《嵌入式系统基础教程》第04讲_第3章嵌入式调试技术
ARM嵌入式系统基础教程第二版课后习题答案
第1章嵌入式系统概述(1)举出3个本书中未提到的嵌入式系统的例子。
答：键盘、鼠标、扫描仪。
(2)什么叫嵌入式系统？答：嵌入到对象体系中的专用计算机应用系统。
(3)什么叫嵌入式处理器？嵌入式处理器分为哪几类？答：嵌入式处理器是为完成特殊的应用而设计的特殊目的的处理器。
分为3类：1.注重尺寸、能耗和价格；2.关注性能；3.关注全部4个需求——性能、尺寸、能耗和价格。
(4)什么是嵌入式操作系统？为何要使用嵌入式操作系统？答：嵌入式操作系统是操作系统的一种类型，是在传统操作系统的基础上加入符合嵌入式系统要求的元素发展而来的。
原因：1.提高了系统的可靠性；2.提高了开发效率，缩短了开发周期。
3.充分发挥了32位CPU的多任务潜力。
第2章 ARM7体系结构1.基础知识(1)ARM7TDMI中的T、D、M、I的含义是什么？答：T：高密度16位Thumb指令集扩展；D：支持片上调试；M：64位乘法指令；I：Embedded ICE硬件仿真功能模块。
(2)ARM7TDMI采用几级流水线？使用何种存储器编址方式？答：3级；冯·诺依曼结构。
(3)ARM处理器模式和ARM处理器状态有何区别？答：ARM处理器模式体现在不同寄存器的使用上；ARM处理器状态体现在不同指令的使用上。
(4)分别列举ARM的处理器模式和状态？答：ARM的处理器模式：用户模式、系统模式、管理模式、中止模式、未定义模式、中断模式、快速模式；ARM的处理器状态:ARM状态、Thumb状态。
(5)PC和LR分别使用哪个寄存器？答：PC:R15；LR:R14。
(6)R13寄存器的通用功能是什么？答：堆栈指针SP。
(7)CPSR寄存器中哪些位用来定义处理器状态？答：位31~28：N、Z、C、V，条件代码标志位；27~8：保留位；7~0：I、F、T、M4~0，控制标志位。
(8)描述一下如何禁止IRQ和FIQ的中断。
答：当控制位I置位时，IRQ中断被禁止，否则允许IRQ中断使能；当控制位F置位时，FIQ 中断被禁止，否则允许FIQ中断使能。
嵌入式系统中的硬件调试与软件编程技巧
嵌入式系统中的硬件调试与软件编程技巧嵌入式系统在现代科技应用中扮演着至关重要的角色。
它们广泛应用于医疗设备、智能家居、汽车、航空航天等各行各业。
嵌入式系统的成功实现离不开硬件调试与软件编程技巧的应用。
本文将介绍一些嵌入式系统中的硬件调试与软件编程技巧，以帮助开发者更好地解决问题和提高效率。
一、硬件调试技巧1. 使用调试工具硬件调试中，使用调试工具是必不可少的。
例如示波器可以帮助我们观察和分析电路中的信号波形，逻辑分析仪可以帮助我们分析数字信号的运行状态。
了解如何正确选择和使用这些工具，可以提高硬件调试的效果。
2. 掌握信号的传输与损耗在进行硬件调试时，我们需要了解信号在传输过程中可能会遇到的问题，如噪声、干扰和信号损耗等。
掌握信号的传输特性，可以帮助我们更好地分析和解决问题。
3. 逐步验证电路当我们遇到硬件问题时，可以通过逐步验证电路的方式逐步排查问题。
从最基本的电源、时钟电路开始验证，确保每一步都能正常工作，逐渐添加其他模块进行验证，最终找出故障所在。
4. 注意引脚电平和电流要求在进行硬件设计和调试时，需要仔细阅读芯片手册，了解每个引脚的电气特性要求。
特别是对于输入输出电平和电流的要求，必须严格遵守，以确保系统的正常运行。
二、软件编程技巧1. 理解嵌入式系统架构在进行嵌入式软件编程时，首先需要理解嵌入式系统的架构，包括处理器体系结构、外设控制方式等。
只有充分理解系统架构，才能更好地编写软件，并优化软件性能。
2. 规范编程风格良好的编程风格有助于提高代码的可读性和可维护性。
在嵌入式系统中，由于资源有限，对代码的优化显得尤为重要。
合理使用函数、变量命名，注释详细的编程风格是良好的实践。
3. 注意资源管理在嵌入式系统中，资源管理尤为重要，包括内存、中断、通信接口等。
合理利用和管理这些资源，可以提高系统的效率和性能，减少资源浪费。
4. 运行时间和功耗优化嵌入式系统通常要求对运行时间和功耗进行优化。
合理选择算法和数据结构，避免低效操作和浪费资源的行为，以提高系统的运行效率，降低功耗。
嵌入式系统调试手段及方法综述
嵌入式系统调试手段及方法综述摘要：随着手机、MP4、PDA等移动终端的普及，嵌入式系统的应用已经越来越融入人们的生活，嵌入式系统开发设计也逐渐被人们所重视。
调试是任何项目开发过程中必不可少的一部分，在软硬件结合非常紧密的嵌入式系统开发中更是如此。
关键词：嵌入式系统调试方法经验嵌入式系统已经融入到我们的生活，在移动物联网时代即将到来的今天，嵌入式系统的学习显得更加地重要。
对于软硬件项目来说，调试是不可避免的，对于嵌入式系统的开发来说更是如此。
一、根据调试手段来分常见嵌入式调试方法有的有模拟器方式、监控器方式、仿真器方式和在线调试器方式四种，下面逐一给予介绍。
（一）模拟器方式调试工具和待调试的应用软件都在宿主机上运行，通过软件手段模拟目标机的行为，达到程序调试的目的，此为模拟器方式。
简单的模拟器可以通过指令解释方式逐条执行源程序，分配虚拟存储空间和外设，进行语法和逻辑上的调试。
模拟器软件独立于微处理器硬件，一般与编译器集成在同一个环境中，是一种有效的源程序检验和测试工具。
但值得注意的是，模拟器的功能毕竟是以一种处理器模拟另一种处理器的行为，在指令执行时间、中断响应、定时器处理等方面，有时会存在很大的差别。
另外，它也无法实现嵌入式系统在实际运行中的真实状况。
ADS中的ARMulator模拟器就属于此种工具，它可以模拟开发各种ARM嵌入式处理器，具有指令和定时等模拟功能。
（二）监控器方式宿主机和目标机通过某种接口（通常是串口）连接，宿主机上提供调试界面，被调试程序下载到目标机上运行，这种调试方式属于监控器方式。
监控程序是一段运行于目标机上的可执行程序，主要负责监控目标机上被调试程序的运行情况，并在宿主机的控制下，及时反馈目标机的运行信息，与宿主机端的调试器一起完成对应用程序的调试。
监控器方式操作简单易行，功能强大，不需要专门的调试硬件，适用面宽，已广泛应用于多种嵌入式系统的开发之中。
但监控器调试主要用于调试目标机应用程序，不适宜调试目标机操作系统。
嵌入式系统开发与调试
嵌入式系统开发与调试嵌入式系统是一种针对特定应用而设计的计算机系统，由硬件和软件组成，主要用于控制和实时处理任务。
在如今科技日新月异的环境中，嵌入式系统的需求日益增长，尤其是在智能家居、汽车电子、医疗器械等领域。
作为嵌入式系统的核心，开发与调试是不可或缺的步骤。
本文将就嵌入式系统的开发与调试进行探讨，并探索一些实践中应用的技术和方法。
一、开发环境的搭建在嵌入式系统的开发过程中，首先要搭建开发环境。
开发环境包括硬件平台和软件工具。
硬件平台是嵌入式系统的实际运行环境，常见的硬件平台包括ARM、MIPS、AVR等。
软件工具包括开发工具链、编译器、调试器等。
在搭建开发环境时，需要根据具体的项目需求选择适当的硬件平台和软件工具。
二、系统架构与任务分析在进行嵌入式系统的开发之前，需要首先进行系统架构设计和任务分析。
系统架构设计包括确定系统的组成部分和各个组件之间的关系。
任务分析是针对各个组件功能的详细分析，包括任务的实时性要求、优先级以及任务之间的依赖关系等。
通过系统架构设计和任务分析，可以为后续的开发工作提供清晰的思路和指导。
三、嵌入式系统的软件开发嵌入式系统的软件开发主要包括驱动程序的编写、操作系统的移植和应用程序的开发。
驱动程序是嵌入式系统与外部设备进行通信的接口，其编写需要熟悉硬件的特性和相关的编程语言。
操作系统的移植是将适用于特定平台的操作系统移植到嵌入式系统中，以提供更加稳定和可靠的系统环境。
应用程序的开发是根据具体的项目需求进行，可以通过编程语言和开发工具来实现。
四、调试技术与方法调试是嵌入式系统开发过程中不可或缺的一环，主要用于识别和修复系统中的错误和问题。
常用的调试技术和方法包括断点调试、跟踪分析、日志输出等。
断点调试是指在程序中设置断点，以便在程序执行到特定位置时暂停并进行调试。
跟踪分析是通过记录程序执行的轨迹来分析代码的执行情况。
日志输出是将程序中的关键信息输出到日志文件中，以便进行问题排查和分析。
嵌入式系统开发与调试技巧总结
嵌入式系统开发与调试技巧总结嵌入式系统是一种特殊的计算机系统，通常被嵌入到其他设备或系统中，用于控制和管理设备的硬件和软件。
在嵌入式系统的开发和调试过程中，技巧的运用至关重要，可以帮助开发者更高效地完成任务并解决可能出现的问题。
本文将总结一些常用的嵌入式系统开发与调试技巧，以帮助开发人员更好地理解和应用这些技巧。
1. 硬件设计与调试技巧硬件设计是嵌入式系统开发中的重要环节，其中包括电路设计、PCB 设计等。
在硬件调试过程中，以下技巧可以帮助开发者解决可能出现的问题：- 使用示波器和逻辑分析仪来观察信号和时序，以确保电路工作正常。
- 逐步测试和调试硬件模块，排除故障点。
- 使用仿真软件进行虚拟调试，以验证电路设计的正确性。
2. 软件开发与调试技巧软件开发是嵌入式系统开发中的另一个重要环节。
以下是一些可以帮助开发者提高软件开发和调试效率的技巧：- 使用调试器和调试软件进行开发和调试，如 gdb 调试器。
- 使用断点和监视器来检测和跟踪程序中的错误。
- 使用日志输出来记录程序运行的关键信息，以便调试和分析问题。
- 编写良好的测试用例，覆盖各种场景和边界条件，以确保程序的正确性。
3. 性能优化技巧在嵌入式系统开发中，性能优化是一个很重要的课题。
以下是一些常用的性能优化技巧：- 优化算法和数据结构，减少计算和访问时间。
- 使用硬件加速器和并行处理来提高系统性能。
- 避免不必要的内存分配和释放，以减少内存碎片和提高系统响应速度。
- 特殊情况下，使用汇编语言进行编程，提高程序的执行效率。
4. 故障排除技巧在嵌入式系统的开发与调试过程中，可能会遇到各种各样的问题。
以下是一些常见的故障排除技巧：- 使用调试工具和日志输出，定位和分析问题，并确认故障发生的具体位置。
- 分析模块之间的接口和通信问题，查找可能的故障点。
- 使用远程调试工具和固件更新技术，远程诊断和修复问题。
总结：嵌入式系统开发与调试技巧是嵌入式开发人员必备的知识和技能。
嵌入式系统的软件设计与调试技巧
嵌入式系统的软件设计与调试技巧嵌入式系统是一种特殊的计算机系统，它被嵌入到其他设备中，用于控制和执行特定的功能。
由于嵌入式系统通常受到资源和空间限制的制约，因此软件设计和调试变得尤为重要。
本文将介绍一些嵌入式系统的软件设计和调试技巧，旨在帮助开发人员提高嵌入式系统的性能和稳定性。
一、软件设计技巧1.合理划分模块：在嵌入式系统的软件设计中，将整个系统划分为若干个模块是十分重要的。
模块之间要进行清晰的接口定义，确保各模块之间的通信和数据传输是可靠且高效的。
此外，每个模块应该具备独立的功能，并保持尽可能小的代码量，以减少资源的占用。
2.选择合适的算法和数据结构：嵌入式系统的资源通常相对有限，因此在软件设计阶段，选择适合嵌入式系统的算法和数据结构非常重要。
对于需要频繁进行搜索或排序的操作，应选择效率较高的算法，如快速排序和二分查找等。
对于需要频繁操作的数据结构，如队列和链表等，也要选择合适的实现方式，以提高系统的性能。
3.考虑实时性要求：嵌入式系统通常需要对外界环境做出实时的响应，因此在软件设计过程中，要充分考虑系统的实时性要求。
例如，可以使用中断服务例程（ISR）来处理实时事件，并且要合理规划任务的优先级，确保高优先级任务能够及时得到响应。
4.进行正确的错误处理：在嵌入式系统中，由于外部环境的不确定性，软件可能会遇到各种异常情况。
因此，为了保证系统的稳定性和可靠性，软件设计中必须充分考虑各种异常情况的处理方式，包括错误码的定义和错误处理的逻辑。
同时，还应该记录和分析错误信息，以快速定位和修复问题。
二、调试技巧1.使用调试工具：嵌入式系统的调试过程中，适用于该硬件平台的调试工具是必不可少的。
例如，使用调试器可以在系统运行时对程序进行单步调试，观察程序的执行过程，并查看变量的值。
此外，还可以使用示波器和逻辑分析仪等工具来检测和分析硬件电路的问题。
2.输出调试信息：在嵌入式系统的软件设计和调试过程中，输出调试信息是一种常用的调试技巧。
嵌入式系统构建和调试基本工具课件
Keil uVision
Keil uVision是一款集成开发环境 （IDE），内置了调试器功能。使 用Keil uVision进行调试时，可以 直接在IDE中编写、编译和调试程 序，非常方便。
远程调试技术
远程调试原理
远程调试是指通过网络或串口等远程连接方式，对目标程序进行调试。远程调试需要目标程序支持远 程调试接口，同时调试器和目标程序之间需要建立可靠的通信连接。
优化策略
根据代码分析结果，制定相应的优化策略， 如算法优化、内存管理优化等。
效果评估
对比优化前后的代码性能，评估优化效果， 为后续开发提供参考。
案例三
物联网设备特点
介绍物联网设备的特点和应用场景，如 设备分布广泛、通信距离远等。
实践案例
分享一个典型的物联网设备远程调试 案例，包括问题定位、调试过程、解
设计阶段
总体设计
确定系统架构、模块划分、任务分配等。
详细设计
对每个模块进行详细设计，包括算法、数据结构 、接口等。
设计文档
系统设计说明书，包括总体设计和详细设计内容 。
实现阶段
编程语言选择
C/C、汇编语言等。
开发环境搭建
选择合适的集成开发环境（IDE），如Keil 、IAR等。
代码编写与测试
按照设计要求编写代码，并进行单元测试。
嵌入式系统构建和调 试基本工具课件
目录
• 嵌入式系统概述 • 嵌入式系统开发流程 • 嵌入式系统构建工具介绍 • 嵌入式系统调试工具介绍
目录
• 嵌入式系统优化方法探讨 • 典型案例分析与实践操作演示
01
嵌入式系统概述
嵌入式系统定义与特点
定义
嵌入式系统是以应用为中心，以计算机技术为基础，软硬件可裁剪，适应应用 系统对功能、可靠性、成本、体积、功耗等严格要求的专用计算机系统。
嵌入式系统调试与调优技巧
优化系统性能
通过合理的调优，可以充分发挥嵌入 式系统的硬件性能，提高系统运行效 率，满足各种复杂的应用需求。
增强可维护性
良好的调试和调优技巧可以帮助开发 人员更好地理解嵌入式系统的内部工 作原理，提高系统的可维护性和可扩 展性。
未来发展方向与挑战
智能化调试技术
多核处理器调试
低功耗调试
异构系统调试
随着人工智能和机器学习技术 的发展，未来可以开发更加智 能的调试工具和方法，自动识 别和修复系统中的问题。
嵌入式系统的应用领域
01 工业控制
嵌入式系统广泛应用于自动化生产线、机器人、 智能仪表等领域。
02 智能家居
嵌入式系统在智能家电、智能照明、安全监控等 方面发挥重要作用。
03 医疗电子
嵌入式系统在医疗设备、监护仪、诊断仪器等领 域具有广泛的应用。
嵌入式系统的发展趋势
01 智能化
随着人工智能和物联网技术的发展，嵌入式系统 将更加智能化，能够实现更高级的功能。
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分析系统任务响应时间和资源占用情况，找出瓶颈并进行 优化。
在此添加您的文本16字
详细描述
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调整任务优先级和时间片长度，确保关键任务得到及时处 理。
在此添加您的文本16字
使用内核调试工具，如OCD（On-Chip Debugger）， 进行内核状态监控和断点设置。
的调试和问题定位。
02 综合调试工具
集成了硬件和软件调试功 能的工具，如JTAG、 SWD等。
04 选择建议
根据嵌入式系统的复杂性
和开发需求选择合适的调
试工具。
调试接口与通信协议
JTAG接口
用于硬件调试，可以实现芯片级的调试。
嵌入式基础教程
嵌入式系统工业的主流SR。AM微控制器RO的M片上外中设断资源一般比较丰富，
适合于控制，因此称微部控件制器。 部件
部件
嵌入式微控制器目前的品种和数量最多，比较有代表性的通用
系列包括8051、P51XA、MCS-251、MCS-96/196/296、C166/167、
MC68HC05/11/12/16、68300、数目众多ARM芯片等。目前MCU
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• 基本概念 ——前后台系统
后台
前台
循环中调用 相应的函数完成 相应的操作，这 部分可以看成后 台行为，后台也 可以叫做任务级。 这种系统在处理 的及时性上比实 际可以做到的要 差。
中断服务程序 时
ISR
间
ISR ISR
ISR
中断服务程 序处理异步事件， 这部分可以看成 前台行为，前台 也叫中断级。时 间相关性很强的 关键操作一定是 靠中断服务程序 来保证的。
EEPROM等各种必要功能和外设。为适应不同的应用需求，一般一
个是机系一最列样大的的限单，度片不地机同和具 的 应有是用多存需复部种储求位件衍器相生和匹产外配看品设，部门，的功件狗每配能种置不衍及多晶部生封不振件产装少品。，的这从处样而理可减器以少内使功核单耗都片和
成本和。嵌入式微处理定器部时相件器比，微C控P制U核器的最部大I/O件特点是单片化，体积 大大减小，从而使功耗和成本下降、可靠性提高。微控制器是目前
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• 嵌入式微处理器
嵌入式微处理器的基础是通用计算机中的CPU。在应用中，将 微处理器装配在专门设计的电路板上，只保留和嵌入式应用有关的 母板功能，这样可以大幅度减小系统体积和功耗。为了满足嵌入式 应用的特殊要求，嵌入式微处理器虽然在功能上和标准微处理器基 本是一样的，但在工作温度、抗电磁干扰、可靠性等方面一般都做 了各种增强。
嵌入式系统开发的设计与调试技巧掌握
嵌入式系统开发的设计与调试技巧掌握近年来，随着科技的飞速发展，嵌入式系统的应用越来越广泛，从智能家居到机器人，再到工业控制和医疗设备等领域，嵌入式系统已经渗透到了我们生活的各个方面。
在嵌入式系统的开发过程中，设计与调试技巧的掌握对于系统稳定性和开发效率的提升至关重要。
一、嵌入式系统设计要点1. 系统架构设计嵌入式系统架构设计是关键一步，涉及到系统性能、安全、可靠性等多个方面。
在系统设计之初，应该充分考虑各种硬件和软件资源的使用，制定出相应的设计规范和标准，以保证系统的高效、稳定和可维护性。
同时，还需要评估系统的安全性和可靠性，预先考虑可能遇到的各种问题和风险，有针对性地制定相应的应对措施。
2. 数据结构与算法在开发嵌入式系统时，数据结构和算法是不可忽视的因素。
通过正确选择合适的数据结构和算法，可以大大提高系统的处理效率和响应速度，同时也可以减小系统的资源占用和能耗。
因此，开发团队应该在系统规划阶段就对数据结构和算法进行仔细的评估和选择。
3. 接口设计与标准制定在嵌入式系统开发中，接口设计和标准制定是至关重要的一环。
通过严格制定接口标准，可以使各部分模块之间具有良好的兼容性和可扩展性，同时也能降低模块的耦合度，有助于系统的稳定和可维护性。
因此，将接口设计和标准制定作为开发项目的一个重点和难点，是非常有必要的。
二、嵌入式系统调试策略在嵌入式系统中，调试是开发团队必须具备的重要技能之一。
通常情况下，调试分为硬件调试和软件调试两个部分，需要针对每个部分进行相应的调试策略，以保证系统的稳定和可靠性。
1. 硬件调试硬件调试是嵌入式系统开发过程中最具挑战性的环节之一。
在硬件调试过程中，需要对电路原理图和PCB板设计进行全面的评估和验证，以确保电路连接正确、元器件选型合适、信号质量稳定等。
此外，还需要针对各个部分进行相应的测试和调整，例如时序、电压、电流等参数的测试和调整，以确保系统稳定运行。
2. 软件调试软件调试是嵌入式系统开发过程中的必要环节，需要对系统软件进行全面的测试和优化。
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原因：
嵌入式系统调试技术概貌
8051单片机 寻址范围：0000H ~ FFFFH 容量64KB 地址长度：16位 片内数据存储器为8位地址，所以最大可寻址 的范围为256个单元地址 DPTR是16位地址指针，寻址范围就可达到 64KB keil C51
Keil C51的系统要求
《嵌入式系统原理与开发》
—嵌入式调试技术与JTAG 边界扫描技术
电子与通信工程
张克龙主讲
第3章 嵌入式微处理器技术基础
本章主要介绍以下内容： 嵌入式处理器的调试技术 边界扫描测试技术JTAG
3.3 嵌入式系统调试技术
指令集模拟器 ROM仿真器 实时在线仿真 片上调试器与背景 调试模式
ARM公司推出的ARMulator
ARMulator是业界著名的指令集仿真器
运行在PC平台上 ARM体系结构的指令集模拟器 集成在SDT 2.51（软件开发工具包）和ADS 1.2 （ ARM Developer Suite ，全套的实时开发软件 工具）上的插件 由四个部分组成：处理器核模型、存储器接口、 处理器接口、操作系统接口。
USB
USB BDM 调试器 6芯 BDM 电缆 6针 BDM插座 目标开发板
主机
串口
串口
(a)通过串口线连接的 BDM调试器
(b)通过USB连接的 BDM调试器
3.3.5 基于Angel的调试方案
Angel是ARM公司的调试监控程序
也称为调试代理 由多个程序部件组成 与传统调试监控程序相类似 驻留在目标机上 Angel接收主机上发送过来的调试命令，执行 指定的调试操作，并将调试结果反馈回主机。 适用于各种ARM硬件平台。
指令模拟精度的级别
指令模拟精度有三个级别
指令级 周期级 时序（节拍）级
ARMulator完全实现了指令级和周期级模拟 精度，但是没有完全实现时序级精度。
指令集模拟器ARMulator对ARM程序运行 进行指令周期数统计的结果快照
Armulator的指令周期统计结果说明
SkyEye
调试监控程序/驻留监控软件
驻留监控软件（ Resident Monitors ）是一段运 行在目标板上的程序，集成开发环境中的调试 软件通过以太网口、并行端口、串行端口等通 讯端口与驻留监控软件进行交互，由调试软件 发布命令通知驻留监控软件控制程序的执行、 读写存储器、读写寄存器、设置断点等。
驻留监控软件是一种比较低廉有效的调试方式 ，不需要任何其他的硬件调试和仿真设备。
背景调试模式
背景调试模式
Motorola（摩托罗拉）公司专有的片上调试器。 Motorola公司是第一个把片上调试器集成在处 理器内核中的嵌入式微处理器厂商。 BDM首先在68300系列处理器上实现 现在在其他微控制器上得到应用
BDM与ICE的区别
传统ICE调试时，使用ICE中的CPU来取代目标板中的 CPU，目标板和ICE之间使用多芯扁平电缆连接。而 ICE在使用时一般还需要与主机（一般是PC）连接。 （ICE调试是可以完全取代目标板的CPU）。 在BDM调试方式下嵌入式处理器被停机，各种调试命 令可以被发送到处理器中访问内存和寄存器。因此， 满足BDM调试的微处理器内部已经包含了用于调试的 微码（不是所有的芯片都可以用BDM调试的），调试 时仿真器软件和目标板上CPU的调试微码通信，目标 板上的CPU无需取出。（不完全取代）。
一个ARM体系结构的嵌入式仿真和集成开发环 境 国内开放源码的自由软件项目 运行环境：Linux平台和Windows的Cygwin （ cygwin是一个在windows平台上运行的 Unix模拟环境） 能够仿真的CPU包括：
不带MMU（ Memory Management Unit，内存管 理单元）的Atmel 91x40 带MMU的ARM720T等 基于ARM7TDMI的内核
SkyEye还能够模拟其它一些硬件外设，如串口、 网络芯片、内存、时钟等
指令集模拟器缺点
部分集成开发环境提供了指令集模拟器，可方 便用户在 PC 机上完成一部分简单的调试工作 ，但是由于指令集模拟器与真实的硬件环境相 差很大，因此即使用户使用指令集模拟器调试 通过的程序也有可能无法在真实的硬件环境下 运行，用户最终必须在硬件平台上完成整个应 用的开发。
BDM的烧写及在线调试
BDM调试器内部有一个8位的MC9HC08JB16 单片机，该单片机有USB接口，可与PC机信息 交互。HC08单片机和目标单片机间仅使用一 根I/O线通信，这根相连的信号线名为BKGD。 HC08单片机将BKGD置为输出，以串行发送命 令，发送完成后转为输入，以接收信息。目标 单片机收到命令后转为输出，根据调试器发来 的命令回送信息，然后立即转入接收态。 BDM工具以此方式实现目标单片机的在线调 试、内部闪存的烧写等功能
指令集模拟器的运行
指令集模拟器的操作界面与IDE （Integrated Development,集成开发环境）类似
模仿目标机的取指、译码和执行操作 将中间执行结果或者最终执行结果存入目标机映 像数据结构 调试人员可以观察目标机映像寄存器或者映像存 储器的单元，了解目标代码的执行结果 调试程序界面
ROM仿真器原理
当上位机发出切换指令，仿真器接受此指令并 且进行隔离切换，此时的仿真器CUP对应于 RAM2（P3=0xFE），目标机对应于RAM1（ P3=0xFF），所以目标机输出P3=0xFF，而 ROM2将会继续做修改操作，直到下次切换信 号到来。
ROM仿真器原理
为了避免目 标机在取指 或参数期间 产生切换， 采用 和 来 进行控制。
ROM仿真系统组成和结构框图
ROM仿真器原理
仿真器由两组RAM区，RAM1和RAM2区，分 别被目标机和仿真器分别操作，隔离电路的动 作是由仿真器CUP控制，仿真器CUP是听命于 上位机指令。某一时刻仿真器CPU对应于 RAM1区，目标机CUP对应于RAM2区，此时 上位机可以对RAM1区的数据进行更改，而 RAM2区作为目标机的ROM被使用；比如说两 个RAM起始数据都为P3=0xFE，RAM1被上位 机指令修改为P3=0xFF，此时的RAM2仍然被 目标机CUP控制，P3口输出为0xFE；
主机和目标机之间调试信道
主机往往和 目标机的体 系结构不同。 因此，需要 有通信转换 器对调试信 息进行转换。
运行在 主 主机上 机 的调试器 （调试工具）
主 机
ARM集成 开发环境 ADS或SDT的 调试器
通信 信道
通信 信道
目 运行在目标机上的 标 被调试程序 机 （嵌入式软件）
目 标 机
调试代理 运行在目标机上的 被调试程序 （嵌入式软件）
指令集模拟器主要用途
指令集模拟器主要用在以下几种场合：
没有目标机开发板 有目标机开发板，但使用目标机开发板成本较高 调试的程序模块不需要在实际开发板上执行，例如 学习ARM汇编语言程序 模块代码的先行调试，以加快调试速度
流行的ARM指令集模拟器
有两种比较流行的指令集模拟器： ARMulator SkyEye 还有一些研究中的ARM指令集模拟器
BDM接口
虽然使用的是6引脚接 插件，实际上有用引脚 只有4个。其中BKGD 连接到目标处理器的 BKGD引脚，RESET连 接到目标处理器的 RESET引脚，GND是 目标板的地信号，而 VDD信号是来自目标板 的电源信号。
BDM调试器与主机和目标开发板 之间的连接
USB
主机
RS232 6芯 BDM 电缆 6针 BDM插座 目标开发板 BDM 调试器
基于Angle的调试方案 边界扫描测试技术和 JTAG接口概述 Nexus调试标准 半主机调试方式
嵌入式系统调试技术概貌
嵌入式计算机调试基本结构
主机—目标机结构 主机常常是PC平台 运算能力相对较弱 存储能力和显示能力较小 数据吞吐率较小 很难在目标程序运行的计算设备上直接进行硬件软件调 试。
3.3.4 片上调试技术
片上调试技术
OCD，On-Chip Debugging 嵌入式调试技术中运用最广泛的一种 片上调试是在CPU的内部嵌入额外的控制模块， 即片上调试器；使得CPU的工作模式分为正常 模式和调试模式。
常用的片上调试技术
目前常用的片上调试技术主要有三种：
背景调试模式 BDM，Background Debug Mode JTAG IEEE 1149.1 Nexus IEEE-5001 ISTO
ROM仿真器照片
支持各种51系列芯片的JY-E2300仿真器照片
3.3.3 实时在线仿真
实时在线仿真
ICE，In-Circuit Emulator 目前最为有效的调试嵌入式系统的手段 通过ICE的实际执行，开发者可以排除人们难以 发现的隐藏在设计方案中的逻辑错误。 ICE的另外一个主要功能是在应用系统中仿真微 控制器的实际执行 优点是功能强大，软硬件均可以做到完全实时 在线调试；缺点是价格昂贵。
(a) 一般嵌入式系统的调试结构
(b) ARM体系的调试结构
SDT（Software Development Kit ，软件开发工具包）介绍
ARM SDT包括一套完整的应用软件开发工具 *armcc ARM的C编译器，具有优化功能， 兼容于ANSI C（American National Standards Institute，美国国家标准学会）。 *tcc THUMB的C编译器，同样具有优化功 能，兼容于ANSI C。 *armasm 支持ARM和THUMB的汇编器。 *armlink ARM连接器，连接一个和多个目 标文件，最终生成ELF（ executable and linkable format ）格式的可执行映像文件 *armsd ARM和THUMB的符号调试器。ຫໍສະໝຸດ 指令集模拟器的结构