嵌入式系统软件仿真器的研究与实现

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1、嵌入式系统软件仿真器的研究与实现第一章绪论11.1课题背景11.2软件仿真模型的提出11.3课题来源21.4章节安排2第二章嵌入式系统软件仿真器的相关技术22.1嵌入式系统22.2开发方式比较32.3软件仿真技术42.4构件技术42.4.1构件概述52.4.2构件模型62.4.3构件设计62.4.4基于构件技术开发的现状72.5事件驱动仿真算法72.6逻辑仿真算法92.7本章小结9第三章软件仿真器模型研究93.1结构仿真器分析103.1.1SimpleScalar模拟器软件架构113.1.2out-of-or

2、der模拟器内核123.1.3模拟器主要数据结构133.1.4out-of-order模拟器流水线分析143.2指令集仿真器分析153.2.1ARMulator介绍153.2.2ARMulator组成163.2.3ARMulator使用173.3软件仿真器模型GSSM173.3.1典型微控制器结构分析173.3.2GSSM体系结构183.3.3控制核的设计193.3.4GSSM基本特征203.3.5GSSM工作流程203.4本章小结21第四章软件仿真器的设计实现214.1AT91X40体系结构214.1.1A

3、RM指令编码214.1.2ARM指令分类说明224.1.3Thumb指令编码234.1.4Thumb指令分类说明244.1.5硬件结构和编程模型254.2软件仿真器设计304.2.1信息家电仿真系统的体系结构304.2.2软件仿真器结构311嵌入式系统软件仿真器的研究与实现4.2.3工作流程324.3实现原理334.3.1交互机制334.3.2控制模块384.3.3中央处理器模块404.3.4存储器模块444.3.5系统集成模块444.3.6设备模块464.3.7通信管理模块494.4数据结构504.5本章小

4、结56第五章软件仿真器验证565.1软件仿真器的验证565.2结果分析575.3本章小结57第六章总结和展望576.1工作总结576.2创新点586.3后续研究展望58参考文献58致谢61个人简历、在校期间的研究成果及发表的学术论文62个人简历62研究成果62学术论文621嵌入式系统软件仿真器的研究与实现第一章绪论1.1课题背景对于后PC时代和pervasivecomputing（普适计算）而言，嵌入式系统将无处不在，而嵌入式系统的开发难度却越来越大。一般的嵌入式系统开发不能脱离开一个具体的硬件环境。有时开发

5、的时候，硬件还没有，而工期又紧，这时可以开始软件开发。需要硬件的地方可以用软件模拟的硬件仿真器来代替。就是有时项目的时间并不是关键因数，但是一般的硬件的仿真器比较贵重，这时从经济的因数来考虑也可以用软件模拟的软件仿真器来代替。当在软件平台调试完成以后，最后才下载都嵌入式硬件环境中。在当今嵌入式应用中，CPU是核心部件，每个嵌入式系统中都要重点考虑。而嵌入式CPU中，ARM处理器的市场占有率高达70%。ARM处理器在嵌入式领域中有着广泛的应用。iaSDP（InternetApplianceSimulationD

6、evelopmentPlatform）家电控制器仿真开发平台，是电子科技大学与广东软件园共同完成的广东省科技攻关项目“智能电器嵌入式软件开发平台”的二项重要技术成果之一，它是为以智能家电为代表的嵌入式软件提供一套基础的、高效的计算机仿真开发平台。已经实现的仿真MCU只有一个型号，并且是8位的。现在需要的是在这个平台上开发并嵌入一个基于构件的ARM软件仿真器。1.2软件仿真模型的提出纯软件的模拟器有许多种，如模拟一个芯片时序逻辑的模拟器、只模拟CPU指令的模拟器、模拟整个硬件开发板的模拟器、模拟一个PDA的模拟

7、器等。存在一些纯软件的仿真器或模拟器，如Stanford大学的SimOS模拟器，它仿真的是MIPS系列CPU和相关外设，可以在其上运行SGI公司的Irix操作系统和软件，目前基本上停止了进一步的开发；PSIM是一个仿真PowerPC指令集的模拟器，目前只支持简单的命令行应用程序；Copilot是一个PDA模拟器，它是由GregHewgill出于个人喜好编写的，它仿真的是M68KCPU，通过它可以给PalmOS的软件开发者提供一个模拟开发环境。Bochs是一个仿真x86CPU的开源项目，目前还支持AMD64CP

8、U，在它上面可以运行linux操作系统。其它一些商业的仿真软件如vmware和virtualPC可以仿真一个真实的x86计算机，而VirtutechSimics仿真器可以仿真多种CPU和硬件，功能强大，可用于硬件和系统软件的评测。1嵌入式系统软件仿真器的研究与实现1.3课题来源广东省科技厅应用研究项目1.4章节安排本论文以嵌入式系统开发为出发点，研究和实现软件仿真器原型，引入计算机仿真、构件化等关键