[发明专利]微机在线仿真器中用地址开关切换存贮器的方法及装置

说明书

本发明属于微型计算机开发技术领域，特别是MCS-51型单片微机开发技术领域。

目前国内外的仿真器存贮器及资源切换技术有三种：

（1）不切换    该技术把监控和用户程序存贮空间合并为一个空间，例如MCS-51单片机的64K程序存贮器空间，监控占前32K（最高位地址线为0），用户系统使用后32K（最高位地址为1）并占用目标机数据存贮器及中断源等资源。这样从监控转向用户空间或从用户转向监控空间，不需要切换，只需用转移指令（调用指令、返回指令或转移指令等）。

（2）用中断实现切换    该技术使用MCS-51单片机的一个外部中断（一般为外部中断0），当需要从用户状态转向监控状态时，由硬件电路发出中断信号，它一方面使MCS-51响应中断，另一方面把存贮空间从用户空间切换为监控空间。

河北机电学院等单位研制的MCS-51仿真器采用此技术。

（3）全硬件电路切换    该技术用硬件电路检测MCS-51型单片机的工作周期，译出它的第一个取指周期，当需要从用户空间转向监控空间时，由硬件电路发出控制信号，并在下一个取指周期前插入一条转向指令，最后在该指令结束时使仿真处理机由用户状态切换为监控状态。

国外的MCS-51仿真器都采用8051E仿真芯片（比用户使用的芯片多24引脚），如INTEL公司的ICE-5100等在线仿真器采用全硬件电路切换技术。

为了使微机在线仿真器不占用目标机的程序存贮空间及其他资源，例如MCS-51单片机有64K（0～FFFFH）程序存贮器空间和64K数据存贮器空间（0～FFFFH），为了允许用户系统充分使用这两个64K空间，同时又允许仿真器有大容量监控程序空间，就必须将用户存贮器空间和监控存贮器空间分开并能在这两个空间之间切换，这就是本发明的目的所在。

本发明用地址开关切换方法及装置使单CPU（Central    Processing    Unit-中央处理装置）仿真方式的MCS-51单片机在线仿真器实现单拍、断点和全速断点运行时从监控空间到用户空间和从用户空间到监控空间的相互切换，并实现不占用目标机中断源等各种资源。

本发明中地址开关切换方法的特征是采用一个运行触发器（RUN）来控制目标机资源和存贮空间的切换操作，运行触发器处于复位状态时，使仿真处理机CPU运行于监控空间;运行触发器处于置位状态时，使仿真处理机CPU运行于用户空间。

在从监控状态转向用户状态时，在完成用户指令预处理和用户映象恢复后，执行一条位于某一存贮器块末的从中断返回的指令，取了该指令后，CPU对下一个地址（位于下一个块首）执行虚取指令操作，对该地址的虚取指令操作，触发运行触发器，使之由0变为1，使CPU转向用户程序空间，执行用户指令。

从用户态转向监控态时，本发明采用两种技术：

（1）单拍方式：这种方式每次只运行一条用户指令，在从监控态转向用户态前，先对将要执行的指令进行预处理（对与中断有关的指令，采用修改用户映象区方法）。然后置MCS-51允许中断和中断申请位，在转向用户态，执行一条指令后，CPU响应中断（称单拍中断），转中断入口执行程序，从该地址取指令的操作将改变运行触发器状态，就使程序存贮器空间转向监控空间，CPU执行监控程序保护目标机现场后执行监控命令。为了防止在执行目标机中断程序时误触发运行触发器，采用了在转向用户空间的7个机器周期内禁止触发运行触发器。单拍方式适用于单拍、跟踪、慢速断点等运行方式。

（2）全速断点方式：在此方式里，每次运行时全速运行用户程序，在遇到断点时才返回监控。本发明采用将控制指令插入到用户程序的方法实现这种功能，为了减少插入断点处控制指令字节数，本发明要求用户空间和监控空间有一个小的重合区，该区可以为3～256个字节。重合区为3个字节时，断点处插入LJMP    MON（MON为固定地址），在256字节时，该区全部为02H，即为指令LJMP    0202H，在转向用户态前，在断点处插入转向该重合区的指令（只需两个字节），在执行用户程序遇到断点后就转向该重合区，从该重合区取指令时触发运行触发器，从而转向监控空间执行MON或0202H处的监控程序。