基于USB的ARM仿真器的研究與設計
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目前針對嵌入式系統(tǒng)開發(fā)的調試工具品種繁多，如ARM公司的AXD debugger軟件與Mutil-ICE仿真器等。但是大部分嵌入式調試工具價格過高，因此設計實現一種速度快、性能穩(wěn)定、價格低廉、易于實現的ARM調試工具是十分必要的。
1 ARM JTAG調試原理
ARM典型的調試系統(tǒng)結構如圖1所示。調試系統(tǒng)包括調試主機、仿真器和調試目標。
調試主機是一臺運行調試軟件(例如ADS)的計算機。調試主機可以發(fā)出高層的調試命令，例如設置斷點、訪問內存等[2]。
仿真器用來將調試主機發(fā)出的高層調試命令轉換為底層的ARM JTAG調試命令。因為目標機無法識別調試主機發(fā)送來的高級命令，因此就需要仿真器將調試主機發(fā)出的高層調試命令轉換為底層的ARM JTAG調試命令[3]。在整個調試系統(tǒng)中起到重要的作用，其性能也決定了整個調試系統(tǒng)性能。
2 方案設計
本文提出了一種采用PHILIPS公司的ARM7芯片LPC2148設計，具有USB2.0通信方式、高速穩(wěn)定的ARM仿真器實現方案，如圖2所示。
守護進程接收從IDE集成開發(fā)環(huán)境發(fā)送來的調試命令，將其通過USB總線轉發(fā)到ARM仿真器，ARM仿真器再將調試命令轉換成JTAG格式的信號并發(fā)送到I/O口，從而控制調試目標執(zhí)行特定的操作，達到調試的目的。同理，從調試目標返回的數據，先經過ARM仿真器的譯碼，再經過守護進程返回到IDE開發(fā)環(huán)境，從而形成一個完整的調試系統(tǒng)。
3 硬件電路設計
本設計的最大特點是采用了LPC2148作為主控芯片。該芯片內部集成了ARM7TDMI-S微控制器和完全兼容USB2.0的設備控制器，支持32個物理(16個邏輯)端點；支持控制、批量、中斷和同步端點；所有端點都有一個雙向的DMA通道。因為芯片內部集成了USB控制器，大大降低了電路板的設計難度和開發(fā)成本。其硬件電路框圖如圖3所示。
(1)本機JTAG調試電路
為了便于調試和燒寫程序，將芯片LPC2148的JTAG接口接到一個20引腳的標準JTAG插口。本設計中使用引腳P0.8、P0.9、P0.10、P0.12、P0.14作為外部JTAG接口，盡量不用有其他接口功能的引腳，如P0.11、P0.14接口與I2C接口SCL1、SDA1功能復用，以便于將來的硬件升級。為了增強帶負載能力，使用一片74HC244芯片，同時為了盡量兼容大部分ARM開發(fā)板上的不同JTAG插口，本設計提供了一個20引腳的JTAG插口和一個14引腳的JTAG插口。
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