CN113064833A - 一种单片机仿真方法、系统、装置、设备及存储介质 - Google Patents

一种单片机仿真方法、系统、装置、设备及存储介质 Download PDF

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CN113064833A CN202110435362.3A CN202110435362A CN113064833A CN 113064833 A CN113064833 A CN 113064833A CN 202110435362 A CN202110435362 A CN 202110435362A CN 113064833 A CN113064833 A CN 113064833A
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吴清源
杨宏
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Abstract

本申请公开了一种单片机仿真方法、系统、装置、设备及存储介质，包括：获取利用单片机对目标程序进行调试的控制指令；根据控制指令，通过单片机上的选择开关确定与选择开关连接的用于接收外部输入指令的PORT端口，以得到目标PORT端口；选择开关用于确定PORT端口以进行程序调试或选择程序存储器以进行程序运行；利用目标PORT端口接收外部输入指令，并控制单片机执行与外部输入指令对应的仿真操作。本申请基于控制指令通过选择开关确定目标PORT端口并利用该目标PORT端口接收外部输入指令，以控制单片机执行与外部输入指令对应的仿真操作，上述仿真过程无需增加功能复杂的仿真模块，通过单片机上固有的PORT端口接收外部输入指令实现仿真操作，提高了仿真效率。

Description

一种单片机仿真方法、系统、装置、设备及存储介质
技术领域
本发明涉及单片机仿真技术领域，特别涉及一种单片机仿真方法、系统、装置、设备及存储介质。
背景技术
在微控制单元(Microcontroller Unit，MCU)的使用过程中，仿真器是提供用户编程调试的必不可少的工具。其中，MCU又称单片微型计算机(Single Chip Microcomputer)或单片机，下文统称为单片机。鉴于此，单片机都需要提供仿真功能的支持，为了添加这些支持，现有技术中要么需要设计单独的仿真芯片，要么在原有的单片机上增加功能复杂的仿真模块，然而一些仿真模块比单片机本身的核资源占用还要多，极大提高了仿真复杂度，且增加了设计成本。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的在于提供一种单片机仿真方法、装置、设备及存储介质，无需增加功能复杂的仿真模块，通过单片机上固有的PORT端口接收外部输入指令实现仿真操作，提高了仿真效率。其具体方案如下：
本申请的第一方面提供了一种单片机仿真方法，包括：
获取利用单片机对目标程序进行调试的控制指令；
根据所述控制指令，通过所述单片机上的选择开关确定与所述选择开关连接的用于接收外部输入指令的PORT端口，以得到目标PORT端口；其中，所述选择开关用于确定PORT端口以进行程序调试或选择程序存储器以进行程序运行；
利用所述目标PORT端口接收所述外部输入指令，并控制所述单片机执行与所述外部输入指令对应的仿真操作。
可选的，所述根据所述控制指令，通过所述单片机上的选择开关确定与所述选择开关连接的用于接收外部输入指令的PORT端口，以得到目标PORT端口，包括：
根据所述控制指令，通过所述单片机上的数据选择器确定与所述选择开关连接的用于接收外部输入指令的PORT端口，以得到目标PORT端口。
可选的，所述利用所述目标PORT端口接收所述外部输入指令，并控制所述单片机执行与所述外部输入指令对应的仿真操作，包括：
利用所述目标PORT端口接收表征对所述目标程序进行单步操作的单步指令；
控制所述单片机执行与所述单步指令对应的运行所述单步指令后所述目标程序停止运行的操作。
可选的，所述利用所述目标PORT端口接收表征对所述目标程序进行单步操作的单步指令，包括：
利用所述目标PORT端口接收所述目标程序对应的在断点寄存器中的程序断点；
相应的，所述控制所述单片机执行与所述单步指令对应的运行所述单步指令后所述目标程序停止运行的操作，包括：
控制所述单片机按照所述断点寄存器中的所述程序断点对所述目标程序的运行进程进行中断操作。
可选的，所述利用所述目标PORT端口接收所述外部输入指令，并控制所述单片机执行与所述外部输入指令对应的仿真操作，包括：
利用所述目标PORT端口接收表征对存储器进行读取的读存储器指令，并控制所述单片机执行与所述读存储器指令对应的数据读取操作。
可选的，所述控制所述单片机执行与所述读存储器指令对应的数据读取操作之后，还包括：
将从所述存储器中读取到的与所述读存储器指令对应的数据通过串口进行输出。
本申请的第二方面提供了一种单片机仿真系统，包括数据存储器、程序指针、程序存储器，其特征在于，还包括数据传输模块、控制模块、数据选择器及与所述数据选择器连接的PORT端口，其中：
所述数据传输模块，用于获取利用单片机对目标程序进行调试的控制指令；
所述数据选择器，用于根据所述控制指令，确定与所述选择开关连接的用于接收外部输入指令的PORT端口，以得到目标PORT端口；
所述与所述数据选择器连接的PORT端口，用于接收所述外部输入指令；
所述控制模块，用于控制所述单片机执行与所述外部输入指令对应的仿真操作。
本申请的第三方面提供了一种单片机仿真装置，包括：
获取模块，用于获取利用单片机对目标程序进行调试的控制指令；
确定模块，用于根据所述控制指令，通过所述单片机上的选择开关确定与所述选择开关连接的用于接收外部输入指令的PORT端口，以得到目标PORT端口；其中，所述选择开关用于确定PORT端口以进行程序调试或选择程序存储器以进行程序运行；
执行模块，用于利用所述目标PORT端口接收所述外部输入指令，并控制所述单片机执行与所述外部输入指令对应的仿真操作。
本申请的第四方面提供了一种电子设备，所述电子设备包括处理器和存储器；其中所述存储器用于存储计算机程序，所述计算机程序由所述处理器加载并执行以实现前述单片机仿真方法。
本申请的第五方面提供了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质中存储有计算机可执行指令，所述计算机可执行指令被处理器加载并执行时，实现前述单片机仿真方法。
本申请中，先获取利用单片机对目标程序进行调试的控制指令；然后根据所述控制指令，通过所述单片机上的选择开关确定与所述选择开关连接的用于接收外部输入指令的PORT端口，以得到目标PORT端口；其中，所述选择开关用于确定PORT端口以进行程序调试或选择程序存储器以进行程序运行；最后利用所述目标PORT端口接收所述外部输入指令，并控制所述单片机执行与所述外部输入指令对应的仿真操作。本申请在获取利用单片机对目标程序进行调试的控制指令的基础上，通过选择开关确定目标PORT端口并利用该目标PORT端口接收外部输入指令，以控制单片机执行与外部输入指令对应的仿真操作，上述仿真过程无需增加功能复杂的仿真模块，通过单片机上固有的PORT端口接收外部输入指令实现仿真操作，提高了仿真效率。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。
图1为本申请提供的一种单片机仿真方法流程图；
图2为本申请提供的一种传统的单片机仿真系统结构示意图；
图3为本申请提供的一种改进的单片机仿真系统结构示意图；
图4为本申请提供的一种单片机仿真装置结构示意图；
图5为本申请提供的一种单片机仿真电子设备结构图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
现有技术中要么需要设计单独的仿真芯片，要么在原有的单片机上增加功能复杂的仿真模块，然而一些仿真模块比单片机本身的核资源占用还要多，极大提高了仿真复杂度，且增加了设计成本。针对上述技术缺陷，本申请实施例提供一种单片机仿真方案，基于控制指令通过选择开关确定目标PORT端口并利用该目标PORT端口接收外部输入指令，以控制单片机执行与外部输入指令对应的仿真操作，上述仿真过程无需增加功能复杂的仿真模块，通过单片机上固有的PORT端口接收外部输入指令实现仿真操作，提高了仿真效率。
图1为本申请实施例提供的一种单片机仿真方法流程图。参见图1所示，该单片机仿真方法包括：
S11：获取利用单片机对目标程序进行调试的控制指令。
S12：根据所述控制指令，通过所述单片机上的选择开关确定与所述选择开关连接的用于接收外部输入指令的PORT端口，以得到目标PORT端口；其中，所述选择开关用于确定PORT端口以进行程序调试或选择程序存储器以进行程序运行。
本实施例中，由于在单片机上增加了选择开关，在需要程序调试时，也即执行仿真操作时，选择开关选择确定与所述选择开关连接的用于接收外部输入指令的PORT端口以执行仿真操作。在不需要程序调试时，选择开关选择选择单片机上的程序存储器以进行正常的程序运行。因此，当进行程序调试时，需要给所述单片机一个控制指令，所述控制指令表征利用单片机对目标程序进行调试。
当所述单片机获取到对目标程序进行调试的控制指令后，根据所述控制指令，通过所述单片机上的选择开关确定与所述选择开关连接的用于接收外部输入指令的PORT端口，以得到目标PORT端口；其中，所述选择开关用于确定PORT端口以进行程序调试或选择程序存储器以进行程序运行。需要说明的是，所述目标PORT端口为与所述选择开关连接的用于接收外部输入指令的PORT端口中的任意一个，所述目标PORT端口只需保证是与所述选择开关连接即可。
进一步的，所述根据所述控制指令，通过所述单片机上的选择开关确定与所述选择开关连接的用于接收外部输入指令的PORT端口，以得到目标PORT端口的具体步骤可以为根据所述控制指令，通过所述单片机上的数据选择器确定与所述选择开关连接的用于接收外部输入指令的PORT端口，以得到目标PORT端口。其中，所述数据选择器(Multiplexer，MUX)是一种可以从多个输入信号中选择一个信号进行输出的器件，也即将多路输入数据中由n位通道选择信号确定的其中一路数据传送到输出端，又可称为多路选择器或多路数字开关。
S13：利用所述目标PORT端口接收所述外部输入指令，并控制所述单片机执行与所述外部输入指令对应的仿真操作。
本实施例中，在基于控制指令通过选择开关确定目标PORT端口后，利用该目标PORT端口接收外部输入指令，以控制单片机执行与外部输入指令对应的仿真操作。所述外部输入指令可称为外灌指令，意为通过PORT端口从外部输入的指令。本申请实施例重点对单步指令的实现及读存储器指令的实现进行说明。
在单步指令的实现实施例中，首先利用所述目标PORT端口接收表征对所述目标程序进行单步操作的单步指令，然后控制所述单片机执行与所述单步指令对应的运行所述单步指令后所述目标程序停止运行的操作。具体的，所述利用所述目标PORT端口接收表征对所述目标程序进行单步操作的单步指令，包括利用所述目标PORT端口接收所述目标程序对应的在断点寄存器中的程序断点。相应的，所述控制所述单片机执行与所述单步指令对应的运行所述单步指令后所述目标程序停止运行的操作，包括控制所述单片机按照所述断点寄存器中的所述程序断点对所述目标程序的运行进程进行中断操作。断点寄存器就是存放断点的寄存器。其中，所述程序断点可以让程序中断在需要中断的地方，所述程序断点以程序地址的方式存储在断点寄存器中，当被调试的目标程序运行到与断点寄存器中存储的相同地址时就会自动停止调试。此时，本实施例中的表征单步执行程序的外灌指令实现的功能就是向断点寄存器里写入目标程序要停止调试的地址。通过所述目标PORT端口发送下一条指令的程序地址，该指令代码可以表示为“MOVLW W,#DATA；MOVWF BREAK”，这样程序运行一条指令后就会停止。
在读存储器指令的实现实施例中，利用所述目标PORT端口接收表征对存储器进行读取的读存储器指令，并控制所述单片机执行与所述读存储器指令对应的数据读取操作。另外，在所述控制所述单片机执行与所述读存储器指令对应的数据读取操作之后，还可以包括将从所述存储器中读取到的与所述读存储器指令对应的数据通过串口进行输出。也即，通过所述目标PORT端口发送读存储器指令，该指令代码可以表示为“MOVFW MEM；MOVWFUART_SDATA”，并将读取到的数据送到串口输出。
可见，本申请实施例先获取利用单片机对目标程序进行调试的控制指令；然后根据所述控制指令，通过所述单片机上的选择开关确定与所述选择开关连接的用于接收外部输入指令的PORT端口，以得到目标PORT端口；其中，所述选择开关用于确定PORT端口以进行程序调试或选择程序存储器以进行程序运行；最后利用所述目标PORT端口接收所述外部输入指令，并控制所述单片机执行与所述外部输入指令对应的仿真操作。本申请实施例在获取利用单片机对目标程序进行调试的控制指令的基础上，通过选择开关确定目标PORT端口并利用该目标PORT端口接收外部输入指令，以控制单片机执行与外部输入指令对应的仿真操作，上述仿真过程无需增加功能复杂的仿真模块，通过单片机上固有的PORT端口接收外部输入指令实现仿真操作，提高了仿真效率。
本申请实施例还提供了一种改进后的单片机仿真系统。传统的单片机仿真系统一般都设置单独的DEBUG模块用于程序调试，如图2所示，额外占用系统资源。本申请实施例提供的改进后的单片机仿真系统如图3所示，在程序存储器和单片机增加了选择开关，通过单片机原有的PORT端口输入外灌指令完成单步、读存储器数据等操作，资源代价小，仿真效率高。改进后的所述单片机仿真系统包括数据存储器、程序指针、程序存储器，还包括数据传输模块、控制模块、数据选择器及与所述数据选择器连接的PORT端口，其中：所述数据传输模块，用于获取将目标程序在单片机上进行调试的指令；所述数据选择器，用于根据所述控制指令，确定与所述选择开关连接的用于接收外部输入指令的PORT端口，以得到目标PORT端口；所述与所述数据选择器连接的PORT端口，用于接收所述外部输入指令；所述控制模块，用于控制所述单片机执行与所述外部输入指令对应的仿真操作。当所述单片机执行单步指令时，所述单片机仿真系统还包括断点寄存器，所述断点寄存器用于存储程序断点，使得在对所述目标程序进行调试时可以让程序中断在需要中断的地方。
参见图4所示，本申请实施例还相应公开了一种单片机仿真装置，包括：
获取模块11，用于获取利用单片机对目标程序进行调试的控制指令；
确定模块12，用于根据所述控制指令，通过所述单片机上的选择开关确定与所述选择开关连接的用于接收外部输入指令的PORT端口，以得到目标PORT端口；其中，所述选择开关用于确定PORT端口以进行程序调试或选择程序存储器以进行程序运行；
执行模块13，用于利用所述目标PORT端口接收所述外部输入指令，并控制所述单片机执行与所述外部输入指令对应的仿真操作。
可见，本申请实施例先获取利用单片机对目标程序进行调试的控制指令；然后根据所述控制指令，通过所述单片机上的选择开关确定与所述选择开关连接的用于接收外部输入指令的PORT端口，以得到目标PORT端口；其中，所述选择开关用于确定PORT端口以进行程序调试或选择程序存储器以进行程序运行；最后利用所述目标PORT端口接收所述外部输入指令，并控制所述单片机执行与所述外部输入指令对应的仿真操作。本申请实施例在获取利用单片机对目标程序进行调试的控制指令的基础上，通过选择开关确定目标PORT端口并利用该目标PORT端口接收外部输入指令，以控制单片机执行与外部输入指令对应的仿真操作，上述仿真过程无需增加功能复杂的仿真模块，通过单片机上固有的PORT端口接收外部输入指令实现仿真操作，提高了仿真效率。
在一些具体实施例中，所述确定模块12，具体用于根据所述控制指令，通过所述单片机上的数据选择器确定与所述选择开关连接的用于接收外部输入指令的PORT端口，以得到目标PORT端口。
在一些具体实施例中，所述执行模块13，具体包括：
单步指令执行子模块，用于利用所述目标PORT端口接收表征对所述目标程序进行单步操作的单步指令；控制所述单片机执行与所述单步指令对应的运行所述单步指令后所述目标程序停止运行的操作；
读存储器子模块，用于利用所述目标PORT端口接收表征对存储器进行读取的读存储器指令，并控制所述单片机执行与所述读存储器指令对应的数据读取操作。
在一些具体实施例中，所述单步指令执行子模块，具体用于利用所述目标PORT端口接收所述目标程序对应的在断点寄存器中的程序断点；控制所述单片机按照所述断点寄存器中的所述程序断点对所述目标程序的运行进程进行中断操作。
在一些具体实施例中，所述读存储器子模块，具体用于将从所述存储器中读取到的与所述读存储器指令对应的数据通过串口进行输出。
进一步的，本申请实施例还提供了一种电子设备。图5是根据一示例性实施例示出的电子设备20结构图，图中的内容不能认为是对本申请的使用范围的任何限制。
图5为本申请实施例提供的一种电子设备20的结构示意图。该电子设备20，具体可以包括：至少一个处理器21、至少一个存储器22、电源23、通信接口24、输入输出接口25和通信总线26。其中，所述存储器22用于存储计算机程序，所述计算机程序由所述处理器21加载并执行，以实现前述任一实施例公开的单片机仿真方法中的相关步骤。另外，本实施例中的电子设备20具体可以为服务器。
本实施例中，电源23用于为电子设备20上的各硬件设备提供工作电压；通信接口24能够为电子设备20创建与外界设备之间的数据传输通道，其所遵循的通信协议是能够适用于本申请技术方案的任意通信协议，在此不对其进行具体限定；输入输出接口25，用于获取外界输入数据或向外界输出数据，其具体的接口类型可以根据具体应用需要进行选取，在此不进行具体限定。
另外，存储器22作为资源存储的载体，可以是只读存储器、随机存储器、磁盘或者光盘等，其上所存储的资源可以包括操作系统221、计算机程序222及指令数据223等，存储方式可以是短暂存储或者永久存储。
其中，操作系统221用于管理与控制电子设备20上的各硬件设备以及计算机程序222，以实现处理器21对存储器22中海量指令数据223的运算与处理，其可以是WindowsServer、Netware、Unix、Linux等。计算机程序222除了包括能够用于完成前述任一实施例公开的由电子设备20执行的单片机仿真方法的计算机程序之外，还可以进一步包括能够用于完成其他特定工作的计算机程序。数据223可以包括电子设备20收集到的指令数据。
进一步的，本申请实施例还公开了一种存储介质，所述存储介质中存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器加载并执行时，实现前述任一实施例公开的单片机仿真方法步骤。
本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其它实施例的不同之处，各个实施例之间相同或相似部分互相参见即可。对于实施例公开的装置而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。
最后，还需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个…”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
以上对本发明所提供的单片机仿真方法、系统、装置、设备及存储介质进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (10)

1.一种单片机仿真方法，其特征在于，包括：
获取利用单片机对目标程序进行调试的控制指令；
根据所述控制指令，通过所述单片机上的选择开关确定与所述选择开关连接的用于接收外部输入指令的PORT端口，以得到目标PORT端口；其中，所述选择开关用于确定PORT端口以进行程序调试或选择程序存储器以进行程序运行；
利用所述目标PORT端口接收所述外部输入指令，并控制所述单片机执行与所述外部输入指令对应的仿真操作。
2.根据权利要求1所述的单片机仿真方法，其特征在于，所述根据所述控制指令，通过所述单片机上的选择开关确定与所述选择开关连接的用于接收外部输入指令的PORT端口，以得到目标PORT端口，包括：
根据所述控制指令，通过所述单片机上的数据选择器确定与所述选择开关连接的用于接收外部输入指令的PORT端口，以得到目标PORT端口。
3.根据权利要求1所述的单片机仿真方法，其特征在于，所述利用所述目标PORT端口接收所述外部输入指令，并控制所述单片机执行与所述外部输入指令对应的仿真操作，包括：
利用所述目标PORT端口接收表征对所述目标程序进行单步操作的单步指令；
控制所述单片机执行与所述单步指令对应的运行所述单步指令后所述目标程序停止运行的操作。
4.根据权利要求3所述的单片机仿真方法，其特征在于，所述利用所述目标PORT端口接收表征对所述目标程序进行单步操作的单步指令，包括：
利用所述目标PORT端口接收所述目标程序对应的在断点寄存器中的程序断点；
相应的，所述控制所述单片机执行与所述单步指令对应的运行所述单步指令后所述目标程序停止运行的操作，包括：
控制所述单片机按照所述断点寄存器中的所述程序断点对所述目标程序的运行进程进行中断操作。
5.根据权利要求1所述的单片机仿真方法，其特征在于，所述利用所述目标PORT端口接收所述外部输入指令，并控制所述单片机执行与所述外部输入指令对应的仿真操作，包括：
利用所述目标PORT端口接收表征对存储器进行读取的读存储器指令，并控制所述单片机执行与所述读存储器指令对应的数据读取操作。
6.根据权利要求5所述的单片机仿真方法，其特征在于，所述控制所述单片机执行与所述读存储器指令对应的数据读取操作之后，还包括：
将从所述存储器中读取到的与所述读存储器指令对应的数据通过串口进行输出。
7.一种单片机仿真系统，包括数据存储器、程序指针、程序存储器，其特征在于，还包括数据传输模块、控制模块、数据选择器及与所述数据选择器连接的PORT端口，其中：
所述数据传输模块，用于获取将目标程序在单片机上进行调试的指令；
所述数据选择器，用于根据所述控制指令，确定与所述选择开关连接的用于接收外部输入指令的PORT端口，以得到目标PORT端口；
所述与所述数据选择器连接的PORT端口，用于接收所述外部输入指令；
所述控制模块，用于控制所述单片机执行与所述外部输入指令对应的仿真操作。
8.一种单片机仿真装置，其特征在于，包括：
获取模块，用于获取利用单片机对目标程序进行调试的控制指令；
确定模块，用于根据所述控制指令，通过所述单片机上的选择开关确定与所述选择开关连接的用于接收外部输入指令的PORT端口，以得到目标PORT端口；其中，所述选择开关用于确定PORT端口以进行程序调试或选择程序存储器以进行程序运行；
执行模块，用于利用所述目标PORT端口接收所述外部输入指令，并控制所述单片机执行与所述外部输入指令对应的仿真操作。
9.一种电子设备，其特征在于，所述电子设备包括处理器和存储器；其中所述存储器用于存储计算机程序，所述计算机程序由所述处理器加载并执行以实现如权利要求1至6任一项所述的单片机仿真方法。
10.一种计算机可读存储介质，其特征在于，用于存储计算机可执行指令，所述计算机可执行指令被处理器加载并执行时，实现如权利要求1至6任一项所述的单片机仿真方法。
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113821390A (zh) * 2021-08-30 2021-12-21 曙光信息产业股份有限公司 交换机调试方法和装置、服务器、计算机可读存储介质

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