CN107277168B - 一种支持云端多用户远程无线仿真调试系统和方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种支持云端多用户远程无线仿真调试系统，包括仿真调试端，仿真调试端包括多个仿真调试客户端；待仿真调试系统，包括多个待仿真调试目标板；仿真调试控制系统，用于接收仿真调试端发送的仿真调试命令，根据仿真调试命令匹配待仿真调试的目标板，并负责仿真调试端与待仿真调试系统间信息交互。至少一个仿真调试客户端通过云端网络发送仿真调试命令的指令至仿真调试控制系统，仿真调试命令中包含待仿真调试的目标板；仿真调试控制系统接收到仿真调试命令后，通过无线网络与待仿真调试目标板进行信息交互。本发明能根据需求自动地对无线仿真器主、从单元进行配对，增加了仿真调试的灵活性。

Description

一种支持云端多用户远程无线仿真调试系统和方法

技术领域

本发明涉及一种无线仿真调试系统，尤其涉及一种支持云端多用户远程无线仿真调试系统和方法。

背景技术

在嵌入式软件开发过程中，仿真调试用于对嵌入式软件进行单步仿真、打断点、观察变量演变过程等，提高了嵌入式软件的开发效率，节约了设计成本，增强了嵌入式软件验证的广度和深度。目前嵌入式软件仿真调试主要有在线仿真和通过仿真器仿真两种方式，在线仿真是将目标板上的CPU完全集成在开发板上，并在集成的开发板上对嵌入式软件进行仿真调试，该方式是在虚拟的硬件环境中进行；通过仿真器仿真需要将仿真器连接在PC机和目标板的CPU间，并在目标板上直接进行软件的仿真调试，该方式是在真实的硬件环境中进行。

目前的嵌入式软件仿真调试方式主要存在如下弊端：

1)在线仿真方式完全脱离了目标板，无法接近真实硬件环境。通过仿真器仿真方式需要通过线缆将目标板与PC机连接起来，受线缆长度及运用场景限制，无法满足密封箱体、无人机等特定软件仿真的需求。

2)仿真调试用的PC机与待仿真调试硬件间通过线缆连接，受线缆长度限制，两者相距不易太远。

3)仿真调试人员需要与待仿真调试的硬件设备处于同一空间，无法实现通过云端远程方式进行软件仿真。

4)不同仿真调试人员运用同一待仿真调试硬件设备进行软件仿真调试时，应将仿真器连接到自己的PC机上，需插拔仿真器，切换麻烦，效率低，且易造成接口损坏。

发明内容

本发明提供一种支持云端多用户远程无线仿真调试系统和方法，以解决现有技术存在的问题。

本发明采用以下技术方案：

一种支持云端多用户远程无线仿真调试系统，包括：

仿真调试端，所述仿真调试端包括多个仿真调试客户端；

待仿真调试系统，包括多个待仿真调试目标板；

仿真调试控制系统，用于接收仿真调试端发送的仿真调试命令，根据仿真调试命令匹配待仿真调试的目标板，并负责仿真调试端与待仿真调试系统间信息交互。

每个待仿真调试目标板上均连接有从单元，仿真调试控制系统包括与从单元通信的多个主单元，通过主单元和从单元之间的无线通信，完成仿真调试端与待仿真调试目标板间信息交互。

所述仿真调试控制系统包括与多个仿真调试端通过云端连接的控制服务器，及多个无线仿真器主单元集合，各仿真器主单元通过USB连线与控制服务器连接。

所述进行通信的主单元和从单元间具有相同的工作频段；

待仿真调试系统根据仿真调试端发送的仿真调试命令，自动选择主单元和工作频段，并调节待匹配从单元的工作频段，实现主、从单元工作频段的自动匹配。

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，用于和服务器相连；

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。

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。

一种支持云端多用户远程无线仿真调试方法，包括：

至少一个仿真调试客户端通过云端网络发送仿真调试命令的指令至仿真调试控制系统，仿真调试命令中包含待仿真调试的目标板；

仿真调试控制系统接收到仿真调试命令后，通过无线网络与待仿真调试目标板进行信息交互。

仿真调试控制系统的控制服务器接收仿真调试客户端发送的仿真调试命令后，首先检测与控制服务器连接的各主单元的工作状态及工作频段，将目前未启用的主单元及工作频段分配给该仿真调试客户端，并根据仿真调试命令中的仿真调试目标板找到待仿真调试系统中对应的从单元ID；

根据从单元ID，建立分配给仿真调试客户端的主单元和该从单元之间的通信连接，将仿真调试命令从主单元发送给从单元后，与从单元连接的目标板接受指令进行软件仿真调试。

述主单元和从单元之间的通信连接建立如下：

控制服务器控制已分配的主单元通过系统预先约定的工作频段向外广播主单元、从单元匹配请求信息包，该匹配请求信息包中包含从单元ID及待分配给主、从单元的工作频段

与匹配请求信息包中信息匹配的从单元接收到匹配请求包后，通过系统预先约定的工作频段回应发送信息包的主单元，该主单元和从单元自动按匹配请求信息包中的工作频段进行设置，设置完成后并自动建立连接；然后通过仿真调试端驱使无线仿真器的主单元和从单元通信进行远程仿真调试。

当多个仿真调试客户端同一时刻对不同的仿真调试目标板进行调试时，所述主单元和从单元之间的通信连接的建立如下：

控制服务器为每个仿真调试客户端分配不同的主单元和工作频段，并控制已分配的所有主单元均通过系统预先约定的工作频段向外广播主单元、从单元匹配请求信息包，匹配请求信息包中包含从单元ID及待分配给该主单元、从单元的工作频段；

与匹配请求信息包中从单元ID匹配的从单元接收到匹配请求包后，回应发送信息包的对应主单元，并分别进行工作频段的设定；各仿真调试端各自驱使已分配的无线仿真器主单元、从单元进行远程仿真调试。

本发明的有益效果：

（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，延长了仿真调试客户端与目标板CPU之间的距离。

（2）能根据需求自动地对无线仿真器主、从单元进行配对，增加了仿真调试的灵活性。

（3）支持云端远程仿真调试，扩大了嵌入式软件仿真调试的空间范围，方便嵌入式软件的开发。

（4）能实现多仿真调试客户端同时在线对同一硬件系统不同CPU的嵌入式软件进行仿真调试，提高了工作效率。

附图说明

图1为本发明的系统示意图。

图2为主单元结构示意图。

图3为从单元结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细说明。

如图1所示，本发明提供一种支持云端多用户远程无线仿真的仿真调试系统。它至少包括仿真调试端、仿真调试控制系统、待仿真调试系统三部分。

仿真调试端包括多个仿真调试客户端，仿真调试客户端用于发送仿真调试命令、操作软件仿真、跟踪查看软件仿真调试过程；仿真调试客户端可选择使用各种PC机。

待仿真调试系统，包括若干个待仿真调试目标板，每个目标板上均连接有一个无线仿真器从单元，该从单元用于接收仿真调试端发送的仿真调试命令，并在目标板上运行待仿真软件，返回软件仿真调试中间结果。目标板为待仿真的嵌入式软件运行的硬件环境，无线仿真器从单元与和无线仿真器主单元进行无线通信，交换软件仿真指令；且每个无线仿真器从单元应具备一个唯一的ID。

仿真调试控制系统，包括无线仿真器主单元集合和控制服务器，用于接收仿真调试端发送的仿真调试命令指令，根据仿真调试命令匹配待仿真调试的目标板，并负责仿真调试端与待仿真调试系统间信息交互。

无线仿真器主单元和无线仿真器从单元通过配置工作频率后能够进行一对一的通信，无线仿真器主单元和无线仿真器从单元通过无线通信，实现仿真调试端与待仿真调试系统间信息交互，达到将仿真调试端的仿真调试命令通过云端发送给对应的仿真调试目标板进行仿真并监控仿真过程的目的。

控制服务器通过云端网络与仿真调试端连接，无线仿真器主单元集合通过USB连线与控制服务器连接。控制服务器上安装有用于嵌入式软件仿真调试用的集成开发环境（IDE），如KEIL软件，主要具备如下功能：

1） 能根据仿真调试客户端的操作运行集成开发环境软件。

2） 具备对无线仿真器主单元集合的管理，及主单元与从单元匹配管理等。

即在上述的系统中，每个无线仿真器由一个主单元和一个从单元组成，主单元通过USB与控制服务器机相连，从单元直接插在目标板上，主单元与从单元间通过无线方式进行通信。为了实现多个仿真调试端在不同时刻仿真调试某一个目标板，或多个仿真调试客户端能同时仿真调试不同的目标板，而相互间不会造成其他影响，无线仿真器的主、从单元通过接收控制服务器的控制指令设置为不同的工作频段（初始状态为系统预先设置的默认频段），工作频段相同的主、从单元进行信息交互；控制服务器负责无线仿真器主、从单元工作频段的分配及管理。

如图2所示，无线仿真器主单元包括：

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插座与服务器相连；

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。

如图3所示，无线仿真器从单元包括：

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芯片，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。

完成上述连接后，主单元通过USB连接在控制服务器上，并通过无线Radio与从单元进行通信，负责仿真调试客户端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，负责目标板与主单元的信息交互；仿真调试客户端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，协同完成仿真调试端与目标板CPU间的信息交互。

当多个仿真调试端同一时刻对不同的仿真调试目标板进行调试时，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。

该配置方式采用指令配置：主从单元空闲时工作在2.4GHz频段中的一个预先设置默认频段（此芯片在2.4G频段划分了101个频段）；主单元可通过USB接收包括工作频段、ID的配置信息并进行设置；从单元在默认频段上通过2.4GHz RADIO（由主单元解析USB配置信息后发送）接收此类信息并进行设置。

本发明还提供一种支持支持云端多用户远程无线仿真调试方法，包括：

至少一个仿真调试端通过云端网络发送仿真调试命令的指令至仿真调试控制系统，仿真调试命令中包含待仿真调试的目标板。

仿真调试控制系统接收到仿真调试命令后，通过无线网络将与待仿真调试目标板进行信息交互。

仿真调试控制系统的控制服务器接收仿真调试客户端发送的仿真调试命令后，首先检测控制服务器上连接的主单元的工作状态和工作频段，将目前未启用的主单元和工作频段分配给该仿真调试客户端，并根据仿真调试命令中的仿真调试目标板找到待仿真调试系统中对应的从单元ID。

控制服务器控制主单元通过系统预先约定的工作频段向外广播主单元、从单元匹配请求信息包，该匹配请求信息包中包含从单元ID及待分配给主单元和从单元的工作频段。

与匹配请求信息包的从单元ID匹配的从单元接收到匹配请求包后，并按系统预先约定的工作频段回应发送该信息包的主单元，该主单元和从单元自动按约定的工作频段进行设置，并自动建立连接。

仿真调试客户端通过云端方式运行控制服务器上的集成开发环境软件，并驱使无线仿真器主、从单元进行嵌入式软件的远程仿真调试。

当多仿真调试客户端需要同时对待仿真调试系统中不同目标板的嵌入式软件进行仿真调试时，控制服务器为每个仿真调试客户端分配不同的主单元和工作频段，并控制已分配的所有主单元通过系统预先约定的工作频段向外广播主单元、从单元匹配请求信息包，匹配请求信息包中包含从单元ID及待分配的主、从单元工作频段；与匹配请求信息包中从单元ID匹配的从单元接收到匹配请求包后，回应发送该信息包的主单元并进行工作频段的设定。然后，各仿真调试端各自驱使已分配的无线仿真器主单元、从单元通信进行远程仿真调试。当多个仿真调试客户端在不同时刻仿真同一目标板时，可以设置相同的工作频段和主单元。

本发明各仿真调试客户端可以同时通过云端方式运行控制服务器上的集成开发环境，并驱使对应的无线仿真器实施各自的软件仿真调试，相互间不会存在影响。

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

Claims (6)

1.一种支持云端多用户远程无线仿真调试系统，其特征在于，包括：

仿真调试端，所述仿真调试端包括多个仿真调试客户端；

待仿真调试系统，包括多个待仿真调试目标板，每个待仿真调试目标板上均连接有从单元，

仿真调试控制系统，用于接收仿真调试端发送的仿真调试命令，根据仿真调试命令匹配待仿真调试的目标板，并负责仿真调试端与待仿真调试系统间信息交互；

仿真调试控制系统包括与从单元通信的多个主单元，通过主单元和从单元之间的无线通信，完成仿真调试端与待仿真调试目标板间信息交互；

所述仿真调试控制系统包括与多个仿真调试端通过云端连接的控制服务器，及多个无线仿真器主单元集合，各仿真器主单元通过USB连线与控制服务器连接；

仿真调试控制系统包括与从单元通信的多个主单元，通过主单元和从单元之间的无线通信，完成仿真调试端与待仿真调试目标板间信息交互，无线仿真器主单元和无线仿真器从单元通过配置工作频率后能够进行一对一的通信；

所述进行通信的主单元和从单元间具有相同的工作频段；

待仿真调试系统根据仿真调试端发送的仿真调试命令，自动选择主单元和工作频段，并调节待匹配从单元的工作频段，实现主、从单元工作频段的自动匹配。

2.根据权利要求1所述的一种支持云端多用户远程无线仿真调试系统，其特征在于：

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，用于和服务器相连；

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。

3.根据权利要求2所述的一种支持云端多用户远程无线仿真调试系统，其特征在于：

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。

4.一种支持云端多用户远程无线仿真调试方法，其特征在于，包括：

至少一个仿真调试客户端通过云端网络发送仿真调试命令的指令至仿真调试控制系统，仿真调试命令中包含待仿真调试的目标板；

仿真调试控制系统接收到仿真调试命令后，通过无线网络与待仿真调试目标板进行信息交互；

仿真调试控制系统的控制服务器接收仿真调试客户端发送的仿真调试命令后，首先检测与控制服务器连接的各主单元的工作状态及工作频段，将目前未启用的主单元及工作频段分配给该仿真调试客户端，并根据仿真调试命令中的仿真调试目标板找到待仿真调试系统中对应的从单元ID；

根据从单元ID，建立分配给仿真调试客户端的主单元和该从单元之间的通信连接，将仿真调试命令从主单元发送给从单元后，与从单元连接的目标板接受指令进行软件仿真调试。

5.根据权利要求4所述的一种支持云端多用户远程无线仿真调试方法，其特征在于，所述主单元和从单元之间的通信连接建立如下：

控制服务器控制已分配的主单元通过系统预先约定的工作频段向外广播主单元、从单元匹配请求信息包，该匹配请求信息包中包含从单元ID及待分配给主、从单元的工作频段

与匹配请求信息包中信息匹配的从单元接收到匹配请求包后，通过系统预先约定的工作频段回应发送信息包的主单元，该主单元和从单元自动按匹配请求信息包中的工作频段进行设置，设置完成后并自动建立连接；然后通过仿真调试端驱使无线仿真器的主单元和从单元通信进行远程仿真调试。

6.根据权利要求5所述的一种支持云端多用户远程无线仿真调试方法，其特征在于：

当多个仿真调试客户端同一时刻对不同的仿真调试目标板进行调试时，所述主单元和从单元之间的通信连接的建立如下：

控制服务器为每个仿真调试客户端分配不同的主单元和工作频段，并控制已分配的所有主单元均通过系统预先约定的工作频段向外广播主单元、从单元匹配请求信息包，匹配请求信息包中包含从单元ID及待分配给该主单元、从单元的工作频段；

与匹配请求信息包中从单元ID匹配的从单元接收到匹配请求包后，回应发送信息包的对应主单元，并分别进行工作频段的设定；各仿真调试端各自驱使已分配的无线仿真器主单元、从单元进行远程仿真调试。