基于mmu实现数据保护的仿真器的制造方法
【专利摘要】本发明介绍一种基于MMU实现数据保护的仿真器，涉及到芯片仿真【技术领域】。仿真器包括芯片功能调试模块、芯片功能模块、控制模块、寄存器、芯片MMU、FPGA?MMU、接口模块、选择模块、存储器。芯片功能调试模块通过控制模块来控制芯片功能模块中的程序运行和存储器访问。在芯片MMU基础上增加RAM接口实现FPGA?MMU，程序执行时修改寄存器内容，会同时改变两个MMU模块的功能，实现调试状态与芯片运行时MMU功能一致。本发明实现了存储器地址动态影射、数据实时保护的调试功能，为有安全要求的芯片仿真器设计提供一种数据保护解决方案。
【专利说明】基于MMU实现数据保护的仿真器
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种芯片仿真器，特别涉及一种基于MMU实现数据保护的仿真器。
【背景技术】
[0002]增加“芯片MMU”模块，是芯片增强安全性的基本做法，本发明提到的基于MMU实现数据保护的仿真器就是针对该类型的芯片，在调试过程中对存储器中的数据实现实时保护功能。
[0003]智能卡芯片中常用的存储器配置有ROM+RAM、R0M+NVM+RAM,其中NVM可以是EEPROM、FLASH或是两者的组合。存储器管理单元(MMU)的主要功能是对物理存储器进行分段映射，并对这些段提供保护功能，防止非法的访问，完成分段权限控制的功能。由于存储器地址映射，DATA的读、写，CODE执行等属性通过MMU寄存器的设置可以实时改变，因此要求芯片仿真器在调试过程中对相应数据进行实时映射和保护。
[0004]对于通过插入CPU指令访问存储器的芯片仿真器，CPU访问存储器时会经过芯片MMU，可以实现调试的实时保护。但由于插指令操作以及CPU执行速度限制，仿真速度比较慢，从而影响用户的调试。为提高仿真速度，芯片仿真器可以增加单独一条通路直接访问存储器，在此通路上如何实现数据实时保护？为解决此问题，本发明提出一种基于MMU实现数据保护的仿真器。
【发明内容】
[0005]本发明所解决的技术问题是，如何设计一种调试时不通过CPU访问存储器，且与芯片MMU具有相同保护功能的仿真器。
[0006]本发明的仿真器包括芯片功能调试模块、芯片功能模块、控制模块、寄存器、芯片MMU, FPGA MMU、接口模块、选择模块、存储器。其中芯片功能调试模块用于存储器数据的修改和显示，对芯片功能模块进行调试；芯片功能模块用于实现芯片功能，控制模块、寄存器、芯片MMU、FPGAMMU、接口模块、选择模块和存储器共同实现程序运行和调试过程中芯片的MMU功能。
[0007]芯片功能调试模块告知控制模块当前操作是CPU执行程序还是调试命令访问存储器。程序运行前寄存器为复位值，在程序执行过程中可以设置寄存器内容，实现MMU重映射及保护功能，芯片MMU和FPGA MMU的功能会根据寄存器的内容同时实时改变，程序停止时芯片功能调试模块按FPGA MMU当前设置访问存储器，实现对存储器实时保护。
[0008]本发明为芯片仿真器MMU功能实现提供一种方法，利用芯片MMU模块实现FPGAMMU,使设计变得更加简单。采用两个独立MMU模块，未与芯片仿真模块共用芯片MMU模块，有效避免了调试和CPU运行时模块切换的时序问题。芯片所有存储器采用RAM实现，由于RAM操作时序简单、访问速度快，可以提高对存储器的访问速度。本发明的仿真器实现MMU功能动态配置，并保持与芯片MMU功能的一致性，具有设计简单，仿真效率高的特点。
[0009]本发明公开的基于MMU实现数据保护的仿真器，在调试通路增加一个与芯片MMU功能相同的FPGA MMU模块，实现调试过程中对芯片存储器数据的实时保护，包括:
[0010]芯片功能调试模块，用于存储器数据的修改和显示，对芯片功能模块进行调试；
[0011]控制模块，使用通讯命令与芯片功能调试模块进行数据交互，控制模块依据通讯命令产生访问控制信号，通过选择模块将接口模块或者FPGA MMU连接到存储器，实现对存储器进行读写操作，控制芯片功能模块的运行状态；
[0012]芯片功能模块，仿真芯片功能；
[0013]寄存器，用于改变芯片MMU和FPGA MMU权限功能；
[0014]芯片MMU，实现芯片的存储器管理，对访问的地址及数据进行控制；
[0015]FPGA MMU,实现与芯片MMU相同的存储器管理功能；
[0016]接口模块，将芯片存储器接口转换为RAM接口 ；
[0017]选择模块，用于选择接口模块或者FPGA MMU连接到存储器；
[0018]存储器，用于存放芯片的数据，分为CODE区及DATA区；
[0019]当芯片功能模块完成复位后处于停止状态时，此时访问控制信号有效，选择模块将FPGA MMU与存储器直接相连，芯片功能调试模块通过控制模块、FPGA MMU直接访问存储器，实现存储器的数据修改和显示功能，此时寄存器为复位值，芯片MMU和FPGA MMU具有相同的地址映射及存储器访问权限，实现默认状态下数据保护；
[0020]当芯片功能调试模块发送运行命令时，此时访问控制信号无效，选择模块将接口模块与存储器直接相连，芯片功能模块开始运行，在运行过程中通过修改寄存器的内容，实现MMU重映射及数据保护功能，芯片MMU和FPGA MMU的功能会根据寄存器内容的变化同时改变。
[0021]芯片MMU和FPGA MMU共用寄存器，通过MMU控制信号实现芯片MMU和FPGA MMU权限功能同步更新。FPGA MMU在芯片MMU基础上增加RAM接口，简化了 FPGA MMU设计，保证芯片MMU和FPGA MMU有相同的存储器管理功能。存储器采用RAM实现，芯片MMU为芯片的存储器接口，通过接口模块转为RAM接口，控制模块与FPGA MMU,FPGA MMU与存储器之间均为RAM接口。本发明公开的仿真器不通过CPU执行程序，调试通路直接访问RAM接口的存储器，提高对存储器的访问速度。
【专利附图】
【附图说明】
[0022]图1是本发明基于MMU实现数据保护的仿真器结构示意图。
【具体实施方式】
[0023]下面结合附图对本发明仿真器进行详细说明。
[0024]如图所示仿真器I包括芯片功能调试模块2、芯片功能模块4、控制模块5、寄存器
6、芯片MMU7、FPGAMMU8、接口模块9、选择模块10和存储器11。
[0025]芯片功能调试模块2与控制模块5使用通讯命令进行数据交互，实现对芯片功能模块4的调试功能以及存储器11的读写操作。控制模块5依据通讯命令产生访问控制信号13，通过选择模块10将接口模块9连接到存储器11，或是将FPGA MMU8连接到存储器11。
[0026]当芯片功能模块4完成复位后程序处于停止状态，此时访问控制信号13有效，选择模块10将FPGA MMU8与存储器11直接相连，芯片功能调试模块2通过控制模块5、FPGAMMU8直接访问存储器11，实现芯片存储器数据的修改和显示功能。此时寄存器6为复位值，芯片MMU7和FPGA MMU8具有相同的地址映射及存储器访问权限，实现默认状态下数据保护。
[0027]芯片功能调试模块2发送运行命令，此时访问控制信号13无效，选择模块10将接口模块9与存储器11直接相连，芯片功能模块4中程序开始运行。在程序执行过程中可以修改寄存器6的内容，实现MMU重映射及数据保护功能，芯片MMU7和FPGA MMU8的功能会根据寄存器6内容的变化同时改变。
[0028]芯片功能模块4中程序遇断点，或者芯片功能调试模块2发送停止命令使程序停止后，访问控制信号13有效，FPGA MMU8与存储器11直接相连，芯片功能调试模块2按FPGAMMU8当前设置访问存储器11，访问内容与芯片MMU7的权限设置相同，实现对存储器数据实时保护。
【权利要求】
1.基于MMU实现数据保护的仿真器，其特征在于在调试通路增加一个与芯片MMU功能相同的FPGA MMU，实现调试过程中对芯片存储器数据的实时保护，包括: 芯片功能调试模块，用于存储器数据的修改和显示，对芯片功能模块进行调试； 控制模块，使用通讯命令与芯片功能调试模块进行数据交互，控制模块依据通讯命令产生访问控制信号，通过选择模块将接口模块或者FPGAMMU连接到存储器，实现对存储器进行读写操作，控制芯片功能模块的运行状态； 芯片功能模块，仿真芯片功能； 寄存器，用于改变芯片MMU和FPGA MMU权限功能； 芯片MMU，实现芯片的存储器管理，对访问的地址及数据进行控制； FPGA MMU,实现与芯片MMU相同的存储器管理功能； 接口模块，将芯片存储器接口转换为RAM接口 ； 选择模块，用于选择接口模块或者FPGA MMU连接到存储器； 存储器，用于存放芯片的数据，分为CODE区及DATA区； 当芯片功能模块完成复位后处于停止状态时，此时访问控制信号有效，选择模块将FPGA MMU与存储器直接相连，芯片功能调试模块通过控制模块、FPGA MMU直接访问存储器，实现存储器的数据修改和显示功能，此时寄存器为复位值，芯片MMU和FPGA MMU具有相同的地址映射及存储器访问权限，实现默认状态下数据保护； 当芯片功能调试模块发送运行命令时，此时访问控制信号无效，选择模块将接口模块与存储器直接相连，芯片功能模块开始运行，在运行过程中通过修改寄存器的内容，实现MMU重映射及数据保护功能，芯片MMU和FPGA MMU的功能会根据寄存器内容的变化同时改变。
2.根据权利要求1所述的基于MMU实现数据保护的仿真器，其特征在于芯片MMU和FPGA MMU共用寄存器，通过MMU控制信号实现芯片MMU和FPGA MMU权限功能同步更新。
3.根据权利要求1所述的基于MMU实现数据保护的仿真器，其特征在于FPGAMMU在芯片MMU基础上增加RAM接口，简化了 FPGA MMU设计，保证芯片MMU和FPGA MMU有相同的存储器管理功能。
4.根据权利要求1所述的基于MMU实现数据保护的仿真器，其特征在于存储器采用RAM实现，芯片MMU为芯片的存储器接口，通过接口模块转为RAM接口，控制模块与FPGAMMU、FPGAMMU与存储器之间均为RAM接口。
5.根据权利要求1所述的基于MMU实现数据保护的仿真器，其特征在于不通过CPU执行程序，调试通路直接访问RAM接口的存储器，提高对存储器的访问速度。
【文档编号】G06F21/62GK103914660SQ201210595915
【公开日】2014年7月9日 申请日期:2012年12月28日 优先权日:2012年12月28日
【发明者】张洪波, 陈 峰 申请人:北京中电华大电子设计有限责任公司