本發(fā)明涉及一種芯片仿真器，特別涉及一種具有控制程序單步調(diào)試功能的仿真器。

背景技術(shù)：

現(xiàn)有的仿真器多是以FPGA仿真芯片功能，使用JTAG IEEE1149.1標(biāo)準(zhǔn)和處理器片上調(diào)試技術(shù)，通過在芯片硬件中增加調(diào)試功能，來實(shí)現(xiàn)芯片仿真器。這類仿真器大都支持軟件調(diào)試、單步執(zhí)行指令的功能，對提前開發(fā)軟件和解決軟件設(shè)計(jì)缺陷有很大的幫助。

用戶通過仿真器IDE(集成開發(fā)環(huán)境)界面，下載程序到仿真器硬件上，進(jìn)入IDE調(diào)試界面進(jìn)行程序的調(diào)試。通過設(shè)置PC值，或執(zhí)行程序調(diào)用，跳轉(zhuǎn)到相應(yīng)的程序入口處。若當(dāng)前執(zhí)行的是賦值命令，仿真器硬件執(zhí)行當(dāng)前指令返回CPU狀態(tài)信息，IDE調(diào)試界面停止到下一條指令語句處，并更新當(dāng)前顯示窗口的信息；若當(dāng)前執(zhí)行的是函數(shù)命令，單步命令之后IDE調(diào)試界面停止到被調(diào)函數(shù)的首條指令處，并更新顯示窗口信息。用戶使用IDE的單步調(diào)試命令，可以方便分析程序執(zhí)行流程，發(fā)現(xiàn)程序執(zhí)行中的異常現(xiàn)象，快速定位并解決程序設(shè)計(jì)中的問題。

在金融應(yīng)用開發(fā)方面，由于其產(chǎn)品的高安全性要求，對于芯片廠家和芯片平臺用戶，使用仿真器，需要保護(hù)各自的安全算法和安全配置流程，允許非權(quán)限用戶調(diào)用安全算法API及安全配置API，不允許非權(quán)限用戶通過單步調(diào)試命令，進(jìn)入到此類API函數(shù)中，獲取安全數(shù)據(jù)。

為了滿足金融應(yīng)用開發(fā)在仿真器安全功能的需要，本發(fā)明通過程序區(qū)權(quán)限定義，在單步執(zhí)行程序時(shí)可以控制單步調(diào)試功能。仿真器中定義了安全區(qū)和用戶區(qū)權(quán)限，安全區(qū)程序具有不可單步調(diào)試權(quán)限，芯片廠家或芯片平臺用戶的程序存放在安全區(qū)，非權(quán)限用戶只能調(diào)用安全區(qū)程序函數(shù)，不能進(jìn)行程序反匯編和單步跟蹤分析。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明所解決的技術(shù)問題是，如何設(shè)計(jì)一種具有控制程序單步調(diào)試功能的仿真器。

本發(fā)明的仿真器包括軟件管理模塊和仿真器硬件模塊。

軟件管理模塊，與仿真器硬件模塊相連，實(shí)現(xiàn)軟件管理功能，向仿真器硬件模塊發(fā)送調(diào)試命令或其它管理命令。

仿真器硬件模塊，包括調(diào)試模塊、程序區(qū)權(quán)限控制模塊和芯片仿真模塊。

調(diào)試模塊，與軟件管理模塊相連，實(shí)現(xiàn)軟件管理模塊調(diào)試命令的接收和響應(yīng)；調(diào)試模塊與芯片仿真模塊中的CPU處理器模塊相連，傳遞調(diào)試指令給CPU處理器執(zhí)行；調(diào)試模塊與程序區(qū)權(quán)限控制模塊相連，通過調(diào)試控制信號進(jìn)行程序調(diào)試控制；

程序區(qū)權(quán)限控制模塊，連接到芯片仿真模塊中的程序存儲器上，檢測當(dāng)前調(diào)試指令的數(shù)據(jù)，對當(dāng)前指令的調(diào)試權(quán)限進(jìn)行判斷，輸出調(diào)試控制信號；

芯片仿真模塊，實(shí)現(xiàn)芯片的功能仿真，其中的CPU處理器模塊與調(diào)試模塊、程序存儲器連接，實(shí)現(xiàn)芯片功能仿真和調(diào)試命令執(zhí)行；

程序權(quán)限信息區(qū)，定義每個(gè)程序區(qū)的權(quán)限，通過權(quán)限配置通路完成程序區(qū)權(quán)限控制模塊的權(quán)限配置。

仿真器在軟件管理模塊執(zhí)行調(diào)用安全程序區(qū)命令時(shí)，不能單步進(jìn)入安全區(qū)程序，且通過顯示窗口無法查看安全區(qū)程序指令/數(shù)據(jù)；當(dāng)軟件管理模塊執(zhí)行用戶區(qū)程序命令時(shí)，可以進(jìn)行單步調(diào)試，且在窗口中能查看用戶區(qū)程序指令/數(shù)據(jù)。

仿真器中的調(diào)試控制信號控制調(diào)試功能，當(dāng)調(diào)試控制信號為高電平時(shí)，當(dāng)前地址指令不可單步調(diào)試；當(dāng)調(diào)試控制信號為低電平時(shí)，當(dāng)前地址指令可以單步調(diào)試。

仿真器調(diào)試控制信號，若為一根信號，可表示為單步調(diào)試可讀或不可單步調(diào)試不可讀；若為兩根信號時(shí)，分別是可讀控制信號和單步調(diào)試信號。

仿真器中的程序區(qū)權(quán)限控制模塊，依據(jù)程序權(quán)限信息區(qū)的權(quán)限定義，對從程序存儲器輸出的指令，進(jìn)行調(diào)試訪問權(quán)限判斷，并輸出調(diào)試控制信號。

仿真器程序區(qū)權(quán)限控制模塊的權(quán)限配置，既可以是芯片的默認(rèn)值，也可以配置權(quán)限。在仿真器硬件初始化過程中，通過權(quán)限配置通路完成程序區(qū)權(quán)限控制模塊的權(quán)限配置。

仿真器中的程序存儲器被劃分為用戶程序區(qū)和安全程序區(qū)，且與程序權(quán)限信息區(qū)的定義一一對應(yīng)。

附圖說明

圖1是具有控制程序單步調(diào)試功能的仿真器結(jié)構(gòu)圖。

圖2是單步調(diào)試流程示意圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖對本發(fā)明仿真器進(jìn)行詳細(xì)說明。

如圖1所示,給出具有控制程序單步調(diào)試功能的仿真器結(jié)構(gòu)圖。仿真器1包括軟件管理模塊2和仿真器硬件模塊3。

軟件管理模塊2，與仿真器硬件模塊3相連，實(shí)現(xiàn)軟件管理功能，向仿真器硬件模塊3發(fā)送調(diào)試命令或其它管理命令。

仿真器硬件模塊3，包括調(diào)試模塊4、程序區(qū)權(quán)限控制模塊5和芯片仿真模塊6。

調(diào)試模塊4，與軟件管理模塊相連2，實(shí)現(xiàn)軟件管理模塊2調(diào)試命令的接收和響應(yīng)；調(diào)試模塊4與芯片仿真模塊6中的CPU處理器模塊7相連，輸出調(diào)試指令給CPU處理器執(zhí)行；調(diào)試模塊4與程序區(qū)權(quán)限控制模塊5相連，通過調(diào)試控制信號10的輸入進(jìn)行程序調(diào)試控制；

程序區(qū)權(quán)限控制模塊5，連接到芯片仿真模塊6中的程序存儲器8上，檢測當(dāng)前調(diào)試指令的數(shù)據(jù)，對當(dāng)前指令的調(diào)試權(quán)限進(jìn)行判斷，輸出調(diào)試控制信號10；

芯片仿真模塊6，實(shí)現(xiàn)芯片的功能仿真，其中的CPU處理器模塊7與調(diào)試模塊4、程序存儲器連接8，實(shí)現(xiàn)芯片功能仿真和調(diào)試命令執(zhí)行；其中的程序權(quán)限信息區(qū)9定義每個(gè)程序區(qū)的權(quán)限，通過權(quán)限配置通路11完成程序區(qū)權(quán)限控制模塊5的權(quán)限配置。

程序權(quán)限信息區(qū)9，由仿真器生產(chǎn)廠家依據(jù)用戶需求，對權(quán)限定義值定義配置，非權(quán)限用戶無法修改程序權(quán)限信息區(qū)9的數(shù)值。

如圖2所示,給出仿真器單步調(diào)試流程示意圖，在程序單步調(diào)試過程中，依據(jù)程序區(qū)權(quán)限分別執(zhí)行單步調(diào)試和單步不可調(diào)試流程。具體操作步驟如下：

步驟1，仿真器軟件管理模塊發(fā)送調(diào)試命令，通過通信接口傳輸?shù)椒抡嫫饔布K；

步驟2，仿真器硬件模塊中的調(diào)試模塊，解析調(diào)試命令，并傳遞單步調(diào)試指令給CPU處理器模塊；

步驟3，CPU處理器模塊取指令的過程中，程序區(qū)權(quán)限控制模塊對當(dāng)前指令進(jìn)行權(quán)限判斷。若當(dāng)前指令在安全區(qū)，進(jìn)入步驟4；若當(dāng)前指令在用戶區(qū)，則進(jìn)入步驟5；

步驟4，CPU處理器模塊執(zhí)行完單步指令后，跳轉(zhuǎn)到步驟3；

步驟5，CPU處理器模塊執(zhí)行完單步命令；

步驟6，CPU狀態(tài)信息返回給仿真器軟件管理模塊，軟件管理模塊更新窗口顯示信息，單步調(diào)試命令完成。