專利名稱：一種基于串口的多層AHB總線架構(gòu)SoC監(jiān)測(cè)調(diào)試系統(tǒng)與方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種SoC的監(jiān)測(cè)調(diào)試系統(tǒng)與方法，尤其涉及一種基于串口的多層AHB 總線架構(gòu)SoC監(jiān)測(cè)調(diào)試系統(tǒng)與方法。
背景技術(shù)：
在傳統(tǒng)的單層AHB (Advanced High-performance Bus，先進(jìn)高性能總線)總線架構(gòu)SoC (System on Chip，片上系統(tǒng))中，多個(gè)AHB主設(shè)備連接在一條AHB總線上，同一時(shí)刻只能有一個(gè)AHB主設(shè)備占有總線，制約了整個(gè)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)傳輸帶寬。在高端通信及高性能多媒體應(yīng)用領(lǐng)域，往往需要很強(qiáng)的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)處理能力，因此系統(tǒng)中的多個(gè)AHB主設(shè)備需要同時(shí)訪問(wèn)總線。這種情況下，可以采用多層AHB總線架構(gòu)SoC，其典型的結(jié)構(gòu)如圖1所示，這里以含有三條AHB總線的結(jié)構(gòu)為例進(jìn)行說(shuō)明。AHB總線之間通過(guò)AHB-AHB橋相連，各條AHB 總線上連接有AHB主設(shè)備與AHB從設(shè)備，還可連接AHB-APB橋以訪問(wèn)APB從設(shè)備。這樣，不同AHB總線上的AHB主設(shè)備可以同時(shí)占有各自的AHB總線，同時(shí)處理數(shù)據(jù)，提高了系統(tǒng)的整體效率。隨著SoC系統(tǒng)結(jié)構(gòu)越來(lái)越復(fù)雜，模塊與模塊之間、總線層與層之間出現(xiàn)問(wèn)題的可能性也越來(lái)越大，如何在開發(fā)階段有效地測(cè)試系統(tǒng)逐漸成為一個(gè)關(guān)鍵問(wèn)題。中國(guó)專利(申請(qǐng)?zhí)?0101(^64838. 3，公開號(hào)CN101930394)公開了一種基于USB 的AHB總線跟蹤測(cè)試方法與系統(tǒng)，其方法如下使用一個(gè)帶USB接口或串口接口的AHB主設(shè)備對(duì)AHB總線施加激勵(lì)，以達(dá)到測(cè)試目的；使用一個(gè)AHB從設(shè)備記錄處理器對(duì)某個(gè)從設(shè)備的操作，以達(dá)到跟蹤目的。若將該中國(guó)專利申請(qǐng)所述方法用于多層AHB總線架構(gòu)，則存在如下不足一、只能跨層進(jìn)行所有AHB總線的測(cè)試，則頂層AHB-AHB橋會(huì)占用很大地址范圍，從而縮小頂層AHB 總線能容納的從設(shè)備數(shù)目；二、每條AHB總線都帶有一個(gè)用于跟蹤的從設(shè)備，其緩存會(huì)占用大量的芯片內(nèi)部資源。因此，有必要設(shè)計(jì)一種專用于多層AHB總線架構(gòu)SoC的監(jiān)測(cè)調(diào)試系統(tǒng)與方法。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種基于串口的多層AHB總線架構(gòu) SoC監(jiān)測(cè)調(diào)試系統(tǒng)與方法，以相對(duì)較小的芯片內(nèi)部資源實(shí)現(xiàn)對(duì)多層AHB總線架構(gòu)SoC的有效監(jiān)測(cè)與調(diào)試。本發(fā)明提供了一種基于串口的多層AHB總線架構(gòu)SoC監(jiān)測(cè)調(diào)試系統(tǒng)，包括有N條 AHB總線的待監(jiān)測(cè)調(diào)試SoC以及與該SoC中N條AHB總線相連的串口監(jiān)測(cè)調(diào)試模塊，該串口監(jiān)測(cè)調(diào)試模塊同時(shí)與SoC外的上位機(jī)串口相連。所述的N是大于1的自然數(shù)。所述的串口監(jiān)測(cè)調(diào)試模塊包含四個(gè)子模塊串口子模塊、可配置寄存器、調(diào)試子模塊、監(jiān)測(cè)子模塊，其中
所述的串口子模塊接收上位機(jī)的配置信息，并存于可配置寄存器中。所述的可配置寄存器分別與調(diào)試子模塊、監(jiān)測(cè)子模塊相連，其中存儲(chǔ)的配置信息用于控制這兩個(gè)子模塊如何工作。所述的調(diào)試子模塊與N條總線相連，與串口子模塊相連。其在多層AHB總線架構(gòu) SoC中的地位相當(dāng)于AHB主設(shè)備，能根據(jù)配置信息對(duì)N條總線中的某一條總線進(jìn)行調(diào)試，并將調(diào)試信息通過(guò)串口子模塊送回上位機(jī)。所述的監(jiān)測(cè)子模塊與N條總線相連，與串口子模塊相連。其在多層AHB總線架構(gòu) SoC中的地位相當(dāng)于AHB從設(shè)備，能根據(jù)配置信息同時(shí)監(jiān)測(cè)N條總線中的M條總線，并將監(jiān)測(cè)信息通過(guò)串口子模塊送回上位機(jī)。所述的M是大于或等于1且小于N的自然數(shù)。進(jìn)一步地，上述基于串口的多層AHB總線架構(gòu)SoC監(jiān)測(cè)調(diào)試系統(tǒng)還具有以下特點(diǎn) 串口子模塊包含一個(gè)串口發(fā)送單元、一個(gè)串口接收單元、一個(gè)調(diào)試子模塊接口、一個(gè)監(jiān)測(cè)子模塊接口、一個(gè)調(diào)試/監(jiān)測(cè)切換單元，其中
所述的串口發(fā)送單元將調(diào)試監(jiān)測(cè)信息發(fā)送給上位機(jī)。所述的串口接收單元接收從上位機(jī)傳來(lái)的配置信息，并存入可配置寄存器。所述的調(diào)試子模塊接口從調(diào)試子模塊讀取調(diào)試信息。所述的監(jiān)測(cè)子模塊接口從監(jiān)測(cè)子模塊讀取監(jiān)測(cè)信息。所述的調(diào)試/監(jiān)測(cè)切換單元根據(jù)配置信息，決定當(dāng)前整個(gè)串口監(jiān)測(cè)調(diào)試模塊處于調(diào)試模式或監(jiān)測(cè)模式。若處于調(diào)試模式，則將調(diào)試子模塊的調(diào)試信息傳送給串口發(fā)送單元； 若處于監(jiān)測(cè)模式，則將監(jiān)測(cè)子模塊的監(jiān)測(cè)信息傳送給串口發(fā)送單元。進(jìn)一步地，上述基于串口的多層AHB總線架構(gòu)SoC監(jiān)測(cè)調(diào)試系統(tǒng)還具有以下特點(diǎn) 調(diào)試子模塊包含一個(gè)AHB主設(shè)備接口、一個(gè)FIFO緩存，其中
所述的AHB主設(shè)備接口同時(shí)與N條總線相連，不同于普通的AHB主設(shè)備接口，具體為 HBUSREQ, HGRANT, HRDATA[31:0]、HRESP [1:0]、HREADY 這 6 種總線信號(hào)需要 N 組，分別與 N 條總線相連；但其余的總線信號(hào)是N條總線共用的，只用一組。所述的FIFO緩存接收從AHB主設(shè)備接口傳來(lái)的數(shù)據(jù)，當(dāng)其非空時(shí)，將通知串口子模塊把調(diào)試信息從FIFO緩存中取走。進(jìn)一步地，上述基于串口的多層AHB總線架構(gòu)SoC監(jiān)測(cè)調(diào)試系統(tǒng)還具有以下特點(diǎn) 監(jiān)測(cè)子模塊包含N個(gè)AHB從設(shè)備接口、一個(gè)監(jiān)測(cè)通道選擇單元、一個(gè)監(jiān)測(cè)處理單元、M個(gè)通道緩存、一個(gè)通道切換單元，其中
所述的N個(gè)AHB從設(shè)備接口的結(jié)構(gòu)與普通AHB從設(shè)備接口相同，分別與N條總線相連， 并都連接到監(jiān)測(cè)通道選擇單元。所述的監(jiān)測(cè)通道選擇單元根據(jù)配置信息，從N條總線中選擇M條總線的地址、數(shù)據(jù)、控制信號(hào)作為后續(xù)M條并行監(jiān)測(cè)通道的輸入。所述的監(jiān)測(cè)處理單元根據(jù)配置信息，分別對(duì)M條并行監(jiān)測(cè)通道的地址、數(shù)據(jù)、控制信號(hào)進(jìn)行監(jiān)測(cè)，得到符合條件要求且經(jīng)過(guò)壓縮的監(jiān)測(cè)信息，并傳給相應(yīng)通道的緩存。所述的M個(gè)通道緩存接收各自通道的監(jiān)測(cè)信息，當(dāng)任何一個(gè)緩存滿時(shí)，向通道切換單元發(fā)送緩存滿信號(hào)，請(qǐng)求串口子模塊讀取監(jiān)測(cè)信息。
所述的通道切換單元選擇M個(gè)通道緩存中的一個(gè)與串口子模塊通信，串口子模塊從被選中的通道緩存中讀取監(jiān)測(cè)信息。進(jìn)一步地，上述的監(jiān)測(cè)子模塊還具有以下特點(diǎn)監(jiān)測(cè)處理單元包含M個(gè)通道觸發(fā)控制單元、M個(gè)通道監(jiān)測(cè)模式選擇單元、M個(gè)信息壓縮單元，其中
所述的通道觸發(fā)控制單元根據(jù)配置信息，當(dāng)通道地址、通道控制信號(hào)滿足監(jiān)測(cè)條件時(shí)， 產(chǎn)生通道觸發(fā)使能。所述的通道監(jiān)測(cè)模式選擇單元根據(jù)配置信息，工作于不同監(jiān)測(cè)粒度的監(jiān)測(cè)模式， 產(chǎn)生通道地址監(jiān)測(cè)使能、通道數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)使能、通道控制信號(hào)監(jiān)測(cè)使能。所述的信息壓縮單元根據(jù)上述兩個(gè)模塊所給出的使能信號(hào)的組合情況，對(duì)通道地址、通道數(shù)據(jù)、通道控制信號(hào)進(jìn)行有選擇的壓縮，并送出通道監(jiān)測(cè)信息。本發(fā)明還提供了一種基于串口的多層AHB總線架構(gòu)SoC監(jiān)測(cè)方法，包括以下步驟
(1)串口監(jiān)測(cè)調(diào)試模塊接收上位機(jī)的配置信息，決定是否進(jìn)入監(jiān)測(cè)模式。在監(jiān)測(cè)模式下，監(jiān)測(cè)子模塊處于工作狀態(tài)，而調(diào)試子模塊處于非工作狀態(tài)。(2)監(jiān)測(cè)子模塊中的監(jiān)測(cè)通道選擇單元根據(jù)配置信息，從N條總線中選擇M條總線的地址、數(shù)據(jù)、控制信號(hào)，并將它們傳給監(jiān)測(cè)處理單元。(3)監(jiān)測(cè)處理單元中從以下6種不同粒度的監(jiān)測(cè)模式中選擇一種，從而有選擇地對(duì)每個(gè)通道的地址、數(shù)據(jù)、控制信號(hào)進(jìn)行監(jiān)測(cè)
①每個(gè)時(shí)鐘周期記錄符合監(jiān)測(cè)條件的通道地址、數(shù)據(jù)、控制信號(hào)；
②每個(gè)時(shí)鐘周期記錄符合監(jiān)測(cè)條件的通道地址、數(shù)據(jù)；
③每個(gè)時(shí)鐘周期記錄符合監(jiān)測(cè)條件的通道數(shù)據(jù)、控制信號(hào)；
④當(dāng)控制信號(hào)發(fā)生變化時(shí)，記錄符合監(jiān)測(cè)條件的通道地址、數(shù)據(jù)、控制信號(hào)；
⑤當(dāng)控制信號(hào)發(fā)生變化時(shí)，記錄符合監(jiān)測(cè)條件的通道地址、數(shù)據(jù)；
⑥當(dāng)控制信號(hào)發(fā)生變化時(shí)，記錄符合監(jiān)測(cè)條件的通道數(shù)據(jù)、控制信號(hào)； (4)監(jiān)測(cè)處理單元中對(duì)記錄的監(jiān)測(cè)信息進(jìn)行壓縮，壓縮方法為 ①通道地址只記錄Non-sequential地址,不記錄Sequential地址。②通道數(shù)據(jù)將當(dāng)前監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)與前一次監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)相減。③通道控制信號(hào)由于在一次AHB總線數(shù)據(jù)傳輸過(guò)程中，控制信號(hào)不會(huì)變化，因此采用基于CAM (Content-addressable memory，內(nèi)容可尋址存儲(chǔ)器)字典的壓縮方法，減少監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的位數(shù)，具體為
使用8個(gè)9位寬的寄存器構(gòu)成字典，則字典的索引只有3位； 若當(dāng)前控制信號(hào)存在于字典中，則將對(duì)應(yīng)的字典索引作為監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)(3位)； 若當(dāng)前控制信號(hào)不存在于字典中，則將原控制信號(hào)作為監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)(9位)，并將該控制信號(hào)加入字典。(5)各自通道的監(jiān)測(cè)信息存入各自通道的緩存，當(dāng)任何一個(gè)緩存滿時(shí)，向通道切換單元發(fā)送緩存滿信號(hào)，請(qǐng)求串口子模塊讀取監(jiān)測(cè)信息。通道切換單元選擇M個(gè)通道緩存中的一個(gè)與串口子模塊通信。其切換遵循如下所述的優(yōu)先級(jí)仲裁策略
①通道序號(hào)越小，優(yōu)先級(jí)越高；
②多條通道同時(shí)滿，且無(wú)通道正與串口子模塊通信時(shí)，序號(hào)小的通道取得與串口子模塊的通信權(quán)；
③當(dāng)有通道正與串口子模塊通信時(shí)，必須等當(dāng)前通道傳輸結(jié)束后，才允許其他通道與串口子模塊通信。(6)串口子模塊從被通道切換單元選中的通道緩存讀取監(jiān)測(cè)信息，發(fā)送給上位機(jī)。(7)當(dāng)所有M條通道的監(jiān)測(cè)都發(fā)送給上位機(jī)后，本次監(jiān)測(cè)結(jié)束，如需開始另一次監(jiān)測(cè)，重新由第(1)步開始。本發(fā)明還提供了一種基于串口的多層AHB總線架構(gòu)SoC調(diào)試方法，包括以下步驟
(1)串口監(jiān)測(cè)調(diào)試模塊接收上位機(jī)的配置信息，決定是否進(jìn)入調(diào)試模式。在調(diào)試模式下，調(diào)試子模塊處于工作狀態(tài)，而監(jiān)測(cè)子模塊處于非工作狀態(tài)。(2)調(diào)試子模塊中的AHB主設(shè)備接口根據(jù)配置信息，對(duì)N條總線中的某一條總線進(jìn)行調(diào)試。如果當(dāng)前調(diào)試是讀操作，則把讀回的數(shù)據(jù)送入FIFO緩存；如果當(dāng)前調(diào)試是寫操作，則無(wú)需返回調(diào)試信息，直接跳到第(4)步。(3)串口子模塊從調(diào)試子模塊的FIFO緩存讀取調(diào)試信息，發(fā)送給上位機(jī)。(4)根據(jù)配置信息，當(dāng)完成預(yù)定次數(shù)的讀/寫操作后，本次調(diào)試結(jié)束，如需開始另一次調(diào)試，重新由第(1)步開始。 采用本發(fā)明的技術(shù)方案后，對(duì)于監(jiān)測(cè)，N條AHB總線的監(jiān)測(cè)可以共用M個(gè)通道緩存， 并采用不同粒度的監(jiān)測(cè)模式和壓縮方法，在保留有效監(jiān)測(cè)信息的同時(shí)減小了芯片內(nèi)部資源使用；對(duì)于調(diào)試，則無(wú)需跨層進(jìn)行，頂層AHB-AHB橋只需占用原系統(tǒng)本身必要的地址范圍， 從而增大了頂層AHB總線能容納的從設(shè)備數(shù)目。


圖1是現(xiàn)有技術(shù)中常見的多層AHB總線架構(gòu)SoC ； 圖2是本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的系統(tǒng)模塊圖3是串口監(jiān)測(cè)調(diào)試模塊中串口子模塊的結(jié)構(gòu)與連接關(guān)系圖； 圖4是串口監(jiān)測(cè)調(diào)試模塊中調(diào)試子模塊的結(jié)構(gòu)與連接關(guān)系圖； 圖5是串口監(jiān)測(cè)調(diào)試模塊中監(jiān)測(cè)子模塊的結(jié)構(gòu)與連接關(guān)系圖； 圖6是監(jiān)測(cè)子模塊中監(jiān)測(cè)處理單元的結(jié)構(gòu)與連接關(guān)系圖； 圖7是本發(fā)明實(shí)施例監(jiān)測(cè)與調(diào)試方法的流程圖。
具體實(shí)施例方式以下結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式
對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步的詳細(xì)說(shuō)明。圖2是本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的系統(tǒng)模塊圖。如圖所示，以N=3為例說(shuō)明情況，一個(gè)串口監(jiān)測(cè)調(diào)試模塊同時(shí)連接到N條AHB總線，并與SoC外的上位機(jī)串口相連。圖2中還示出了串口監(jiān)測(cè)調(diào)試模塊的結(jié)構(gòu)，包括四個(gè)子模塊串口子模塊、可配置寄存器、調(diào)試子模塊、監(jiān)測(cè)子模塊，其中
串口子模塊接收上位機(jī)的配置信息，并存于可配置寄存器中?？膳渲眉拇嫫鞣謩e與調(diào)試子模塊、監(jiān)測(cè)子模塊相連，其中存儲(chǔ)的配置信息用于控制這兩個(gè)子模塊如何工作。
調(diào)試子模塊與N條總線相連，與串口子模塊相連。其在多層AHB總線架構(gòu)SoC中的地位相當(dāng)于AHB主設(shè)備，能根據(jù)配置信息對(duì)N條總線中的某一條總線施加激勵(lì)，并將調(diào)試信息通過(guò)串口子模塊送回上位機(jī)。監(jiān)測(cè)子模塊與N條總線相連，與串口子模塊相連。其在多層AHB總線架構(gòu)SoC中的地位相當(dāng)于AHB從設(shè)備，能根據(jù)配置信息同時(shí)監(jiān)測(cè)N條總線中的M條總線，并將監(jiān)測(cè)信息通過(guò)串口子模塊送回上位機(jī)。圖3是串口監(jiān)測(cè)調(diào)試模塊中串口子模塊的結(jié)構(gòu)與連接關(guān)系圖，串口子模塊包含一個(gè)串口發(fā)送單元、一個(gè)串口接收單元、一個(gè)調(diào)試子模塊接口、一個(gè)監(jiān)測(cè)子模塊接口、一個(gè)調(diào)試/監(jiān)測(cè)切換單元，其中
串口發(fā)送單元將調(diào)試監(jiān)測(cè)信息發(fā)送給上位機(jī)。串口接收單元接收從上位機(jī)傳來(lái)的配置信息，并存入可配置寄存器。
調(diào)試子模塊接口從調(diào)試子模塊讀取調(diào)試信息。監(jiān)測(cè)子模塊接口從監(jiān)測(cè)子模塊讀取調(diào)試信息。調(diào)試/監(jiān)測(cè)切換單元根據(jù)配置信息，決定當(dāng)前整個(gè)串口監(jiān)測(cè)調(diào)試模塊處于調(diào)試模式或監(jiān)測(cè)模式。若處于調(diào)試模式，則將調(diào)試子模塊的調(diào)試信息傳送給串口發(fā)送單元；若處于監(jiān)測(cè)模式，則將監(jiān)測(cè)子模塊的監(jiān)測(cè)信息傳送給串口發(fā)送單元。圖4是串口監(jiān)測(cè)調(diào)試模塊中調(diào)試子模塊的結(jié)構(gòu)與連接關(guān)系圖，調(diào)試子模塊包含一個(gè)AHB主設(shè)備接口、一個(gè)FIFO緩存，其中
AHB主設(shè)備接口同時(shí)與N條總線相連，不同于普通的AHB主設(shè)備接口，具體為 HBUSREQ, HGRANT, HRDATA[31:0]、HRESP [1:0]、HREADY 這 6 種總線信號(hào)需要 N 組，分別與 N 條總線相連；但其余的 6 種總線信號(hào) HTRANS[1:0]、HBURST[2:0]、HADDR[31:0]、HWRITE、 HSIZE[2:0]、HWDATA[31:0]都是N條總線共用的，只用一組。FIFO緩存接收從AHB主設(shè)備接口傳來(lái)的某條總線上的讀數(shù)據(jù)HRDATA，當(dāng)其非空時(shí)，將通知串口子模塊發(fā)出讀使能，把調(diào)試信息從FIFO緩存中取走。圖5是串口監(jiān)測(cè)調(diào)試模塊中監(jiān)測(cè)子模塊的結(jié)構(gòu)與連接關(guān)系圖，監(jiān)測(cè)子模塊包含N 個(gè)AHB從設(shè)備接口、一個(gè)監(jiān)測(cè)通道選擇單元、一個(gè)監(jiān)測(cè)處理單元、M個(gè)通道緩存、一個(gè)通道切換單元，其中
N個(gè)AHB從設(shè)備接口分別與N條總線相連，并都連接到監(jiān)測(cè)通道選擇單元，其結(jié)構(gòu)與普通的AHB從設(shè)備接口相同。監(jiān)測(cè)通道選擇單元根據(jù)配置信息，從N條總線中選擇M條總線的地址、數(shù)據(jù)、 控制信號(hào)作為后續(xù)M條并行監(jiān)測(cè)通道的輸入。這里，地址是指HADDR[31:0]，數(shù)據(jù)是指 HWDATA [31:0]禾口 HRDATA [31:0]，控制信號(hào)是指 HTRANS [1 0]、HBURST [2:0]、HWRITE, HSIZE [2:0](共 9 位)。監(jiān)測(cè)處理單元根據(jù)配置信息，分別對(duì)M條并行監(jiān)測(cè)通道的地址、數(shù)據(jù)、控制信號(hào)進(jìn)行監(jiān)測(cè)，得到符合條件要求且經(jīng)過(guò)壓縮的監(jiān)測(cè)信息，并傳給相應(yīng)通道的緩存。M個(gè)通道緩存接收各自通道的監(jiān)測(cè)信息，當(dāng)任何一個(gè)緩存滿時(shí)，向通道切換單元發(fā)送緩存滿信號(hào)，請(qǐng)求串口子模塊讀取監(jiān)測(cè)信息。通道切換單元選擇M個(gè)通道緩存中的一個(gè)與串口子模塊通信。其切換遵循如下所述的優(yōu)先級(jí)仲裁策略①通道序號(hào)越小，優(yōu)先級(jí)越高；
②多條通道同時(shí)滿，且無(wú)通道正與串口子模塊通信時(shí)，序號(hào)小的通道取得與串口子模塊的通信權(quán)；
③當(dāng)有通道正與串口子模塊通信時(shí)，必須等當(dāng)前通道傳輸結(jié)束后，才允許其他通道與串口子模塊通信。串口子模塊從被通道切換單元選中的通道緩存讀取監(jiān)測(cè)信息，發(fā)送給上位機(jī)。圖6是監(jiān)測(cè)子模塊中監(jiān)測(cè)處理單元的結(jié)構(gòu)與連接關(guān)系圖，監(jiān)測(cè)處理單元包含M個(gè)通道觸發(fā)控制單元、M個(gè)通道監(jiān)測(cè)模式選擇單元、M個(gè)信息壓縮單元。圖中只給出了通道1 作為示例，對(duì)于其他通道，連接關(guān)系依此類推，其中
通道觸發(fā)控制單元根據(jù)配置信息，當(dāng)通道地址、通道控制信號(hào)滿足監(jiān)測(cè)條件時(shí)，產(chǎn)生通道觸發(fā)使能。通道監(jiān)測(cè)模式選擇單元根據(jù)配置信息，從以下幾種不同粒度的監(jiān)測(cè)模式中選擇一種，產(chǎn)生通道地址監(jiān)測(cè)使能、通道數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)使能、通道控制信號(hào)監(jiān)測(cè)使能。①每個(gè)時(shí)鐘周期監(jiān)測(cè)通道地址、數(shù)據(jù)、控制信號(hào)；
②每個(gè)時(shí)鐘周期監(jiān)測(cè)通道地址、數(shù)據(jù)；
③每個(gè)時(shí)鐘周期監(jiān)測(cè)通道數(shù)據(jù)、控制信號(hào)；
④當(dāng)控制信號(hào)發(fā)生變化時(shí)，監(jiān)測(cè)通道地址、數(shù)據(jù)、控制信號(hào)；
⑤當(dāng)控制信號(hào)發(fā)生變化時(shí)，監(jiān)測(cè)通道地址、數(shù)據(jù)；
⑥當(dāng)控制信號(hào)發(fā)生變化時(shí)，監(jiān)測(cè)通道數(shù)據(jù)、控制信號(hào)；
信息壓縮單元根據(jù)上述兩個(gè)模塊所給出的使能信號(hào)的組合情況，對(duì)通道地址、通道數(shù)據(jù)、通道控制信號(hào)進(jìn)行有選擇的壓縮，并送出通道監(jiān)測(cè)信息。具體為
當(dāng)觸發(fā)使能、地址監(jiān)測(cè)使能同時(shí)有效時(shí)，才壓縮通道地址，并將其加入監(jiān)測(cè)信息；壓縮方法為Non-sequential iiktlt^id^ Sequential jfttlt。當(dāng)觸發(fā)使能、數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)使能同時(shí)有效時(shí)，才壓縮通道數(shù)據(jù)，并將其加入監(jiān)測(cè)信息； 壓縮方法為將當(dāng)前監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)與前一次監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)相減。當(dāng)觸發(fā)使能、控制信號(hào)監(jiān)測(cè)使能同時(shí)有效時(shí)，才壓縮通道控制信號(hào)，并將其加入監(jiān)測(cè)信息；壓縮方法為采用基于CAM (Content-addressable memory,內(nèi)容可尋址存儲(chǔ)器)字典的壓縮方法，具體為
使用8個(gè)9位寬的寄存器構(gòu)成字典，則字典的索引只有3位； 若當(dāng)前控制信號(hào)存在于字典中，則將對(duì)應(yīng)的字典索引作為監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)(3位)； 若當(dāng)前控制信號(hào)不存在于字典中，則將原控制信號(hào)作為監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)(9位)，并將該控制信號(hào)加入字典。圖7是本發(fā)明實(shí)施例監(jiān)測(cè)與調(diào)試方法的流程圖，包括如下步驟
(1)上位機(jī)向串口監(jiān)測(cè)調(diào)試模塊發(fā)送配置信息，串口監(jiān)測(cè)調(diào)試模塊決定進(jìn)入調(diào)試模式或是監(jiān)測(cè)模式。若是監(jiān)測(cè)模式，則從步驟2執(zhí)行到步驟7 ；若是調(diào)試模式，則從步驟8執(zhí)行到步驟12。(2)監(jiān)測(cè)子模塊開始工作，調(diào)試子模塊停止工作。( 3)監(jiān)測(cè)子模塊中的監(jiān)測(cè)通道選擇單元根據(jù)配置信息，從N條總線中選擇M條總線的地址、數(shù)據(jù)、控制信號(hào)。
(4)監(jiān)測(cè)處理單元根據(jù)觸發(fā)條件、監(jiān)測(cè)模式對(duì)地址、數(shù)據(jù)、控制信號(hào)進(jìn)行監(jiān)測(cè)并壓縮。(5)監(jiān)測(cè)信息進(jìn)入緩存，當(dāng)任何一個(gè)緩存滿時(shí)，向通道切換單元發(fā)送緩存滿信號(hào)， 請(qǐng)求串口子模塊讀取監(jiān)測(cè)信息。通道切換單元選擇M個(gè)通道緩存中的一個(gè)與串口子模塊通(6)串口子模塊從緩存讀出監(jiān)測(cè)信息，發(fā)送給上位機(jī)。(7)完成本次監(jiān)測(cè)。(8)調(diào)試子模塊開始工作，監(jiān)測(cè)子模塊停止工作。(9)調(diào)試子模塊中的AHB主設(shè)備接口對(duì)N條總線中的某一條進(jìn)行預(yù)調(diào)試，調(diào)試次數(shù) (即讀/寫次數(shù))由配置信息決定。如果當(dāng)前調(diào)試是讀操作，則從步驟10繼續(xù)執(zhí)行；如果當(dāng)前調(diào)試是寫操作，則直接跳到第12步。(10)把讀回的數(shù)據(jù)送入FIFO緩存。(11)串口子模塊從調(diào)試子模塊的FIFO緩存讀取調(diào)試信息，發(fā)送給上位機(jī)。(12)完成本次調(diào)試。以上所述僅為本發(fā)明的具體實(shí)施方式
，并不用以限制本發(fā)明，任何本發(fā)明所屬領(lǐng)域內(nèi)的技術(shù)人員，在本發(fā)明揭露的技術(shù)范圍內(nèi)，所作的修改或替換，都應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種基于串口的多層AHB總線架構(gòu)SoC監(jiān)測(cè)調(diào)試系統(tǒng)，包括串口子模塊、可配置寄存器、調(diào)試子模塊和監(jiān)測(cè)子模塊，其特征在于所述的串口子模塊接收上位機(jī)的配置信息，并存于可配置寄存器中； 所述的可配置寄存器分別與調(diào)試子模塊、監(jiān)測(cè)子模塊相連，其中存儲(chǔ)的配置信息用于控制這兩個(gè)子模塊如何工作；所述的調(diào)試子模塊一端與N條總線相連、另一端與串口子模塊相連；其在多層AHB總線架構(gòu)SoC中的地位相當(dāng)于AHB主設(shè)備，能根據(jù)配置信息對(duì)N條總線中的某一條總線進(jìn)行調(diào)試，并將調(diào)試信息通過(guò)串口子模塊送回上位機(jī)；所述的監(jiān)測(cè)子模塊一端與N條總線相連、另一端與串口子模塊相連；其在多層AHB總線架構(gòu)SoC中的地位相當(dāng)于AHB從設(shè)備，能根據(jù)配置信息同時(shí)監(jiān)測(cè)N條總線中的M條總線，并將監(jiān)測(cè)信息通過(guò)串口子模塊送回上位機(jī)；所述的M是大于或等于1且小于N的自然數(shù)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于串口的多層AHB總線架構(gòu)SoC監(jiān)測(cè)調(diào)試系統(tǒng)，其特征在于所述的串口子模塊包含一個(gè)串口發(fā)送單元、一個(gè)串口接收單元、一個(gè)調(diào)試子模塊接口、一個(gè)監(jiān)測(cè)子模塊接口、一個(gè)調(diào)試/監(jiān)測(cè)切換單元，其中所述的串口發(fā)送單元將調(diào)試監(jiān)測(cè)信息發(fā)送給上位機(jī)；所述的串口接收單元接收從上位機(jī)傳來(lái)的配置信息，并存入可配置寄存器；所述的調(diào)試子模塊接口從調(diào)試子模塊讀取調(diào)試信息；所述的監(jiān)測(cè)子模塊接口從監(jiān)測(cè)子模塊讀取監(jiān)測(cè)信息；所述的調(diào)試/監(jiān)測(cè)切換單元根據(jù)配置信息，決定當(dāng)前整個(gè)串口監(jiān)測(cè)調(diào)試模塊處于調(diào)試模式或監(jiān)測(cè)模式；若處于調(diào)試模式，則將調(diào)試子模塊的調(diào)試信息傳送給串口發(fā)送單元；若處于監(jiān)測(cè)模式，則將監(jiān)測(cè)子模塊的監(jiān)測(cè)信息傳送給串口發(fā)送單元。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于串口的多層AHB總線架構(gòu)SoC監(jiān)測(cè)調(diào)試系統(tǒng)，其特征在于所述的調(diào)試子模塊包含一個(gè)AHB主設(shè)備接口、一個(gè)FIFO緩存，其中所述的AHB主設(shè)備接口同時(shí)與N條總線相連，不同于普通的AHB主設(shè)備接口，具體為 HBUSREQ, HGRANT, HRDATA[31:0]、HRESP [1:0]、HREADY 這 6 種總線信號(hào)需要 N 組，分別與 N 條總線相連；但其余的總線信號(hào)是N條總線共用的，只用一組；所述的FIFO緩存接收從AHB主設(shè)備接口傳來(lái)的數(shù)據(jù)，當(dāng)其非空時(shí)，將通知串口子模塊把調(diào)試信息從FIFO緩存中取走。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于串口的多層AHB總線架構(gòu)SoC監(jiān)測(cè)調(diào)試系統(tǒng)，其特征在于所述的監(jiān)測(cè)子模塊包含N個(gè)AHB從設(shè)備接口、一個(gè)監(jiān)測(cè)通道選擇單元、一個(gè)監(jiān)測(cè)處理單元、M個(gè)通道緩存、一個(gè)通道切換單元，其中所述的N個(gè)AHB從設(shè)備接口的結(jié)構(gòu)與普通AHB從設(shè)備接口相同，分別與N條總線相連， 并都連接到監(jiān)測(cè)通道選擇單元；所述的監(jiān)測(cè)通道選擇單元根據(jù)配置信息，從N條總線中選擇M條總線的地址、數(shù)據(jù)、控制信號(hào)作為后續(xù)M條并行監(jiān)測(cè)通道的輸入；所述的監(jiān)測(cè)處理單元根據(jù)配置信息，分別對(duì)M條并行監(jiān)測(cè)通道的地址、數(shù)據(jù)、控制信號(hào)進(jìn)行監(jiān)測(cè)，得到符合條件要求且經(jīng)過(guò)壓縮的監(jiān)測(cè)信息，并傳給相應(yīng)通道的緩存；所述的M個(gè)通道緩存接收各自通道的監(jiān)測(cè)信息，當(dāng)任何一個(gè)緩存滿時(shí)，向通道切換單元發(fā)送緩存滿信號(hào)，請(qǐng)求串口子模塊讀取監(jiān)測(cè)信息；所述的通道切換單元選擇M個(gè)通道緩存中的一個(gè)與串口子模塊通信，串口子模塊從被選中的通道緩存中讀取監(jiān)測(cè)信息。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種基于串口的多層AHB總線架構(gòu)SoC監(jiān)測(cè)調(diào)試系統(tǒng)，其特征在于所述的監(jiān)測(cè)處理單元包含M個(gè)通道觸發(fā)控制單元、M個(gè)通道監(jiān)測(cè)模式選擇單元、M個(gè)信息壓縮單元，其中所述的通道觸發(fā)控制單元根據(jù)配置信息，當(dāng)通道地址、通道控制信號(hào)滿足監(jiān)測(cè)條件時(shí)， 產(chǎn)生通道觸發(fā)使能；所述的通道監(jiān)測(cè)模式選擇單元根據(jù)配置信息，工作于不同監(jiān)測(cè)粒度的監(jiān)測(cè)模式，產(chǎn)生通道地址監(jiān)測(cè)使能、通道數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)使能、通道控制信號(hào)監(jiān)測(cè)使能；所述的信息壓縮單元根據(jù)上述兩個(gè)模塊所給出的使能信號(hào)的組合情況，對(duì)通道地址、 通道數(shù)據(jù)、通道控制信號(hào)進(jìn)行有選擇的壓縮，并送出通道監(jiān)測(cè)信息。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于串口的多層AHB總線架構(gòu)SoC監(jiān)測(cè)調(diào)試系統(tǒng)，其特征在于該監(jiān)測(cè)調(diào)試系統(tǒng)的監(jiān)測(cè)方法具體包括以下步驟6-1.串口監(jiān)測(cè)調(diào)試模塊接收上位機(jī)的配置信息，決定是否進(jìn)入監(jiān)測(cè)模式；在監(jiān)測(cè)模式下，監(jiān)測(cè)子模塊處于工作狀態(tài)，而調(diào)試子模塊處于非工作狀態(tài)；6-2.監(jiān)測(cè)子模塊中的監(jiān)測(cè)通道選擇單元根據(jù)配置信息，從N條總線中選擇M條總線的地址、數(shù)據(jù)、控制信號(hào)，并將它們傳給監(jiān)測(cè)處理單元；6-3.監(jiān)測(cè)處理單元中從以下6種不同粒度的監(jiān)測(cè)模式中選擇一種，從而有選擇地對(duì)每個(gè)通道的地址、數(shù)據(jù)、控制信號(hào)進(jìn)行監(jiān)測(cè)①每個(gè)時(shí)鐘周期記錄符合監(jiān)測(cè)條件的通道地址、數(shù)據(jù)、控制信號(hào)；②每個(gè)時(shí)鐘周期記錄符合監(jiān)測(cè)條件的通道地址、數(shù)據(jù)；③每個(gè)時(shí)鐘周期記錄符合監(jiān)測(cè)條件的通道數(shù)據(jù)、控制信號(hào)；④當(dāng)控制信號(hào)發(fā)生變化時(shí)，記錄符合監(jiān)測(cè)條件的通道地址、數(shù)據(jù)、控制信號(hào)；⑤當(dāng)控制信號(hào)發(fā)生變化時(shí)，記錄符合監(jiān)測(cè)條件的通道地址、數(shù)據(jù)；⑥當(dāng)控制信號(hào)發(fā)生變化時(shí)，記錄符合監(jiān)測(cè)條件的通道數(shù)據(jù)、控制信號(hào)； 6-4.監(jiān)測(cè)處理單元中對(duì)記錄的監(jiān)測(cè)信息進(jìn)行壓縮，壓縮方法為①通道地址只記錄Non-sequential地址，不記錄kquential地址；②通道數(shù)據(jù)將當(dāng)前監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)與前一次監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)相減；③通道控制信號(hào)采用基于CAM字典的壓縮方法，減少監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的位數(shù)，具體為 使用8個(gè)9位寬的寄存器構(gòu)成字典，則字典的索引只有3位；若當(dāng)前控制信號(hào)存在于字典中，則將對(duì)應(yīng)的字典索引作為監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)； 若當(dāng)前控制信號(hào)不存在于字典中，則將原控制信號(hào)作為監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，并將該控制信號(hào)加入字典；6-5.各自通道的監(jiān)測(cè)信息存入各自通道的緩存，當(dāng)任何一個(gè)緩存滿時(shí)，向通道切換單元發(fā)送緩存滿信號(hào)，請(qǐng)求串口子模塊讀取監(jiān)測(cè)信息；通道切換單元選擇M個(gè)通道緩存中的一個(gè)與串口子模塊通信，其切換遵循如下所述的優(yōu)先級(jí)仲裁策略①通道序號(hào)越小，優(yōu)先級(jí)越高；②多條通道同時(shí)滿，且無(wú)通道正與串口子模塊通信時(shí)，序號(hào)小的通道取得與串口子模塊的通信權(quán)；③當(dāng)有通道正與串口子模塊通信時(shí)，必須等當(dāng)前通道傳輸結(jié)束后，才允許其他通道與串口子模塊通信；6-6.串口子模塊從被通道切換單元選中的通道緩存讀取監(jiān)測(cè)信息，發(fā)送給上位機(jī)；6-7.當(dāng)所有M條通道的監(jiān)測(cè)都發(fā)送給上位機(jī)后，本次監(jiān)測(cè)結(jié)束，如需開始另一次監(jiān)測(cè)， 重新由6-1開始。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于串口的多層AHB總線架構(gòu)SoC監(jiān)測(cè)調(diào)試系統(tǒng)，其特征在于該監(jiān)測(cè)調(diào)試系統(tǒng)的調(diào)試方法具體包括以下步驟7-1.串口監(jiān)測(cè)調(diào)試模塊接收上位機(jī)的配置信息，決定是否進(jìn)入調(diào)試模式；在調(diào)試模式下，調(diào)試子模塊處于工作狀態(tài)，而監(jiān)測(cè)子模塊處于非工作狀態(tài)；7-2.調(diào)試子模塊中的AHB主設(shè)備接口根據(jù)配置信息，對(duì)N條總線中的某一條總線進(jìn)行調(diào)試；如果當(dāng)前調(diào)試是讀操作，則把讀回的數(shù)據(jù)送入FIFO緩存；如果當(dāng)前調(diào)試是寫操作，則無(wú)需返回調(diào)試信息，直接跳到7-4 ；7-3.串口子模塊從調(diào)試子模塊的FIFO緩存讀取調(diào)試信息，發(fā)送給上位機(jī)；7-4.根據(jù)配置信息，當(dāng)完成預(yù)定次數(shù)的讀/寫操作后，本次調(diào)試結(jié)束，如需開始另一次調(diào)試，重新由7-1開始。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種基于串口的多層AHB總線架構(gòu)SoC監(jiān)測(cè)調(diào)試系統(tǒng)與方法。本發(fā)明中的串口子模塊接收上位機(jī)的配置信息，并存于可配置寄存器中?？膳渲眉拇嫫鞣謩e與調(diào)試子模塊、監(jiān)測(cè)子模塊相連，其中存儲(chǔ)的配置信息用于控制這兩個(gè)子模塊如何工作。調(diào)試子模塊一端與N條總線相連、另一端與串口子模塊相連，能根據(jù)配置信息對(duì)N條總線中的某一條總線進(jìn)行調(diào)試，并將調(diào)試信息通過(guò)串口子模塊送回上位機(jī)。監(jiān)測(cè)子模塊一端與N條總線相連、另一端與串口子模塊相連；能根據(jù)配置信息同時(shí)監(jiān)測(cè)N條總線中的M條總線，并將監(jiān)測(cè)信息通過(guò)串口子模塊送回上位機(jī)。本發(fā)明減小了芯片內(nèi)部資源使用，增大了頂層AHB總線能容納的從設(shè)備數(shù)目。
文檔編號(hào)G06F11/267GK102231129SQ20111018482
公開日2011年11月2日 申請(qǐng)日期2011年7月4日 優(yōu)先權(quán)日2011年7月4日
發(fā)明者徐時(shí)偉, 沈海斌, 賴英超 申請(qǐng)人:浙江大學(xué)