一种支持异步通信接口的仿真器的制作方法

本发明涉及芯片仿真调试领域，具体涉及一种具有异步通信接口的仿真器设计。

背景技术：

1、对于芯片仿真器，通常采用jtag或swd接口，连接调试适配器进行程序的下载和调试，这些适配器为专用调试设备，不利于进行调试功能的扩展，因此设计仿真器时，希望实现一种高速通道接口，支持与其它外围芯片连接，用于调试数据的快速导入和导出。常用的usb、spi这类串行接口，模块设计和调试复杂，仿真器所连接外围芯片也要求有此类接口，给仿真器接口和外围电路的设计带来困难。为解决此问题，本发明提出了一种结构简单、兼容性好、通信速率高的异步通信接口的仿真器。

技术实现思路

1、本发明所解决的技术问题是，如何设计一种支持异步通信接口的仿真器。为兼容外围连接芯片不同工作速度，最大程度的提升通信速率，采用了相互握手的异步并行的接口设计。

2、本发明的仿真器，复用芯片的系统ram，增加寄存器模块和时序接口模块，实现一个异步通信的并行主接口，主接口包括以下信号：使能信号o_aen、长度使能信号o_len、主请求信号o_req、从应答信号i_ack、从异常信号i_err、数据总线io_data。上述主接口信号，用于与外围从设备的从接口互连，实现数据发送请求及数据传输功能。

3、仿真器包括：芯片功能调试模块、芯片功能仿真模块、寄存器模块、时序接口模块4部分，各组件功能说明如下：

4、芯片功能调试模块，实现对芯片功能仿真模块的调试功能；

5、芯片功能仿真模块，实现对芯片功能的仿真，芯片功能仿真模块中包含系统ram，所述的系统ram用于存放通信接口收发的数据。

6、寄存器模块，实现一组寄存器，芯片功能仿真模块通过访问此组寄存器，实现对时序接口模块的配置和通信接口的数据传输；

7、时序接口模块，产生异步通信接口的主接口信号，生成数据收发时序、实现系统ram读写、异常处理、数据收发及校验功能；

8、各组件连接关系如下：

9、芯片功能仿真模块与芯片功能调试模块、寄存器模块相连，时序接口模块与寄存器模块、芯片功能仿真模块相连。

10、仿真器中的寄存器模块由控制寄存器、状态寄存器、地址寄存器、长度寄存器、定时寄存器共5个寄存器组成，用户程序访问这些寄存器实现数据收发、异常处理等操作。

11、控制寄存器，用于配置通信接口的功能、启动收发操作；

12、状态寄存器，用于存放通信接口的工作状态及异常标志；

13、地址寄存器，配置接口访问的从设备地址、系统ram中接收或发送的数据的存储地址；

14、长度寄存器，为系统ram中接收或发送的数据的长度；

15、定时寄存器，用于配置io_data读写数据的延时、i_ack响应超时的时间；

16、仿真器中的时序接口模块由传输控制模块、异常处理模块、数据处理及校验模块3个模块组成：

17、传输控制模块，根据控制寄存器的配置操作和i_ack的电平状态，输出o_aen、o_len、o_req接口信号；传输控制模块根据地址寄存器、长度寄存器、定时寄存器的配置值，实现接口数据的收发操作时序；传输控制模块连接到寄存器模块，实现与寄存器模块中5个寄存器的数据交互；传输控制模块连接到异常处理模块，控制异常处理模块进行异常处理；传输控制模块连接到数据处理及校验模块，控制数据处理及校验模块实现通信接口的数据发送及校验功能；

18、异常处理模块，根据i_err接口信号和数据处理及校验模块输出的校验标志，进行通信异常处理并产生状态标志；异常处理模块将产生的状态标志输出给传输控制模块，由传输控制模块将状态标志更新到状态寄存器；

19、数据处理及校验模块，连接到芯片功能仿真模块中的系统ram，通过ram访问接口实现系统ram的读写操作，并在传输控制模块控制下产生io_data信号，将系统ram中的数据通过io_data发送出去，或是从io_data接收数据并存储在系统ram中；数据处理及校验模块实现接收和发送过程中的数据校验，并将校验结果输出给异常处理模块。

20、本发明的仿真器实现的异步通信接口，一帧数据传输的时序分为4个字段：地址字段、长度字段、数据字段、校验字段：

21、地址字段，o_aen为高电平时，表示当前io_data上的数据为地址字段；地址字段包括读写位、校验位和传输访问的从设备地址；读写位为1表示本次传输为读操作，为0表示为写操作；校验位为1表示存在校验字段，为0时无校验字段；

22、长度字段，o_len为高电平时，表示当前io_data上的数据为长度字段，长度字段的值为接收或发送的数据字段的长度；

23、数据字段，长度字段完成传输后，长度字段的值指定长度的io_data上的数据为数据字段，此时o_aen和o_len都为低电平；

24、校验字段，地址字段的校验位为1时，数据字段完成传输后io_data上的数据为校验数据，此时o_aen和o_len都为低电平；校验字段是对地址字段、长度字段、数据字段中所有的数据进行校验，校验字段的长度是根据采用的校验算法由用户自定义。

25、上述4个字段，每个字段需要进行几次io_data传输，与io_data的总线位宽和每个字段要收发的数据长度相关，由接口设计人员根据接口具体需求自定义通信协议。

26、本发明的仿真器通信接口中的o_req和i_ack作为一对握手信号控制传输进程，支持适配各种速度的设备进行通信；o_req在i_ack为低电平时才能变高，o_req在i_ack为高电平时才能变低，i_ack在o_req变高后才能变高，i_ack在o_req变低后才能变低；仿真器通过o_req和i_ack实现了与所连接的接口设备之间数据同步传输。

27、仿真器连接的从设备通过i_err信号将通信过程中产生的异常实时反馈给仿真器，仿真器检测到i_err变高后，停止当前传输操作并进行容错处理。

技术特征：

1.一种支持异步通信接口的仿真器，其特征在于复用芯片的系统ram，增加寄存器模块和时序接口模块，实现一个异步通信的并行主接口，主接口包括以下信号：地址使能信号o_aen、长度使能信号o_len、主请求信号o_req、从应答信号i_ack、从异常信号i_err，数据总线io_data；所述的仿真器包括：芯片功能调试模块、芯片功能仿真模块、寄存器模块、时序接口模块4部分；

2.根据权利要求1所述的一种支持异步通信接口的仿真器，其特征在于寄存器模块由控制寄存器、状态寄存器、地址寄存器、长度寄存器、定时寄存器共5个寄存器组成：

3.根据权利要求1所述的一种支持异步通信接口的仿真器，其特征在于时序接口模块由传输控制模块、异常处理模块、数据处理及校验模块3个模块组成：

4.根据权利要求1所述的一种支持异步通信接口的仿真器，其特征在于异步通信接口一帧数据传输的时序分为4个字段：地址字段、长度字段、数据字段、校验字段：

5.根据权利要求1所述的一种支持异步通信接口的仿真器，其特征在于o_req和i_ack作为一对握手信号控制传输进程，支持适配各种速度的设备进行通信；o_req在i_ack为低电平时才能变高，o_req在i_ack为高电平时才能变低，i_ack在o_req变高后才能变高，i_ack在o_req变低后才能变低。

6.根据权利要求1所述的一种支持异步通信接口的仿真器，其特征在于仿真器连接的从设备通过i_err信号将通信过程中产生的异常实时反馈给仿真器，仿真器检测到i_err变高后，停止当前传输操作并进行容错处理。

技术总结
本发明介绍一种支持异步通信接口的仿真器,涉及到芯片仿真调试领域。本发明的仿真器包括芯片功能调试模块、芯片功能仿真模块、寄存器模块、时序接口模块共4部份，复用芯片的系统RAM用于存放通信接口收发的数据，增加寄存器模块和时序接口模块，实现一个异步通信的并行主接口。仿真器采用了主从设备相互握手的异步并行的接口设计，兼容各种速度的接口设备的同时，最大程度的提升了通信速率。本发明设计一种支持异步通信接口的仿真器，可以实现调试功能的接口扩展，加快芯片程序的调试速度，提升开发效率。

技术研发人员：张洪波,张春花
受保护的技术使用者：北京中电华大电子设计有限责任公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/14