DE4320351A1 - Verfahren zur Emulation elektronischer Systeme - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrich­ tung zur Emulation elektronischer Systeme mit Mikropro­ zessoren, die in elektronischen Schaltungen eingebaut und über Adreß-, Daten-, Steuerleitungen und gegebenen­ falls Ein-/Ausgabeleitungen mit Speicher- und Periphe­ rieelementen verbunden sind, wobei Anschlüsse des Mikroprozessors an einen externen In-Circuit-Emulator angeschlossen werden und zumindest ein Teil der Steuer­ leitungen im Emulator unterbrochen und überbrückt werden kann.

Unter Emulation elektronischer Systeme versteht man den Eingriff von außen in das zu testende System mit dem Ziel, den Ablauf dieses Systems steuern und überwachen zu können, ohne den Echtzeitablauf des Systems zu be­ einflussen. Hierbei ist wesentlich, daß Zugriffe auf Daten und Befehle überwacht und aufgezeichnet werden können und andere Aktionen abhängig von Bedingungen, die diese Daten und Befehle erfüllen, aus lösbar sind. Emulationen finden insbesondere im Rahmen der Entwick­ lung und Fertigung elektronischer Schaltungen bei der Funktionsprüfung Anwendung. Hierbei wird bisher der in die elektronische Schaltung eingesteckte Mikroprozessor umgangen und durch einen externen Mikroprozessor mit Steuerungs- und Auswerteeinheiten, einem In-Circuit- Emulator, ersetzt.

Soweit hier von Mikroprozessoren gesprochen wird, sollen darunter auch die sogenannten Mikro-Controller verstanden werden, insbesondere also Mikroprozessoren mit zusätzlichen Funktionen.

Derzeit erfolgt der Anschluß des Emulators abhängig vom verwendeten Mikroprozessortyp auf zwei Arten: Bei Mikroprozessoren, die über Steckverbindungen in die elektronischen Schaltungen eingebaut sind, wird der Mikroprozessor abgezogen und in den Prozessorsockel ein entsprechender Emulationsadapter gesteckt, der die Ver­ bindung zum Emulator herstellt; bei eingelöteten Mikro­ prozessoren dagegen wird der Emulationsadapter über den Mikroprozessor in dessen nach oben verlängerte An­ schlüsse gesteckt, wobei der Mikroprozessor jedoch in diesem Fall durch ein äußeres Signal stillgelegt werden muß, was aber nur in Sonderfällen möglich ist. In beiden Fällen muß im Emulator ein separater, zumindest ähnlicher Prozessor untergebracht sein, der den abge­ zogenen bzw. stillgelegten Mikroprozessor der Schaltung ersetzt. Zur Beeinflussung der Daten-, Adreß- und Steuerleitungen werden elektrische Schalter oder als Schalter wirkende Bausteine zwischen Prozessor und zu emulierendem System eingebaut. Über diese Schalter nimmt der Emulator Einfluß auf das Verhalten des Pro­ zessors und somit des zu emulierenden Systems. Folglich müssen derzeit alle Leitungen, die mit dem Prozessor verbunden sind, also auch die Ein-/Ausgabeleitungen, in den Emulator geführt werden.

Bei einer beispielhaften Bauform weist der Mikroprozes­ sor 100 Anschlüsse auf, die alle über einen Emulations­ adapter mit dem Emulator verbunden werden müssen. Hier­ durch ergibt sich sowohl für den Prozessorsockel bzw. für die verlängerten Prozessoranschlüsse als auch für den Emulationsadapter eine sehr aufwendige Konstruk­ tion. Insbesondere für den Emulatorhersteller wird die­ ser Aufwand noch dadurch verstärkt, daß auf dem Markt eine Vielzahl von Mikroprozessor-Bauformen existiert, so daß eine entsprechende Anzahl an Emulationsadaptern vorgesehen werden muß, wenn der Emulator für mehrere Mikroprozessoren kompatibel sein soll. Trotz hohem technischen Aufwandes sind hierbei nur selten sowohl mechanisch als auch elektrisch zufriedenstellende Lösungen realisierbar. Da außerdem die Anzahl von Mikroprozessor-Varianten zunimmt bei gleichzeitig sin­ kender Stückzahl der einzelnen Variante ist der jewei­ lige technische Aufwand wirtschaftlich nicht vertret­ bar.

Hiervon ausgehend liegt der Erfindung die Aufgabe zu­ grunde, die für eine Emulation erforderliche Adaption zwischen elektronischer Schaltung und Emulator zu ver­ einfachen und somit den konstruktiven und gerätetechni­ schen Aufwand sowohl der Schaltung als auch des Emula­ tors zu reduzieren.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der Mikroprozessor im elektronischen System verbleibt und selbst dazu verwendet wird, die Emulation durchzu­ führen. Durch geeignete Beschaltung zumindest eines Teils der Steuersignale werden die Speicher- bzw. Peri­ pherieelemente in einen hochohmigen Zustand gebracht und quasi abgekoppelt. Dadurch kann der Emulator über die Daten- und Adreßleitungen mit dem Mikroprozessor korrespondieren, ohne die Speicher- bzw. Peripherieele­ mente zu tangieren. Hierdurch ergibt sich der Vorteil, daß auf das bisher notwendige, im Emulator durchgeführ­ te Schalten der Daten- und Adreßleitungen verzichtet werden kann und diese somit nicht mehr durch den Emula­ tor unterbrochen werden.

Da außerdem der Prozessor des zu emulierenden Systems selbst für die Emulation benutzt wird und in der Schal­ tung verbleibt, müssen die Ein-/Ausgabeleitungen nicht mehr mit dem Emulator verbunden werden. Dies führt zu einer drastischen Reduzierung der Anzahl der mit dem Emulator zu verbindenden Mikroprozessor-Anschlüsse.

Zur Durchführung des Verfahrens empfiehlt es sich, daß die elektronische Schaltung eine Schnittstelle auf­ weist, die einerseits mit nur einem Teil der Mikropro­ zessor-Anschlüsse verbunden ist und andererseits zum Anschluß des Emulators dient. Somit kann die Verbindung zwischen Emulator und zu emulierenden System über den Prozessorsockel bzw. die verlängerten Mikroprozessor- Anschlüsse mit Hilfe eines Emulationsadapters entfallen und eine wesentlich einfachere Verbindung über die Schnittstelle, etwa einen Steckverbinder hergestellt werden. Auf diese Weise können auch steckbare Mikropro­ zessoren emuliert werden, bei denen der Sockel nicht zum Anschluß eines Emulators geeignet ist.

Eine konstruktive und gerätetechnische Vereinfachung wird dadurch erreicht, daß zweckmäßigerweise der Steckverbinder nur mit den Adreß- und Datenleitungen und mit zumindest einem Teil der Steuerleitungen ver­ bunden ist, wobei er außerdem einen Eingang für die vom Emulator kommenden Steuerleitungen aufweist, und die Ein- und Ausgabeleitungen ganz ohne Verbindung mit dem Steckverbinder zwischen dem Mikroprozessor und den Speicher- und Peripherieelementen der elektronischen Schaltung verlegt sind. Hieraus ergibt sich sowohl eine Reduktion der Anzahl der Verbindungen zwischen Emulator und zu emulierendem System als auch durch eine erheb­ lich einfachere Adaption über den Steckverbinder an­ stelle über den kostspieligen, empfindlichen und viel Platz benötigenden Prozessorsockel, so daß der Mikro­ prozessor ohne etwaige Anschlußverlängerungen oder Steckaufsätze in einfacher Weise in die Schaltung fest eingelötet sein kann.

Die Anzahl der an den Steckverbinder heranzuführenden Signale ist durch die Datenbusbreite und den Adreßbe­ reich des Prozessors bestimmt und kann somit nicht all­ gemein gültig festgelegt werden. Beispielhaft sei eine Ausführungsform aufgeführt, bei der von insgesamt 84 Mikroprozessor-Anschlüssen nur 23 für die Verbindung mit dem Emulator benötigt und auf einen separaten Steckverbinder geführt werden, wobei wiederum von diesen nur 4 Leitungen unterbrochen werden müssen, um die entsprechenden Signale beeinflussen zu können. Die Signale an den restlichen 19 Anschlüssen werden ledig­ lich abgetastet und nicht verändert. Nach Durchführung der Emulation werden die 4 unterbrochenen Leitungen wieder überbrückt, weshalb der Steckverbinder keinen Einfluß mehr auf das Arbeitsverhalten der Schaltung hat.

Weitere Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels anhand der Zeichnungen; hierbei zeigen

Fig. 1 Schaltbild einer herkömmlichen Schaltungsver­ bindung zwischen Prozessor und Speicher/Peri­ pherie;

Fig. 2 Schaltbild bei der herkömmlichen Emulation der Schaltung aus Fig. 1;

Fig. 3 Schaltbild einer Schaltungsverbindung mit er­ findungsgemäßem Steckverbinder und

Fig. 4 Schaltbild bei der Emulation der Schaltung aus Fig. 3.

In Fig. 1 ist eine herkömmliche Schaltung dargestellt, bei der ein Mikroprozessor 1 in einen Prozessorsockel 2 eingesteckt ist und so über Ein-/Ausgabeleitungen, Adreßleitungen, Datenleitungen und Steuerleitungen mit Speicher- bzw. Peripherieelementen 3 verbunden ist.

Die Emulation eines solchen Systems erfolgt gemäß der in Fig. 2 dargestellten Schaltung, bei der der Mikro­ prozessor 1 aus dem Prozessorsockel 2 herausgezogen wird und an seiner Stelle ein Emulationsadapter 4 eines In-Circuit-Emulators 5 eingesteckt wird. Der Emulator 5 besteht aus einem Mikroprozessor 6, der über ein Ver­ bindungskabel 7 und den Emulationsadapter 4 mit allen Anschlüssen des Prozessorsockels 2 verbunden ist, wes­ halb die entsprechende Steckverbindung sehr aufwendig ist. Zur Beeinflussung der Daten-, Adreß- und Steuer­ leitungen weist der Emulator 5 zwischen Prozessor 6 und zu emulierendem System elektrische Schalter oder als Schalter wirkende Bausteine auf, die über eine Steuer­ einheit 8 gesteuert werden. Über diese Schalter nimmt der Emulator 5 Einfluß auf das Verhalten des Prozessors 6, wobei jedoch nicht vollständig sichergestellt sein kann, ob dies dem Verhalten des Prozessors 1 entspre­ chen würde.

Fig. 3 und 4 zeigen das erfindungsgemäße Schaltungs­ prinzip, das aus einem Mikroprozessor 1, Speicher- bzw. Peripherieelementen 3, einem Steckverbinder 12 mit auf­ gestecktem Überbrückungselement in Form eines Kurz­ schluß-Adaptionssteckers 13 und einer großen Anzahl an Ein-/Ausgabe-, Adreß-, Daten- und Steuerleitungen be­ steht. Während der Mikroprozessor 1 und die Speicher­ bzw. Peripherieelemente 3 über die Ein-/Ausgabe-, Adreß- und Datenleitungen und außerdem über einen Teil der Steuerleitungen direkt verbunden sind, läuft der andere Teil der Steuerleitungen, der für die Emulation benötigt wird, jeweils vom Mikroprozessor 1 und von den Speicher- bzw. Peripherieelementen 3 direkt zum Steck­ verbinder 12, ohne vorher miteinander verbunden zu sein. Der auf den Steckverbinder 12 aufgesteckte Kurz­ schluß-Adaptionsstecker 13 hat die Funktion, bei Nicht- Emulation die Verbindung zwischen Mikroprozessor 1 und Speicher- bzw. Peripherieelementen 3 in dem zum Steck­ verbinder 12 geführten Teil der Steuerleitungen herzu­ stellen.

Wie aus Fig. 4 ersichtlich, laufen diese Steuerleitun­ gen beim Durchführen der Emulation über eine Schnitt­ stelle in Form eines Steckers 14 in einen Emulator 15, wo sie mit Hilfe einer Steuereinheit 16 geschaltet werden. Auch die Adreß- und Datenleitungen sind über den Steckverbinder 12 und den Stecker 14 mit dem Emula­ tor 15 verbunden, werden von diesem jedoch nur abge­ tastet und nicht geschaltet bzw. verändert. Bei Nicht- Emulation (siehe Fig. 3) ist dieser Teil der Adreß- und Datenleitungen zwar mit dem Kurzschluß-Adaptions­ stecker 13 verbunden, sie verlaufen dort jedoch nicht weiter, so daß diese Verbindung keinen Einfluß auf das Arbeitsverhalten des elektronischen Systems hat.

In Fig. 4 ist ersichtlich, daß sich der Mikroprozessor 1 auch während der Emulation an seinem ursprünglichen Platz befindet und selbst für die Emulation verwendet wird, was aus dem Verlauf der Ein-/Ausgabeleitungen ab­ geleitet werden kann, und somit kein weiterer Mikropro­ zessor auf den Emulator aufgesteckt werden muß. Hier­ durch ist sichergestellt, daß die Emulation entspre­ chend der Arbeitsweise des Mikroprozessors 1 erfolgt.

Beim Vergleich der Fig. 2 und 4 fällt auf, daß die Anzahl der für die Emulation benötigten, mit dem Emula­ tor 5 bzw. 15 verbundenen Anschlüsse bzw. Leitungen beim erfindungsgemäßen Emulationsverfahren in Fig. 4 stark reduziert ist und der aufwendige, auf den Prozes­ sorsockel 2 aufgesetzte Emulationsadapter 4 aus Fig. 2 durch den gerätetechnisch sehr einfachen Steckverbinder 12 mit dem Stecker 14 ersetzt ist. Diese einfache Ge­ staltung der Schnittstelle ermöglicht eine weitgehende Verwendung von Standardbauteilen unabhängig von der Mikroprozessor-Bauform, was eine starke Vereinfachung beim Anschluß von Emulatoren mit sich bringt.

Claims (10)

1. Verfahren zur Emulation elektronischer Systeme mit Mikroprozessoren, die in elektronische Schaltungen ein­ gebaut und über Adreß-, Daten-, Steuerleitungen und gegebenenfalls Ein-/Ausgabeleitungen mit Speicher- und Peripherieelementen verbunden sind, wobei Anschlüsse des Mikroprozessors an einen externen In-Circuit-Emula­ tor angeschlossen werden und zumindest ein Teil der Steuerleitungen im Emulator unterbrochen und überbrückt werden kann, dadurch gekennzeichnet, daß der Mikroprozessor (1) im elektronischen System verbleibt und selbst dazu verwendet wird, die Emulation durchzuführen.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß nur ein Teil der Anschlüsse des Mikroprozessors (1) mit dem Emulator (15) verbunden wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Adreß- und Datenleitungen durch den Emulator (15) nicht unterbrochen werden.

4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß nur ein Teil der Steuerleitungen im Emulator (15) unterbrochen und überbrückt wird.

5. Zur Emulation gemäß Anspruch 1 geeignetes System mit in eine elektronische Schaltung eingebautem Mikropro­ zessor, dadurch gekennzeichnet, daß die elektronische Schaltung eine Schnittstelle (12) aufweist, die einerseits mit nur einem Teil der Mikro­ prozessor-Anschlüsse verbunden ist und andererseits zum Anschluß des Emulators (15) dient.

6. System nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Adreß- und Datenleitungen im Emulator (15) keine Unterbrechung erfahren.

7. System nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß ein Teil der Steuerleitungen im Emulator (15) zu unterbrechen und zu überbrücken ist.

8. System nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Ein- und Ausgabeleitungen ohne Verbindung mit der Schnittstelle (12) zwischen dem Mikroprozessor (1) und den Speicher- und Peripherieelementen (3) der elektronischen Schaltung verlegt sind.

9. System nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Schnittstelle (12) mit zumindest einem Teil der Steuerleitungen verbunden ist und außerdem einen Ein­ gang für die vom Emulator (15) kommenden Steuerleitun­ gen aufweist.

10. System nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß auf die Schnittstelle (12) ein Überbrückungselement (13) zur Überbrückung der von der Schnittstelle (12) unterbrochenen Leitungen bei Nicht-Emulation aufsetzbar ist.