CPU开发工具链自动设计的研究及实现
基于STM32的智能家居控制系统设计研究
基于STM32的智能家居控制系统设计研究一、本文概述随着科技的飞速发展和人们生活水平的提高，智能家居系统作为一种集成化、智能化的居住环境解决方案，正日益受到人们的青睐。
STM32作为一款性能卓越、应用广泛的微控制器，其强大的处理能力和丰富的外设资源使其成为智能家居控制系统设计的理想选择。
本文旨在深入研究基于STM32的智能家居控制系统设计，探索其关键技术、系统架构、功能模块以及实际应用价值。
本文将首先介绍智能家居控制系统的基本概念和发展现状，阐述STM32微控制器的特点及其在智能家居领域的应用优势。
随后，将详细介绍基于STM32的智能家居控制系统的总体设计方案，包括硬件平台的选择、系统架构的构建、功能模块的划分等。
在此基础上，本文将深入探讨各个功能模块的具体实现方法，如传感器数据采集、通信协议设计、控制算法优化等。
还将对系统的软件架构、程序编写及调试过程进行详细说明。
本文还将对基于STM32的智能家居控制系统的实际应用进行案例分析，评估其在实际环境中的性能表现和应用效果。
通过对比分析不同设计方案的优缺点，提出改进建议和未来发展方向。
本文将对整个研究过程进行总结，归纳出基于STM32的智能家居控制系统设计的关键技术和成功经验，为相关领域的研究和实践提供参考和借鉴。
二、STM32微控制器概述STM32微控制器是STMicroelectronics公司推出的一款基于ARM Cortex-M系列内核的高性能、低功耗、易于使用的微控制器。
它采用先进的ARMv7-M架构，结合了高性能、实时性、低功耗和易于编程的优点，因此在各种嵌入式系统和智能设备中得到了广泛应用。
STM32微控制器系列丰富，包括不同性能等级、引脚数量和功能配置的产品，以满足不同应用需求。
STM32微控制器具有丰富的外设接口，如GPIO、UART、SPI、I2C、USB等，方便与外部设备通信。
它还支持多种操作系统，如裸机、FreeRTOS、μC/OS等，方便开发者进行软件开发。
编译型PLC的设计与实现
编译型PLC的设计与实现贾翔宇;刘淼;金星【摘要】Traditional PLC works inefficiently by using interpreted mode. And the PLC works efficiently by using compiled mode, but it has bad portability. Based on this situation, this paper proposes a new scheme, which converts from instruction list to C language, and then compiles the C code. In addition, the main function and functional function compile separately and download to different address block of the flash. This way can save the time of compiling and downloading efficiently, and can improve the development efficiency.%传统的PLC采用解释执行的方式,效率低.而传统的编译型PLC虽然执行效率高,但是移植性差.基于这种情况,该文提出一种先把指令表语言编译为C语言,再编译C代码的方案.而且,主函数和功能函数分开编译并烧录在flash的不同地址块,能够有效节省编译、烧录时间,提升开发效率.【期刊名称】《电子设计工程》【年(卷),期】2016(024)014【总页数】5页(P40-43,48)【关键词】编译;PLC;指令表;不同地址块【作者】贾翔宇;刘淼;金星【作者单位】中国科学院上海微系统与信息技术研究所,上海 200050;上海科技大学上海 200031;浙江中科领航汽车电子有限公司浙江杭州 311228;中国科学院上海微系统与信息技术研究所,上海 200050;上海科技大学上海 200031;浙江中科领航汽车电子有限公司浙江杭州 311228【正文语种】中文【中图分类】TP31PLC（Programmable Logic Controller），全称为可编程逻辑控制器，是一种专门用于工业控制的微型计算机。
基于RISC-V的计算机系统综合实验设计
计算机工程与设计COMPUTER ENGINEERING AND DESIGNApr.2021Vol.42 No.42021年4月第42卷第4期基于RISC-V 的计算机系统综合实验设计孙卫真1!刘雪松朱威浦2 !向 勇3 +（1首都师范大学 信息工程学院，北京100048； 2.中国科学院计算技术研究所，北京101407；3.清华大学 计算机科学与技术系，北京100084）摘要：针对目前高校计算机系统各课程实验衔接不紧密、实验成本较高的问题！提出设计基于小型FPGA 开发板、以 RISC-V CPU 和Rut 操作系统内核为核心的计算机系统综合实验平台。
硬件实验以在低成本FPGA 芯片上搭建picorv32 RISC-V CPU 为核心！软件实验以在硬件实验基础上移植Rut 编写的rCore 教学操作系统为核心。
以较低成本在同一平台 完成计算机组成原理与操作系统实验设计！使其形成一个有机的整体，在资源与成本有限的情况下构建一个较为完整的实验体系。
实例结果表明！实验平台以软硬件协作的方式，适应技术的发展！及时更新实验内容！可满足高校计算机系统教学综合实验的基本要求。
关键词：RISC-V &系统编程语言；组成原理实验&操作系统实验&软硬件协作中图法分类号：TP301 文献标识号：A 文章编号：1000-7024 （2021 041159-07doi ： 10. 16208/j. issnl 000-7024. 2021. 04. 037De?ign for comprehen?ive laboratory of computer?y?tem ba?ed onRISC-VSUN Wei-zhen 1, LIU Xue-song 1, ZHU Wei-pu 2, XIANG Yong 3+(1. I n f o r m a t i o n E n g i n e r i n g C o l e g e , C a p i t a l N o r m a l U n i v e r s i t y # B e i j n g 10048, C h i n a ；2. I n s t i u t e o f C o m p u t i n g T e c h n o l o g y , C h i n e s e A c a d e m y o f S c i e n c e s , B e i j n g 101407 , C h i n a ；3. Department of Computer Science and Technology , Tsinghua University , Beijing 100084 , China)Abstract: A i m i n g a t r y i n g t o i m p r o v e t h e e x p e r i m e n t a l c o n e c t i o n a m o n g t h e c o m p u t e r s y s t e m c o u r s e s i n t h e u n i v e r s i t e s a n d r e - d u c e t h e x p e r i m e n t c o s t #a c o m p r e h e n s i v e c o m p u t e r s y s t e m e x p e r i m e n t a l p l a t f o r m b a s e d o n a s m a lF PG Ab o a r d a n d a t e a c h i n g o p e r a t i o n s y s t e m w a s p r o p o s e d . T h e h a r d w a r e e x p e r i m e n t w a s b u i l d i n g a s y s t e m o n c h i p (S o C ) w i t h p i c o r v 32 R I S C -V C P U o n a l o w -c o s t F P G A c h i p . T h e s o f t w a r e e x p e r i m e n t w a s t r a n s p l a n t i n g t h e r C o r e t e a c h i n g o p e r a t i o n s y s t e m w r i t e n b y R u s t o n t h e i r o w n S o C . T h e c o m p u t e r c o m p o s i t o n p r i n c i p l e a n d o p e r a t i o n s y s t e m e x p e r i m e n t a l d e s i g n o n t h e s a m e p l a t f o r m a t a l o w e r c o s t wa s F o m p l e t e d #a n d a n o r g a n i F w h o l e w a s f o r m e d . T h e e x p e r i m e n t a l s y s t e m w a s a r e l a t i v e F o m p l e t e p l a t f o r m w i t h l i m i t e d F o s t s . E x a m p l e s h o w t h a t #t h e x p e r i m e n t a l F o n t e n t s a r e t i m e l y u p d a t e d f o r t r a F i n g F o m p u t e r t e F h n o l o g y t r e n d s i n a s o f t w a r e -h a r d - w a r e c o p e r a t i v e m a n e r t o m e t h e b a s i c r e q u i r e m e n t s o f c o m p u t e r s y s t e m t e a c h i n g e x p e r i m e n t s i n u n i v e r s i t e s .Keywords ：RI S C -V ; s y s t e m p r o g r a m mi n g l a n g u a g e ； c o m p o s i t o n p r i n c i p l e e x p e r i m e n t ； o p e r a t i n g s y s t e m e x p e r i m e n t ； s o f t w a r e h a r d w a r e c o p e r a t i v e4引言目前，高校进行计算机系统教学实验主要有以下几种教学方式：其一是使用纯硬件搭建实验平台，虽该方式可深入接触计算机硬件模块，但实验操作机械死板、硬件平台开发成本较高；其二是采用软件系统仿真的方式，该方法成本较低、易于上手，但受教育者不能在实验过程中较好体会到计算机与硬件的紧密结合！为了优化上述问题，实现设计目标，本文从硬件支持、 处理器构建、系统编程语言选择三方面考虑，构建计算机 系统实验平台。
高可靠R80515集成开发环境关键技术研究的开题报告
高可靠R80515集成开发环境关键技术研究的开题报告一、选题背景随着现代工业的快速发展，自动化技术的应用越来越广泛，而嵌入式系统作为自动化技术的重要组成部分，也越来越受到人们的重视和关注。
在嵌入式系统中，CPU是核心，而CPU的性能、功耗、面积等关键指标是嵌入式系统设计者必须关注的重点。
其中，高可靠性是嵌入式系统设计中的一个非常重要的指标。
嵌入式系统常常运作在恶劣的环境下，比如高温、高湿、强电磁干扰等，因此需要采用一些高可靠的技术来保证系统的正确性和可靠性。
而R80515是一种高可靠嵌入式CPU，采用了一些专门的设计技术来提高其可靠性。
因此，研究R80515集成开发环境的关键技术，可以更好地推广R80515 CPU，在嵌入式系统中广泛应用。
二、选题意义1.提高嵌入式系统的可靠性R80515采用了多项高可靠的设计技术，如纠错码、三重模式等,可以在不增加芯片面积的情况下提高嵌入式系统的可靠性。
研究R80515集成开发环境的关键技术，可以更好地利用这些技术，提高嵌入式系统的可靠性。
2.优化嵌入式系统性能R80515 CPU具有高性能、低功耗、高可靠性等优点，可以帮助嵌入式系统设计者更好地满足各类应用需求。
研究R80515集成开发环境的关键技术，可以更好地发挥其性能优势，优化嵌入式系统性能。
3.推广R80515 CPU的应用研究R80515集成开发环境的关键技术，可以更好地推广R80515 CPU的应用，扩大其市场占有率，提高其竞争力。
这对于提高我国嵌入式系统产业的整体竞争力具有重要意义。
三、研究内容和预期目标1.研究R80515集成开发环境的关键技术本项目将研究R80515集成开发环境的关键技术，包括编译器、仿真器、调试器、下载器等。
通过深入的研究和实践，掌握这些关键技术的实现原理和优化方法，为R80515 CPU的应用提供了技术支持。
2.实现R80515集成开发环境本项目将实现R80515集成开发环境，并提供完整的开发工具链，包括集成开发环境、工具链和开发文档。
基于模型的HEX自动生成工具的开发与应用
基于模型的HEX自动生成工具的开发与应用李哲帅;周文华;聂飞【摘要】针对手动生成HEX文件耗时耗力、易出错和数据管理繁琐等问题,对编译链接原理进行了研究.对变量地址更新方法和数据管理方式进行了归纳分析,利用m脚本设计开发了HEX自动生成工具,完成了控制模型数据管理,实现了Simulink 控制模型一键运行并自动生成HEX文件及A2L文件,生成的HEX文件可直接下载至单片机运行,最后通过发动机台架试验,充分验证了生成HEX文件的正确性和可靠性.试验结果表明:通过该工具链开发的高压共轨控制策略代码准确无误,能够实现发动机在各工况下的正常运行;HEX自动生成工具简化了基于模型的ECU开发流程,提高了开发效率,降低了开发成本.【期刊名称】《机电工程》【年(卷),期】2018(035)008【总页数】6页(P886-891)【关键词】HEX自动生成;Matlab/Simulink;基于模型;高压共轨【作者】李哲帅;周文华;聂飞【作者单位】浙江大学能源工程学院,浙江杭州310027;浙江大学能源工程学院,浙江杭州310027;浙江大学能源工程学院,浙江杭州310027【正文语种】中文【中图分类】TP312;TK4270 引言目前，世界上主流柴油机电控喷油系统就是高压共轨系统，而控制软件的开发成为至关重要的环节[1]。
随着控制功能越来越多，基于扭矩的控制算法越来越复杂化[2]，传统手写代码的开发模式已难以胜任，采用基于模型的开发模式[3-5]，便于控制策略后续修改完善。
共轨压力控制是一个实时控制系统[6]，为追求良好的响应和控制精度，需要不断摸索最优控制算法，采用模型设计方法将会极大减轻设计工作量，缩短开发周期。
通过Embedded Coder可将Simulink控制模型转换为C代码，但从C代码到可下载至单片机运行的包含程序和数据的十六进制文件(HEX文件)，仍有许多工作要做，如C代码编译链接、数据单元描述文件(ASAM MCD-2MC language, A2L)地址更新等，若人工执行，耗时耗力且容易出错。
EDA行业深度研究报告：行业快速发展,国产替代前景可期精选版
（：西南）1 EDA——集成电路设计的基石EDA简介EDA技术（Electronic Design Automation）：即电子设计自动化，是由计算机辅助测试发展而来、以CAD (计算机辅助设计) 为建构基础逐渐完善的一种计算机辅助设计系统。
设计者以大型可编辑逻辑器件为主要设计载体，在EDA 软件平台上，通过硬件描述语言VHDL进行设计，融合了各种计算机技术、电子技术、信息技术和智能技术，实现了电子产品自动化设计。
EDA的起源：在上世纪六七十年代，当时的集成电路大多都是用手工来完成的，因为实际的晶体管数量并不多，电路线也很简单，并不容易出现错误。
但是当线路的数量达到上百或者上千以后，电路图复杂程度加深，这时的人工效率将变得很低，错误率增加也导致成本急剧增加，因而更加高效低成本的EDA 技术开始在集成电路的设计中被大规模的应用。
EDA的定位：从定位上来说，EDA的核心功能就是为集成电路的设计、生产提供自动化辅助设计能力。
实现电子设计自动化，需要融合图形学、计算数学、微电子学、拓扑逻辑学、材料学、人工智能等众多前沿技术，有极高的行业门槛。
发展至今， EDA已是集成电路产业链最上游、最高端和最核心的产业。
EDA的地位：与庞大的芯片设计、制造、应用行业相比，EDA市场规模并不大。
2020年全球EDA市场规模仅为115亿美元，但却支撑着4404 亿美元规模的半导体行业，数十万亿美元规模的数字经济。
EDA技术的特点集设计、仿真和测试于一体现代的EDA软件平台集设计、仿真、测试于一体，配备了系统设计自动化的全部工具：配置了多种能兼用和混合使用的逻辑描述输入工具；配置了高性能的逻辑综合、优化和仿真测试工具。
电子设计师可以从概念、算法、协议等开始设计电子系统，可以将电子产品从电路设计、性能分析到设计出ic版图或pcb版图的整个过程在计算机上自动处理完成。
较以往的设计方法，大大提高了设计效率，降低了设计者的工作负担。
电子产品研发与创新方案
电子产品研发与创新方案第一章引言 (2)1.1 研发背景 (2)1.2 研发目标 (2)第二章市场调研与分析 (2)2.1 市场需求分析 (2)2.2 竞品分析 (3)2.3 消费者需求调研 (3)第三章技术创新方向 (4)3.1 核心技术探讨 (4)3.2 创新技术研究 (4)3.3 技术发展趋势 (5)第四章产品设计 (5)4.1 产品外观设计 (5)4.2 用户界面设计 (5)4.3 产品功能设计 (6)第五章硬件开发 (6)5.1 硬件选型 (6)5.2 硬件调试 (6)5.3 硬件优化 (7)第六章软件开发 (7)6.1 软件架构设计 (7)6.2 功能模块开发 (8)6.3 系统优化与测试 (8)第七章整合与测试 (9)7.1 硬件与软件整合 (9)7.2 系统测试 (9)7.3 功能测试 (10)第八章用户体验优化 (10)8.1 用户体验设计 (10)8.2 用户反馈收集 (11)8.3 用户体验改进 (11)第九章品牌与市场推广 (12)9.1 品牌策划 (12)9.2 市场推广策略 (12)9.3 渠道拓展 (12)第十章生产与供应链管理 (13)10.1 生产计划 (13)10.2 供应链优化 (13)10.3 质量控制 (14)第十一章售后服务与支持 (14)11.1 售后服务政策 (14)11.2 售后服务网络建设 (15)11.3 客户支持与培训 (15)第十二章项目总结与展望 (15)12.1 项目成果总结 (15)12.2 不足与改进 (16)12.3 未来发展方向 (16)第一章引言1.1 研发背景科技的飞速发展，我国在众多领域取得了显著的成果。
但是在某些关键领域，与国际先进水平仍存在一定差距。
为了进一步提高我国在该领域的竞争力，实现科技自立自强，本项目应运而生。
本项目旨在深入研究某一领域的关键技术，为我国在该领域的发展提供有力支撑。
1.2 研发目标本项目的主要研发目标如下：（1）分析当前领域的发展现状，梳理现有技术的优缺点，为后续研究提供基础。
基于IEC61131-3标准的嵌入式软PLC研究的开题报告
基于IEC61131-3标准的嵌入式软PLC研究的开题报告一、研究背景及意义随着工业自动化技术的不断发展，嵌入式软PLC作为一种新型的工业控制设备，逐渐得到了广泛的应用。
嵌入式软PLC具有占用资源少、响应速度快、易于程序编写等优点，成为实现高效的工业控制的重要手段之一。
而IEC61131-3作为工业自动化领域的国际标准，为嵌入式软PLC提供了统一的程序开发标准和规范。
本研究旨在基于IEC61131-3标准，研究开发一款嵌入式软PLC，实现高效的工业自动化控制。
具体研究内容包括：嵌入式软PLC体系结构研究、程序语言实现及开发工具的设计等。
二、研究内容1. 嵌入式软PLC体系结构研究（1）嵌入式软PLC的物理结构：研究嵌入式软PLC的硬件结构，包括CPU、内存、存储器等。
（2）嵌入式软PLC的软件结构：研究嵌入式软PLC的软件结构体系，包括操作系统、驱动程序等。
2. 程序语言实现（1）PLC程序语言实现：研究PLC程序语言的语法和应用，包括LD、FBD、IL、ST等。
（2）程序语言解释器开发：研究PLC程序语言的解释器实现，包括语法解析、编译、代码生成等。
3. 开发工具的设计（1）PLC编程软件：研究PLC编程软件的设计，包括界面设计、功能实现等。
（2）仿真软件：研究仿真软件的设计，包括仿真原理、仿真数据存储、仿真数据的输出等。
三、研究计划（1）第1年：嵌入式软PLC体系结构研究；PLC程序语言实现。
（2）第2年：PLC程序语言解释器开发；PLC编程软件设计。
（3）第3年：仿真软件设计；系统集成与测试。
四、预期成果本研究旨在开发一款基于IEC61131-3标准的嵌入式软PLC，具有良好的性能和稳定性，可广泛应用于工业自动化控制领域。
预期成果包括：软PLC源码、编程软件、仿真软件、测试报告等。
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基于ＡＤＬ的开发工具链设计流程
ｆｌｏｗ ｆｏｒ ｔｈｅ ＡＤＬ ｂａｓｅｄ ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ
东钱湖论坛第三次会议
１．２．１
ＣＫ＊ＣＯＲＥ体系结构描述
我们使用一种ＡＤＬ语言一－－ｎＭＬ，对ＣＫ＊ＣＯＲＥ的体系结构和指令集进行了描述。选用ｎＭＬ 语言，是由于其特有的属性文法及与规则和或规则，使其具有极高的灵活性和可扩充性，并 能准确、简明的描述微处理器体系结构，较好的满足了对ＡＤＬ语言的基本要求。 ｎＭＬ是一种描述微处理器体系结构的形式化语言．这种描述是微处理器体系结构描述和 指令集描述的综合。体系结构描述部分，定义目标机的结构单元，例如寄存器，存储器，以 及寻址方式等。指令集描述包括指令集的层次结构，每个指令的二进制代码，汇编语法，以 及功能等． ｎＭＬ使用一种灵活的属性文法，ｓｙｎｔａｘ属性描述汇编语法：ｉｍａｇｅ属性描述二进制编码；
使开发出的应用软件，能充分发挥微处理器的性能。 由于嵌入式微处理器的迅速发展和高性能、低功耗体系结构的不断研究，对开发工具链 的设计速度和质量提出了更高的挑战和需求。因此，如何提高开发工具链设计的效率，尽快 设计出高性能的开发工具链，已成为嵌入式微处理器设计中的一个重要内容。近几年通过电
子设计自动化（ＥＤＡ，Ｅ１ｅｃｔｒｏｎｉ ｃ
Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，Ｚｈｅｊｉａｎｇ
Ｃｅｎｔｅｒ
ｏｎ
Ｕｎｉ，Ｈａｎｇｚｈｏｕ ３１ ００２７，Ｃｈｉｎａ； ｉａｎｇ Ｕｎｉｖｅｒｓ ｉ ｔｙ，Ｈａｎｇｚｈｏｕ
２．Ｉｎｔｅｒｄｉ ｓｃｉ ｐｌ ｉｎａｒｙ ３１００２７，ｃｈｉｎａ）
ＳｏＣ
Ｚｈｅｊ
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｅ ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ ｏｆ ＥＤＡ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ｓｈｏｒｔｅｎｅｄ ｔｈｅ ｃｙｃｌｅｓ ｏｆ ｍｉｃｒｏｐｒｏｃｅｓｓＯｒ ｈａｒｄｗａｒｅ ｄｅｓｉｇｎ ａｎｄ ｓｙｎｔｈｅｓｉＳ ｐｒｏｃｅｓＳ．Ａｔ ｔｈｅ ｆｏｒ ｔｈｅ ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ ｔｏｏＩ ｃｈａｉｎ ｂｅｃａｍｅ
Ｄｅｓｉｇｎ
ＡｕｔｏｍａｔｉＯｆｆ）设计方法和工具的逐步应用，大大
缩短了微处理器硬件设计和综合的周期，而开发工具链的设计反而成了一个瓶颈。 以当前被广泛使用的工具链ＧＮｕ为例，将ＧＮＵＳ＿具链移植到某个指定的目标机上的时候，
需要为ＧＮＵ的各个工具编写目标机相关文件。例如，编译器ｇｃｃ移植中需要为每个处理器提
／／寄存器寻址
ｌｏｄｅ ＲＥＧＩＳ＇ｒＥＸ（ｘ：ｉｎｄｅｘ）＝Ｒ【ｌ】
ｍｏｒｅ ｓａｍｅ
ｔｉｍｅ，ｔｈｅ ａｕｔｏｍａｔｉｃ ｄｅｓｉｇｎ ｍｅｔｈｏｄ ｉｍｐｏｒｔａｎｔ ｆｏｒ ｈｉｇｈ ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ
ａｎｄ
ｍｏｒｅ
ａｎｄ ｈｉｇｈ ｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙ ｅｍｂｅｄｄｅｄ ｍｉｃｒｏｐｒｏｃ．ｅｓ ｓｏｔ ｄｅｓｉｇｎ．Ａ ａｕｔｏｍａｔｉｃ ｄｅｓｉｇｎ ｍｅｔｈｏｄ ｂａｓｅｄ
ＣＰＵ开发工具链自动设计的研究及实现・
郑瑁１，潘雪增‘，平玲娣
沈海斌２，严晓浪２
１．浙江大学计算机技术与工程系，浙江杭州３１００２７；
２．浙江大学ＳＯＣ交叉研究中心，浙江杭州３１
００２７
摘要：ＥＤＡ技术的成熟和进步，缩短了微处理器硬件设计和综合的周期。同时，开发工具链 设计的自动化，已成了高效率、高质量嵌入式微处理器设计的重要内容。本文提出了采用体 系结构描述语言（ＡＤＬ）实现微处理器开发工具链自动设计的有效方法。针对ＡＤＬ描述流水线 的局限性，进行了扩展改进，因而使改进后的ＡＤＬ能用来直接描述流水线。新方法在ＣＫ幸ＣＯＲＥ 开发工具链设计中的应用表明，比用ＧＮＵ工具链功效有了显著提高。 关键词：ＡＤＬ，ＥＤＡ。开发工具链 中文分类号： 文献标识码：Ａ 文章编号
ＡＤＬ
ｇｉｙｅｎ．Ｗｉｔｈ ｔｈｉ
ｅｘｔｅｎｓｉｏｎ，ＡＤＬ ＣＯＵｌｄ ｅｘｐｉｉｃｉｔｌＹ ｇｉｖｅ ｏｕｔ ｉｍｐｌｅｍｅｎｔ ｏｆ
ｎｅｗ
Ｐｉｐｅｌｉｎｅ ｃｏｎｔｒ０１－ｐａｔｈ
ｓｐｅｃｉｆｉｃａｔｉｏｎ．Ｔｈｅ
ｍｅｔｈｏｄ ｉｎ ＣＫ＊ＣＯＲＥ ｄｅｖｅＩｏｐｍｅｎｔ ｔｏｏｌ ｃｈａｉｎ ｄｅｓｉｇｎ
１．１
ＡＤＬ语言
体系结构描述语言（ＡＤＬ，Ａｒｃｈ
ｉ ｔｅｃｔ ｕｒｅ
Ｄｅ
ｓｃｒ
ｉ Ｐｔ ｉ ０１１
Ｌａｎｇｕａｇｅ）是一种高层描述语言，
它用于进行微处理器体系结构早期验证及开发工具链的自动设计。ＡＤＬ能够准确地描述微处 理器的体系结构模板，这个模板主要包括微处理器的指令集以及高层硬件结构。
一些现有的用于机器描述的语言，例如ＶＩ｛ＤＬ和Ｖｅｒ
ｉｌ
ｏｇ语言，由于抽象层面的不同，不适用于微处理器体系结构的描
ｔｅｃ ｔｕｒｅ
述。因此，产生了一系列专用的体系结构描述语言一－－Ａｒｃｈｉ
Ｄｅｓｃ
ｒｉ
ｐｔ ｉ ｏｎ
Ｌａｎｇｕａｇｅ（ＡＤＬ）“１，并逐步运用到开发工具链的自动设计中。当前主要ｆｆｑＡＤＬ语言有Ｉ ＳＤＬ¨１，
ｎＭＬ［４１，ＥＸＰＲＥＳＳｌ０ Ｎ｜１’等。
０２
００多行，
ｍｉ ｐｓ．ｈ有进４８
００行，ｍｉ ｐｓ．ｍｄ为１ ０７ ｏｏ多行；ｇｄｂ中，ｔｍ—ｍｉ ｐｓ．ｈ有近５ ００行代码。这
就意味着，即便使用现成的ｇｎｕ工具链，依然有上万行的代码撰写量。
东钱湖论坛第三次会议
２）开发人员需要相当长的时间去了解每种配置文件的内容和格式。 ３）通常这些配置文件的可读性都较差，不利于其后的修改。
’收稿日期；２００３—４—１５ 基金项目：国家８６３计划超大规模集成电路设计（２００１ＡＡｌ４１０５０） 作者简介：郑瑶（Ｊ９７９一）一男，浙江杭州人，硬士生，从事编泽及嵌入式系统工具链研究
１５４
嵌入式系统及应用研究会
ｐｒｏｃｅｓ Ｓ ｉｎｄｉ ｃａｔｅｄ ｔｈａｔ，ｔｈｅ ｅｌｆ ｉ Ｃ ｉ ｅｎｃｙ ｏｆ
器的硬件实现，开发工具链的设计，以及系统综合和验证。微处理器硬件的设计和与其配套
的开发工具链的设计是同步进行的。一个完整的开发工具链包括编译器，模拟器，汇编器， 反汇编器，链接器等。如果设计一套新的开发工具链，将耗费大量的资源和时间。如何提高 开发工具链设计的效率，成为嵌入式微处理器设计中一个迫切的问题。 首先，为了评价一个新的微处理器体系结构，需要相应的工具软件。为了验证硬件设计 的正确性，在硬件设计完成之前，需要用软件的方法模拟硬件的执行情况，评估整个体系结
ｏｎ
ＡＤＬ（Ａｒｃｈｉ
Ｓ
ｔｅｃｔｕｒｅ Ｄｅｓｃｒ ｉｐｔ ｉｏｎ
Ｌａｎｇｕａｇｅ）ｆｏｒ ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ ｔｏｏｌ ｃｈａ ｉｎ ｉ Ｓ ｐｒｏｐｏｓｅｄ
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ｎｅｗ
ｍｅｔｈｏｄ ｉ
Ｓ
Ｓ
ｉ ｇｎｉ ｆ ｉ ｃａｎｔ
ｉｍｐｒｏｖｅｄ ｔｏ ＧＮＵ．
Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ＡＤＬ，ＥＤＡ，ｄｅｖｅ ｌ ｏｐｒｅｅｎｔ
ｔｏｏ １
ｃｈａ ｉ
ｎ
随着嵌入式系统的广泛应用，嵌入式系统的核心一一嵌入式微处理器的设计在我国越来 越成为一个热点。嵌入式微处理器设计是一个非常复杂的过程，包括如下三个部分：微处理
现有的ＡＤＬ通常是以操作为中心的描述，而这些操作是以一条指令为单位的，因此不能 体现微处理器流水线的控制流程和指令间的依赖关系。为此，我们对一种ＡＤＬ语言一一ｎＭＬ
进行了扩展，增加了流水线控制流程的详细描述。这个描述可以用于提取代码执行时的时序 模型，进行时序分析和时序模拟。 本文第一部分，以ＣＫ ＣＯＲＥ嵌入式微处理器为例，讨论了基于ＡＤＬ的开发工具链自动设计 方法。第二部分，提出了对ＡＤＬ的扩展改进，增加了流水线的直接描述。 １基于ＡＤＬ的开发工具链自动设计方法
因此，由于ＧＮｕ工具链自身结构的缺陷，已不能满足对开发工具链设计的速度和质量的 要求。实现开发工具链设计的自动化，已成为解决这一问题的关键。为此，人们在ＣＰｕ开发 工具链的自动设计方面做了大量卓有成效的工作。使用形式化语言对微处理器体系结构进行 描述，并以此为基础进行开发工具链的ＥＤＡ设计，是一种主要的方法。 通用的Ｃ，ＶＨＤＬ和Ｖｅｒ
ｉ ｌ
ｏｇ，可以用于硬件的仿真、综合和
测试，但不适用于微处理器体系结构模板的描述。因此需要新的高层描述语言一一ＡＤＬ，用
于处理器开发工具链的自动设计。
一个高效的ＡＤＬ语言必须具有如下特点：
・
可重用性
用同一个描述，支持多种开发工具的设计。这是ＡＤＬ语言的设计目标，也是ＡＤＬ与其他机
器描述的根本区别。
・支持多种目标机 支持广泛的徽处理器体系结构，包括普通的ＲＩＳＣ（Ｒｅｄｕｃｅｄ
供．ｍｄ，．Ｃ，．ｈ文件。而麻烦的是，每一个工具所需的处理器相关文件的格式和内容是互不 相同的，因此需要为每个工具编写不同的相关文件。 这种方法的缺点是： １）仍然需要手工编写相当大的代码量。以ｍｉ ｐｓ为例，ｇａｓ中ｔｃ—ｍｉ ｐｓ．Ｃ为近１ ４ ０００行；ｏｐｃｏｄｅ
中，ｍｉ
ｐｓ—ｄ ｉ
Ｓ．Ｃ为１ ２ ００多行，ｍｏｐｓ—ｏｐｃ．Ｃ为１ ０００多行；ｇｃｃ中，ｍｉ ｐｓ．ｃ为１
ａｃｔ
ｉｏｎ用于描述指令的功能。
／／ｔ６个３２位通用寄存器 ／／ｘ个３２位ＰＣ（Ｐｘｏ口ａＭ ／／共２“个字节的存储嚣
／靥存器及存储器定义
ｒｅ‘Ｒｆｉｌｅ【墙，ｃａｒｄ（０２）】
ｒｅ‘Ｐｃ【１．ｃｕｅｄ（３２）】
ｚｅＩ ｃｏｕａｔｅｒ）
Ｃ【１，ｃａｘｄ（１）】
／／ｚ个ｌ位的簌件玛策进位码寄存器
”－Ｉ［２＃３２，ｃａｘｄ（８）】
处理器，ＶＬＩＷ（Ｖｅｒｙ
Ｌｏｎｇ Ｉｎ ｓ
ｔ ｒｕｃ
Ｉｎｓ ｔ ｒｕｃｔ ｉ ＯＩｌ Ｓｅｔ Ｃｏｍｐｕｔｅｒ） ｉ