。如果能够改进SkyEye本身，则大家对ARM、8019ether网络芯片等硬件的了解也会更深入。由于SkyEye与GDB可以无缝结合，开发者可以方便地使用GDB提供的各种调试手段对SkyEye仿真系统上的软件进行源码级调试，还可以进行各种分析，如执行热点分析、程序执行覆盖度分析等。SkyEye技术分析SkyEye实现的硬件仿真*CPU和开发板系列目前SkyEye可以仿真的CPU主要是基于ARM

4、内核的CPU，包括ARM7TDMI、StrongARM、ARM720T、ARM9TDMI、ARM9xx、ARM10xx、Xscale、Ateml91x40、EP7312等。各硬件开发公司可以根据它们的需求在上述CPU核上加上特定的扩展，形成基于各种ARM基本核心的特定CPU，如Atmel91X40和EP7312，则分别扩展了ARM7TDMI和ARM720T的内存控制和各种I/O控制器，简化了开发板的逻辑设计，增强了开发板的功能。目前SkyEye仿真的开发板包括基于Atmel91x40、EP7312和S

5、trongARM的adsbitsy开发板，以及基于XScalePXA250的lubbock开发板。主要仿真了对应各个开发板的串口、时钟、RAM、ROM等硬件外设。*存储器管理单元和缓存单元MMU即存储器管理单元，是用来管理虚拟内存系统的硬件。MMU的两个主要功能是：将虚拟地址转换成物理地址；控制存储器的存取权限。MMU关掉时，虚拟地址直接输出到物理地址总线。MMU本身有少量存储空间存放从虚拟地址到物理地址的匹配表，此表称作TLB。为了支持仿真多种类型CPU的MMU/Cache，SkyEye包含了一个通

6、用的MMU/Cache仿真实现。通过对一些参数的调整可以支持仿真多种类型的MMU/cache物理结构和逻辑行为。*网络芯片目前SkyEye仿真了8019as网络芯片，其特点是：NE2000兼容，内建16KRAM缓冲区，10MB传输速率。开发板上可以加入网络芯片8019as，再加上不同操作系统上的8019as驱动程序，可以完成各种网络应用设计开发。目前已经在在基于Atmel91x40的开发板上实现了网络芯片8019as扩展，并增加了mC/OS-II和mClinux的网络驱动程序，支持大量的网络应用程序，

7、如lulator，可以仿真完整的嵌入式计算机系统，目前包括CPU、内存、I/O寄存器、时钟、UART、网络芯片，将来还会有MMU、Cache、LCD、USB等各种硬件。SkyEye从总体上分为以下四个层次。用户接口模块：处理用户的输入命令，并把相关调试数据输出给用户。符号处理模块：主要处理执行文件的头信息，解释执行文件中内嵌的debuger调试信息，以及对符号表的管理和对源代码表达式的解析，并定位源代码中的语句位置和机器码的位置关系等。目标控制模块：主要完成执行控制(如中断执行，中断条件的设置等)、程

8、序栈结构分析，以及对具体目标硬件的控制(如本地调试、远程调试和仿真调试的控制)。目标仿真模块：仿真主要硬件的执行，对执行文件的机器指令进行解释，并仿真执行每一条机器指令，产生相应的硬件响应。SkyEye上运行的应用由于已经实现多种软件的移植，目前在SkyEye的仿真硬件上可以运行多种操作系统、驱动程序、网络协议栈和各种应用软件。ARMLinuxLinux原本被设计为桌面系统，现在广泛应用于服务器领域，而更大的影响在于它正逐渐应用于嵌入式设备。由于SkyEye仿真的CPU基本上基于ARM核，所以目前可以

9、支持面向ARM核的Linux操作系统－ARMLinux。mClinuxmClinux主要针对没有MMU的处理器，而标准的Linux只支持带MMU的CPU。为了减少OS的尺寸，mClinux采用了如下做法：删除不需要的内核功能，重新配置内核；mClinux的根(root)文件系统采用romfs文件系统；mClinux的应用程序库为精简的uClibc，而不是庞大的glibc。mC/OS-II无论是通过学习mC/OS-II来了解实时操作系统的构造，或者是直接使