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《电子科技大学》 2004年
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嵌入式系统软件仿真技术的研究与实现

邓春梅  
【摘要】:随着嵌入式系统的深入发展,对开发工具提出了更高的要求。在传统软硬件 协同开发模式中,软件和硬件开发相互牵制,硬件干扰引起的异常行为严重影响 软件的调试和测试,延误开发进度,致使软件质量难以保证。仿真开发是摆脱困 境的一条有效途径。利用仿真技术模拟嵌入式硬件系统的真实运行,使软件开发 和系统集成在虚拟平台上进行,在硬件原型制造前就完成系统模型验证和运行行 为分析,避免软硬件开发相互等待,提高开发效率,降低风险和成本。 同时,嵌入式产品的广泛应用,导致目标硬件系统日益复杂和多样化,理想 的开发环境应该提供硬件平台的全面支持。而基于构件技术的软件系统具有很高 的重用性,因此在构造硬件平台的仿真系统时引入构件技术。构件模型的提取和 设计是实现构件化的关键。分离的构件按照一定方式组合在一起,才构成一个完 整的系统,动态集成方式将使系统具有良好的扩展性。 仿真技术也是实现仿真平台的关键。软件仿真技术的研究早己开始,系统仿 真包括基于电路级和基于行为描述两种仿真方式,事件驱动是最常用的仿真方 法。 在参考现有嵌入式开发平台和技术成果的基础上,本文提出仿真运行环境 SSRE原型的设计思路和实现技术。SSRE原型由仿真构件和管理构件、维护环 境运行的辅助工具组成,它们以对象的形式交互作用,通过消息驱动模拟硬件环 境的运行行为。硬件平台的时序控制和信号传送是仿真的难点,本论文用时钟仿 真和信号路由两种算法予以解决。 针对器件的物理特性,SSER原型给出简洁的构件模型SCM。 scM的逻辑 结构由构件的外部特征、物理功能和交互接口组成,按照SCM实现的仿真构件 接口标准、功能明确。 嵌入式系统的核心是微控制器,其逻辑复杂,软件仿真是个难题。文中综合 两种仿真方式的优点提出一种通用的微控制器仿真模型SMCU,研究了模型结构 和工作原理。微控制器仿真结合SCM和SMCU两种模型实现,目前已完成了 WP=5 MC68HC908JL3仿真器,它不但实现该微控制器芯片的逻辑功能,还具有仿真 配置和调试支持能力,经过测试其性能远远优于Motorola工具包集成的同款仿 真器。 SSRE原型提供一组辅助工具支持用户对仿真构件的操作。其中,库管理器 是浏览查询构件的窗口,环境配置器是搭建虚拟硬件环境的平台,环境管理器则 是帮助仿真环境正常运行的“管家”。 在上述研究基础上,本课题已实现了SSRE软件原型。该原型支持从构件库 中选取需要的仿真器件,以可视化图形编辑的方式灵活构造虚拟的目标硬件环 境;加载目标码的虚拟环境启动后,各仿真器件能在应用软件逻辑的控制下协调 运行,从而支持软件的调试和测试验证。 为了提高仿真覆盖率,下一步将研究构件自动生成技术,扩展构件库,为更 广泛的应用领域提供仿真开发支持。
【学位授予单位】:电子科技大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2004
【分类号】:TP391.9

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