CN107861866A - 一种基于uart接口的嵌入式系统调试方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基于UART接口的嵌入式系统调试方法,在系统的使能信号打开后,本设计就会监测UART接收端;当接收端收到数据后,本设计会读取数据,判断是否是有效的命令字头;若是有效命令字头会使本设计判断操作是读或者写,并继续读取接收端后续数据;若不是有效命令则会丢弃数据并继续监测接收端;本方法采用简单可靠的UART接口,仅需要在嵌入式系统中集成很少的逻辑电路,对外使用UART的标准通讯信号,在集成有UART接口的PC上就能实现支持,可以在SOC样片上电测试阶段调试嵌入式系统内部寄存器上代替DFT、JTAG;同时可以对在线存储设备进行实时编程,无须编程器;降低成本,实现简洁,可靠程度高。
Description
技术领域
涉及嵌入式系统样片测试领域,特别是一种基于UART接口的嵌入式系统调试方法。
背景技术
UART是一种常见通用串行数据总线,用于异步通信;该总线双向通信,可以实现全双工传输和接收。在嵌入式设计中,UART总线主要用于主机与辅助设备通信,如与PC通信,与监控显示设备等,技术成熟且应用极为广泛,具有结构简单,稳定可靠,应用范围广,方便测试的特点。
嵌入式系统样片测试通常要求快速完成上电测试,鉴定内部寄存器通路的正确性。通用的调试方法通常添加DFT(可测试设计)电路来实现,往往需要第三方工具和知识产权。
现有嵌入式芯片调试技术主要有两种:一种是DFT电路,需要额外第三方工具和IP支持,且只能在ATE机台实现,成本高,实现复杂。另一种是JTAG接口调试,有至少4根通行信号,需要CPU配合,且要专用的调试器。
另外NOR FLASH、SPI FLASH等在线存储设备的编程,必须依靠昂贵的编程器和socket(芯片底座)。市场需要一种嵌入式系统调试方法,能够采用简单可靠的UART接口,在集成有UART接口的PC上就能实现支持,可以在SOC样片上电测试阶段调试嵌入式系统内部寄存器上代替DFT、JTAG。
发明内容
为解决现有技术的不足,本发明的目的在于本发明提供一种基于UART接口的嵌入式系统调试方法,本方法采用简单可靠的UART接口,可以在SOC样片上电测试阶段调试嵌入式系统内部寄存器上代替DFT、JTAG;无需专用调试器,对在线存储设备进行实时编程;降低成本,实现简洁,可靠程度高。
为了实现上述目标,本发明采用如下的技术方案:
一种基于UART接口的嵌入式系统调试方法,包括如下步骤:
步骤一,打开调试功能使能信号,开始监测UART接收端,关闭UART的中断功能,集成电路芯片内的调试状态机进入等待状态,等待上位机指令;
步骤二,当集成电路芯片的UART接收端收到上位机指令后,UART接收FIFO状态改变,触发调试状态机来主动读取指令,判断是否是有效的指令字头;
步骤三,若是有效的指令字头,开始判断操作是读或者写,并继续读取UART接收端后续数据,若不是有效命令则会丢弃数据并继续监测接收端;后续数据包括:操作地址、操作次数和总线数据宽度字节有效信息;
步骤四,若判断指令为写操作,调试状态机发起一次内部总线写操作;状态机写操作的单地址模式只写一次内部总线,地址递增模式还会进行地址累加,并继续将后续数据写入累加后地址;若写入数据长度等于操作数量乘以字节有效信息中为1的个数后,停止写操作,状态机回到初始状态,等待新指令;
步骤五,若是判断为读操作,调试状态机就会发起内部总线读操作;读操作的单地址模式只会读取一次内部总线,并将读取数据通过UART发送出去;地址递增模式还会进行地址累加,继续发起内部总线读取操作,并将读取数据通过UART发送;若读取内部总线的数据长度等于操作数量乘以字节有效信息中为1的个数后,停止读操作,状态机回到初始状态,等待新指令。
前述的一种基于UART接口的嵌入式系统调试方法,步骤二,当集成电路芯片的UART接收端收到上位机指令后,UART接收FIFO状态改变,触发调试状态机来主动读取指令,判断是否是有效的指令字头;若收到指令字头为“RCMD”,为读取指令;收到字头为”WCMD”,为写入指令;若判断不是有效指令,则丢弃数据并继续等待UART接收端新指令。
前述的一种基于UART接口的嵌入式系统调试方法,步骤三,若是有效的指令字头,开始判断操作是读或者写,并继续读取UART接收端后续数据,若不是有效命令则会丢弃数据并继续监测接收端;后续数据包括:操作地址、操作次数和总线数据宽度字节有效信息;
命令字的类型分为:单地址读操作模式、单地址写操作模式、地址递增读操作模式、地址递增写操作模式,以命令字的特征字头区分,字头占4个字节;
读操作表示上位机读取集成电路芯片内部指定地址信息,写操作表示上位机向集成电路芯片内部指定地址写入数据;指令字头后跟随32位内部总线地址,地址递增操作情况下为起始地址,占4个字节;地址后跟随4位操作数量和4位字节有效信号,占1字节;4位字节有效信号支持1、2、4字节,分别对应二进制的2`b0001、2`b0011、2`b1111;4位操作数量表示在4位字节有效信号基础上对嵌入式系统内部总线的操作次数;写命令在以上命令字信息后还需要跟随数据,地址递增操作模式的数据的字节数由操作数量、字节有效信息决定;若操作数量和字节有效最大,那么单个命令字可以实现最大16乘以4等于64字节的操作;读命令在命令字信息后不用附加数据。
前述的一种基于UART接口的嵌入式系统调试方法,地址递增读操作模式、地址递增写操作模式用于在线FLASH的编程,上述单地址读操作模式、单地址写操作模式用于嵌入式系统内部寄存器的调试。
前述的一种基于UART接口的嵌入式系统调试方法,地址递增写操作模式的总线地址为:起始地址,操作次数为:发起内部总线写操作的次数,实际操作次数为此值加一,总线数据宽度的字节有效信息为:支持:1字节,4字节中第1个字节;2字节,4字节中第1、2个字节;4字节,全部4字节,数据为:写内部总线的数据长度等于操作数量乘以字节有效信息中为1的个数;地址递增读操作模式的总线地址为:起始地址;操作次数为:发起内部总线读操作的次数,每次读操作数据为32位,实际操作次数为此值加一,总线数据宽度的字节有效信息为:不关心,读操作始终默认为4字节操作,数据为:无,返回UART的数据长度等于操作数量乘以字节有效信息中为1的个数;单地址写操作模式的总线地址为:操作地址,操作次数为:零,实际操作次数为一,总线数据宽度的字节有效信息为:支持:1字节,4字节中第1个字节;2字节,4字节中第1、2个字节;4字节,全部4字节,数据为:写内部总线的数据长度等于字节有效信息中为1的个数;单地址读操作模式的总线地址为:操作地址,操作次数为:零,实际操作次数为一,总线数据宽度的字节有效信息为:不关心,读操作始终默认为4字节操作,数据为:无,返回UART的数据长度为4字节数据。
前述的一种基于UART接口的嵌入式系统调试方法,关闭调试功能使能信号,可在不需要调试功能时关断调试功能状态机对UART数据流的主动读取,打开UART正常中断信号,恢复正常UART功能。
前述的一种基于UART接口的嵌入式系统调试方法,集成电路芯片为SoC芯片。
前述的一种基于UART接口的嵌入式系统调试方法,编辑嵌入式系统内部总线上挂载的设备寄存器的具体过程是:上位机发读命令启动调试状态机发起总线读操作,读取设备寄存器当前值返回上位机;或者上位机发写命令启动调试状态机发起总线写操作,将上位机发来的数据写入设备寄存器中。。
本发明的有益之处在于:本发明提供一种基于UART接口的嵌入式系统调试方法,本方法采用简单可靠的UART接口,仅需要在嵌入式系统中集成很少的逻辑电路,对外使用UART的标准通讯信号,在集成有UART接口的PC上就能实现支持,可以在SOC样片上电测试阶段调试嵌入式系统内部寄存器上代替DFT、JTAG;同时可以对在线存储设备进行实时编程,无须编程器;降低成本,实现简洁,可靠程度高。
附图说明
图1是本发明的一种实施例的运行流程图。
具体实施方式
以下结合附图和具体实施例对本发明作具体的介绍。
一种基于UART接口的嵌入式系统调试方法,包括如下步骤:
步骤一,打开调试功能使能信号,开始监测UART接收端,关闭UART的中断功能,集成电路芯片内的调试状态机进入等待状态,等待上位机指令。作为一种优选,集成电路芯片为SoC芯片。
步骤二,当集成电路芯片的UART接收端收到上位机指令后,UART接收FIFO状态改变,触发调试状态机来主动读取指令,判断是否是有效的指令字头;若收到指令字头为“RCMD”,为读取指令;收到字头为”WCMD”,为写入指令;若判断不是有效指令,则丢弃数据并继续等待UART接收端新指令。
步骤三,若是有效的指令字头,开始判断操作是读或者写,并继续读取UART接收端后续数据,若不是有效命令则会丢弃数据并继续监测接收端;后续数据包括:操作地址、操作次数和总线数据宽度字节有效信息。
本设计监控UART时,会根据UART接收的不同命令字执行不同的内部总线操作,具体的操作模式分为:单地址读操作模式、单地址写操作模式、地址递增读操作模式、地址递增写操作模式,以命令字的特征字头区分,字头占4个字节。地址递增读操作模式、地址递增写操作模式用于在线FLASH的编程,单地址读操作模式、单地址写操作模式用于嵌入式系统内部寄存器的调试。
读操作表示上位机读取集成电路芯片内部指定地址信息,写操作表示上位机向集成电路芯片内部指定地址写入数据;指令字头后跟随32位内部总线地址,地址递增操作情况下为起始地址,占4个字节;地址后跟随4位操作数量和4位字节有效信号,占1字节;4位字节有效信号支持1、2、4字节,分别对应二进制的2`b0001、2`b0011、2`b1111;4位操作数量表示在4位字节有效信号基础上对嵌入式系统内部总线的操作次数;写命令在以上命令字信息后还需要跟随数据,地址递增操作数据的字节数由操作数量、字节有效信息决定;若操作数量和字节有效最大,那么单个命令字可以实现最大16乘以4等于64字节的操作;读命令在命令字信息后不用附加数据。
步骤四,若判断指令为写操作,调试状态机发起一次内部总线写操作;状态机写操作的单地址模式只写一次内部总线,地址递增模式还会进行地址累加,并继续将后续数据写入累加后地址;若写入数据长度等于操作数量乘以字节有效信息中为1的个数后,停止写操作,状态机回到初始状态,等待新指令。
步骤五,若是判断为读操作,调试状态机就会发起内部总线读操作;读操作的单地址模式只会读取一次内部总线,并将读取数据通过UART发送出去;地址递增模式还会进行地址累加,继续发起内部总线读取操作,并将读取数据通过UART发送;若读取内部总线的数据长度等于操作数量乘以字节有效信息中为1的个数后,停止读操作,状态机回到初始状态,等待新指令。
关闭调试功能使能信号,可在不需要调试功能时关断调试功能状态机对UART数据流的主动读取,打开UART正常中断信号,恢复正常UART功能。
通过命令字和步骤一至五的操作流程,可以编辑嵌入式系统内部总线上挂载的设备寄存器,实现嵌入式系统内部总线通路的调试。编辑嵌入式系统内部总线上挂载的设备寄存器的具体过程是:上位机发读命令启动调试状态机发起总线读操作,读取设备寄存器当前值返回上位机;或者上位机发写命令启动调试状态机发起总线写操作,将上位机发来的数据写入设备寄存器中。当嵌入式系统内嵌存储设备控制器且挂载到内部总线上的系统来说,本设计更进一步实现了在线存储设备的编程。
支持的命令字组成如下表:
本发明提供一种基于UART接口的嵌入式系统调试方法,本方法采用简单可靠的UART接口,仅需要在嵌入式系统中集成很少逻辑电路,对外使用UART的标准通讯信号,在集成有UART接口的PC上就能实现支持,可以在SOC样片上电测试阶段调试嵌入式系统内部寄存器上代替DFT、JTAG;同时可以对在线存储设备进行实时编程,无须编程器;降低成本,实现简洁,可靠程度高。
以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和优点。本行业的技术人员应该了解,上述实施例不以任何形式限制本发明,凡采用等同替换或等效变换的方式所获得的技术方案,均落在本发明的保护范围内。
Claims (8)
1.一种基于UART接口的嵌入式系统调试方法,其特征在于,包括如下步骤:
步骤一,打开调试功能使能信号,开始监测UART接收端,关闭UART的中断功能,集成电路芯片内的调试状态机进入等待状态,等待上位机指令;
步骤二,当集成电路芯片的UART接收端收到上位机指令后,UART接收FIFO状态改变,触发调试状态机来主动读取指令,判断是否是有效的指令字头;
步骤三,若是有效的指令字头,开始判断操作是读或者写,并继续读取UART接收端后续数据,若不是有效命令则会丢弃数据并继续监测接收端;后续数据包括:操作地址、操作次数和总线数据宽度字节有效信息;
步骤四,若判断指令为写操作,调试状态机发起一次内部总线写操作;状态机写操作的单地址模式只写一次内部总线,地址递增模式还会进行地址累加,并继续将后续数据写入累加后地址;若写入数据长度等于操作数量乘以字节有效信息中为1的个数后,停止写操作,状态机回到初始状态,等待新指令;
步骤五,若是判断为读操作,调试状态机就会发起内部总线读操作;读操作的单地址模式只会读取一次内部总线,并将读取数据通过UART发送出去;地址递增模式还会进行地址累加,继续发起内部总线读取操作,并将读取数据通过UART发送;若读取内部总线的数据长度等于操作数量乘以字节有效信息中为1的个数后,停止读操作,状态机回到初始状态,等待新指令。
2.根据权利要求1所述的一种基于UART接口的嵌入式系统调试方法,其特征在于,步骤二,当集成电路芯片的UART接收端收到上位机指令后,UART接收FIFO状态改变,触发调试状态机来主动读取指令,判断是否是有效的指令字头;若收到指令字头为“RCMD”,为读取指令;收到字头为”WCMD”,为写入指令;若判断不是有效指令,则丢弃数据并继续等待UART接收端新指令。
3.根据权利要求1所述的一种基于UART接口的嵌入式系统调试方法,其特征在于,步骤三,若是有效的指令字头,开始判断操作是读或者写,并继续读取UART接收端后续数据,若不是有效命令则会丢弃数据并继续监测接收端;后续数据包括:操作地址、操作次数和总线数据宽度字节有效信息;
命令字的类型分为:单地址读操作模式、单地址写操作模式、地址递增读操作模式、地址递增写操作模式,以命令字的特征字头区分,字头占4个字节;
读操作表示上位机读取集成电路芯片内部指定地址信息,写操作表示上位机向集成电路芯片内部指定地址写入数据;指令字头后跟随32位内部总线地址,地址递增操作情况下为起始地址,占4个字节;地址后跟随4位操作数量和4位字节有效信号,占1字节;4位字节有效信号支持1、2、4字节,分别对应二进制的2`b0001、2`b0011、2`b1111;4位操作数量表示在4位字节有效信号基础上对嵌入式系统内部总线的操作次数;写命令在以上命令字信息后还需要跟随数据,地址递增操作模式的数据的字节数由操作数量、字节有效信息决定;若操作数量和字节有效最大,那么单个命令字可以实现最大16乘以4等于64字节的操作;读命令在命令字信息后不用附加数据。
4.根据权利要求3所述的一种基于UART接口的嵌入式系统调试方法,其特征在于,上述地址递增读操作模式、地址递增写操作模式用于在线FLASH的编程,上述单地址读操作模式、单地址写操作模式用于嵌入式系统内部寄存器的调试。
5.根据权利要求3所述的一种基于UART接口的嵌入式系统调试方法,其特征在于,地址递增写操作模式的总线地址为:起始地址,操作次数为:发起内部总线写操作的次数,实际操作次数为此值加一,总线数据宽度的字节有效信息为:支持: 1字节,4字节中第1个字节;2字节,4字节中第1、2个字节;4字节,全部4字节,数据为:写内部总线的数据长度等于操作数量乘以字节有效信息中为1的个数;地址递增读操作模式的总线地址为:起始地址;操作次数为:发起内部总线读操作的次数,每次读操作数据为32位,实际操作次数为此值加一,总线数据宽度的字节有效信息为:不关心,读操作始终默认为4字节操作,数据为:无,返回UART的数据长度等于操作数量乘以字节有效信息中为1的个数;单地址写操作模式的总线地址为:操作地址,操作次数为:零,实际操作次数为一,总线数据宽度的字节有效信息为:支持:1字节,4字节中第1个字节;2字节,4字节中第1、2个字节;4字节,全部4字节,数据为:写内部总线的数据长度等于字节有效信息中为1的个数;单地址读操作模式的总线地址为:操作地址,操作次数为:零,实际操作次数为一,总线数据宽度的字节有效信息为:不关心,读操作始终默认为4字节操作,数据为:无,返回UART的数据长度为4 字节数据。
6.根据权利要求1所述的一种基于UART接口的嵌入式系统调试方法,其特征在于,关闭调试功能使能信号,可在不需要调试功能时关断调试功能状态机对UART数据流的主动读取,打开UART正常中断信号,恢复正常UART功能。
7.根据权利要求1所述的一种基于UART接口的嵌入式系统调试方法,其特征在于,上述集成电路芯片为SoC芯片。
8.根据权利要求1所述的一种基于UART接口的嵌入式系统调试方法,其特征在于,编辑嵌入式系统内部总线上挂载的设备寄存器的具体过程是:上位机发读命令启动调试状态机发起总线读操作,读取设备寄存器当前值返回上位机;或者上位机发写命令启动调试状态机发起总线写操作,将上位机发来的数据写入设备寄存器中。
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SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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Effective date of registration: 20181012 Address after: 210000 8, 18 Fung Hua Road, Yuhua Economic Development Zone, Nanjing, Jiangsu Applicant after: Nanjing Rui Zhong Zhong Electronic Technology Co., Ltd. Applicant after: No. 14 Inst., China Electronic Science & Technology Group Corp. Address before: 210019 16 floor, 2 tower, Guo Rui mansion, 359 Jiangdong Road, Jianye District, Nanjing, Jiangsu. Applicant before: Nanjing Rui Zhong Zhong Electronic Technology Co., Ltd. |
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GR01 | Patent grant | ||
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