一种适用于ARM芯片的无线仿真器系统的制作方法

本实用新型涉及一种仿真器，尤其涉及一种适用于ARM芯片的无线仿真系统。

背景技术：

仿真器是一种在电子产品开发阶段代替单片机芯片进行软硬件调试的开发工具，配合集成开发环境使用，仿真器可以对单片机程序进行单步跟踪调试，也可以使用断点、全速等调试手段，并可观察各种变量、RAM及寄存器的实时数据，跟踪程序的执行情况，利用单片机仿真器可以迅速找到并排除程序中的逻辑错误，大大缩短单片机开发的周期。

目前ARM仿真器主要有在线仿真器和JTAG/SW仿真器两种；其中，在线仿真器使用仿真头完全取代目标板上的CPU，但其设计工艺极其复杂，价格昂贵，主要运用于ARM系列芯片的硬件开发，软件开发中较少使用。JTAG/SW仿真器是通过ARM芯片的边界扫描口进行调试的设备，连接比较方便；另外由于调试的程序是在目标板上执行，仿真更接近目标硬件，是当前采用的最多的调试方式。目前市面上常用的仿真器如JLINK、ULINK等均为JTAG/SW仿真器。

在线仿真器完全集成了目标板上的CPU，利用在线仿真器进行软件仿真时完全脱离了目标板，无法接近真实硬件环境，另外，其设计工艺极其复杂，价格昂贵，很少运用于软件开发。

JTAG/SW仿真器需要使用USB线缆连接PC机的USB及目标板CPU，受线缆长度及运用场景限制，在进行软件仿真时必须将PC机与待仿真的硬件设备置于同一间距不远的空间，且待仿真硬件设备必须预留线缆走线空间，对于一些密封机箱、机柜或盒体结构，往往很难满足该要求，所以，无法做到在真实的硬件系统中对软件进行仿真，仅能对单板进行仿真。

技术实现要素：

本实用新型提供一种适用于ARM芯片的无线仿真系统，以解决现有技术存在的问题。

本实用新型采用以下技术方案：

一种适用于ARM芯片的无线仿真器系统，包括通过无线连接的无线仿真器调试端和无线仿真器目标端，所述无线仿真器调试端包括PC机，及与PC机相连的主单元；所述无线仿真器目标端包括目标板，及与目标板相连的从单元；

所述主单元包括：

一个控制器Ⅰ；

一个USB接口单元，连接在控制器Ⅰ上，用于和PC机相连；

一个无线收发单元Ⅰ，连接控制器Ⅰ上，用于和从单元进行无线通信；

所述从单元包括：

一个控制器Ⅱ；

一个JTAG/SWD调试接口，连接在控制器Ⅱ上，用于和目标板相连；

一个无线收发单元Ⅱ，连接控制器Ⅱ上，用于和无线收发单元Ⅰ通信连接。

当多个主单元和从单元同时存在时：

所述主单元还包括：

拨码开关Ⅰ，通过通用I/O接口连接在控制器Ⅰ上；

所述从单元还包括：

拨码开关Ⅱ，通过通用I/O接口连接在控制器Ⅱ上。

所述主单元还包括：

一个UART调试接口Ⅰ，连接在控制器Ⅰ上；

所述从单元还包括：

一个UART调试接口Ⅱ，连接在控制器Ⅱ上。

本实用新型的有益效果：（1）无线仿真器主、从单元通过无线进行通信，主单元连接PC端，从单元直插在目标板的调试口。（2）延长了PC端与目标板CPU的距离，拓宽了仿真器的使用范围，可在一些无法使用有线仿真器的环境使用，如：密封的机柜、无人机平台等。

附图说明

图1为主单元系统框架图。

图2为从单元系统框架图。

具体实施方式

下面结合附图1~2和具体实施方式对本实用新型作进一步详细说明。

本实用新型提供的一种适用于ARM芯片的无线仿真器系统，包括通过无线连接的无线仿真器调试端和无线仿真器目标端，无线仿真器调试端包括安装有仿真软件的PC机，及与PC机相连的主单元；无线仿真器目标端包括目标板，及与目标板相连的从单元。

如图1和图2所示，主单元包括：

一个控制器Ⅰ；

一个USB接口单元，包括连接在控制器Ⅰ上的USB外设，和与USB外设连接的USB插座，USB插座与PC机相连；

一个无线收发单元Ⅰ，采用2.4GHz Radio连接在控制器Ⅰ上，用于和从单元的对应无线收发单元Ⅱ进行无线通信；

一个UART调试接口Ⅰ，连接在控制器Ⅰ上；

一LED指示灯，指示主单元工作状态。

从单元包括：

一个控制器Ⅱ；

一个JTAG/SWD调试接口，连接在控制器Ⅱ上，用于和目标板相连；

一个无线收发单元Ⅱ，连接控制器Ⅱ上，用于和无线收发单元Ⅰ通信连接。

一个UART调试接口Ⅱ，连接在控制器Ⅱ上；

一LED指示灯，指示从单元工作状态。

控制器Ⅰ和控制器Ⅱ可使用Nodic公司的无线SOC NRF52840，该芯片采用Cortex M4内核，具有USB2.0全速接口、48个GPIO、以及其它常用外设。

主从单元建立逻辑连接后，采用CMSIS-DAP协议，主从单元协同完成仿真器的功能。对于兼容CMSIS-DAP协议的集成开发环境（IDE），如KEIL，不需要对软件进行修改，仅需要在IDE设置中将仿真器类型设置为CMSIS-DAP、接口类型设置为JTAG或SWD，以及对时钟速率等参数进行设置即可以直接使用无线仿真器，且此类信息的设置方法与既有仿真器设置方法完全相同。

上述装置连接以后，主单元通过USB插座连接于PC机，与PC机内的仿真软件通过USB接口进行通信，并通过无线Radio与从单元进行通信，负责PC仿真软件与从单元的信息交互；从单元通过JTAG./SWD调试接口直插在目标板上，通过无线Radio与主单元进行通信，负责CPU与主单元的信息交互；PC机内的仿真软件兼容既有的有线仿真器软件。主单元与从单元间通过无线进行通信，协同完成PC仿真软件与目标板CPU间的信息交互。

当无线仿真器调试端包含多台PC机，而无线仿真器目标端包含多个目标板，且多台PC机和多个目标板之间可根据需要随意进行仿真测试时，需要对主、从单元之间的频段和地址进行配置，完成配对，方便进行调试。配置方法可采用拨码开关和频段配置两种方式，这两种方式均是在通信领域中进建立通信连接的惯用手段，区别仅仅在于个人的拨码开关设置方式不同和频段范围选取不同。

此时，主单元还包括一拨码开关Ⅰ，它通过GPIO接口连接在控制器Ⅰ上；从单元还包括一拨码开关Ⅱ，通过通用I/O接口连接在控制器Ⅱ上。

使用拨码开关进行配置时，本实用新型的一个实施例中，可具体设置为拨码开关采用高6位（2进制编码，下同）作为频段号，低4位作为地址码；通过拨码方式配置工作频段及地址信息。为了保证指令配置与拨码配置不冲突；在拨码开关处于特殊位置0时，指令配置频段有效；特殊位置1时，指令配置地址有效；特殊位置2时，指令配置所有信息有效；特殊位置3时，指令配置所有信息无效。由此，可使指令与拨码开关配置保持最大的灵活度。

也可采用频段配置：预先设置主单元空闲时工作在2.4GHz频段中的一个默认频段（本实用新型的芯片在2.4G频段划分101个频段），需要进行主、从单元匹配时，通过客户端或者主单元处的人机交互装置选取2.4GHz频段中默认频段外的空闲频段中的一个频段，对注单元和从单元进行设置，使主单元和对应的从单元均在该频段进行工作，以此建立相应的主单元和从单元的通信连接。主单元在进行仿真调试时，将调试信息通过2.4G Radio发送给与主单元处于相同工作频段的从单元，从单元接收调试信息后开始调试，并将结果发送给主单元进而发送给PC端，以此完成一次仿真信息的交互，连续的交互完成仿真器的功能。

以上所述的仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本领域的技术人员来说，在不脱离本实用新型整体构思前提下，还可以作出若干改变和改进，这些也应该视为本实用新型的保护范围。