針對Motorola微處理器的BDM調試系統的設計

由于所有的信號都是單向的，時序和邏輯比較簡單，因此，采用GAL器件實現并口操作時序與BDM操作時序的轉換。GAL要實現的功能主要是數據的串并和并串轉換。

GAL器件與并口接口的信號有：

輸入信號：D0～D7，C1(主機忙狀態線)，DSCLK(提供串行通信時鐘信號)。
　　輸出信號：S3，S4，S5，S7(這4個信號做數據反向輸出)，S6(給PC機提供一個中斷信號)。

他與BDM端口接口的信號有：

輸入信號：PSTCLK，DSO。
輸出信號：DSI。　
　
故需配置12個輸入端和6個輸出端，故選用74GAL16V8的器件即可滿足要求［2］。現在GAL器件要實現的即是將與并口接口的輸入信號(D0～D7，C1，DSCLK)轉換成與BDM接口的輸出信號(DSI)，同理，也要將與BDM端口接口的輸入信號(PSTCLK，DSO)轉換成與并口接口的輸出信號(S3，S4，S5，S6，S7)，實現了這2個轉換，然后對GAL編程，設計PCB版圖，可以很快做出BDM調試卡。

3．2　BDM驅動程序的設計

BDM調試卡已經實現了并口到BDM口的時序操作轉換，按照一定的數據格式傳送和接收數據則是BDM調試卡的驅動程序要完成的工作，驅動程序對數據的處理分為2層：底層完成基本的字節數據的收發(恢復和拆分)；上層則完成數據包的收發。底層的數據收發原理在調試卡的設計過程中已經做了詳細的介紹，以下主要介紹數據包的收發處理程序設計應注意的事項。

從BDM操作時序圖中可以看出，串行通道數據傳輸速度從直流到PSTCLK頻率的1/5頻率之間，該通道使用雙工模式，數據可在主控設備和從控設備之間同時發送和接收，每次傳送的數據塊由一個17 b的數據包組成，該數據包由一個狀態/控制位和一個16 b數據字組成。數據格式如下所示：

發送數據時最高位為控制標志，該位保留，在開發系統向CPU發出命令和數據時，該位應該被清除。

接收數據時最高位為狀態標志位，指示從CPU返回的消息類型。他與數據域及數據表示的消息含義之間的關系為：

顯然，由于每次只能傳送一個字節，故發送一個數據包需要執行3次傳送操作。應注意由于并口工作在4位組模式，每次只能接收4 b數據［1］，而并口操作是以字節為單位進行的，因此，實際上接收一個數據包最少應該執行6次接收操作，而不是5次。也即是說最后剩下一位數據也要當一個字節傳送，這在驅動程序的設計當中很容易弄錯。

BDM調試模塊為外部開發系統提供了12個基本類型的命令(用助記符表示)：RAREG/RDREG(讀A/D寄存器)，WAREG/WDREG(寫A/D寄存器)，READ(從存儲器讀數據)，WRITE(向存儲器寫數據)，DUMP(與READ命令結合使用轉儲數據塊)，FILL(與WRITE命令結合使用填充數據塊)，GO(繼續執行程序)，NOP(不做任何操作，可以被用做一個空指令)，RCREG(讀系統控制寄存器)，WCREG(向系統控制寄存器寫入數據)，RDMREG(讀調試模塊寄存器)，WDMREG(寫向調試模塊寄存器寫入數據)；各種命令和他對應的應答數據的格式可以從MCF5272芯片資料上查到。上層驅動程序最終的任務就是實現這12種基本命令數據和應答數據的收發，并為調試軟件提供相應的函數調用接口，具體的驅動程序設計比較簡單，關鍵是要注意對從調試模塊返回的狀態數據進行出錯處理。特別是應該區別CPU還沒準備好和總線操作被中止2種消息。前者出現的比較多，一般是在CPU正在執行一個任務，不能及時響應BDM命令時返回的消息，而后者則往往是CPU執行了2條有沖突的指令(也即是非法訪問資源)。這個在驅動程序中看不出有很大的區別，但是在調試應用程序時經常報告“BUSError”信息。

3．3　BDM調試軟件的設計

該軟件應該具有如下基本的功能：系統初始化，重啟系統，檢查CPU外圍期間工作是否正常，讀寫Flash中的數據，讀寫SRAM中的數據，單步執行程序。

調試軟件主要是調用驅動程序實現的12種BDM調試命令接口函數來實現各種功能的。其中需要傳遞參數給驅動程序的有：

①檢查外部設備接口是否工作正常：如RS232串口、USB口、并口、網口等。這類操作需要接口地址和中斷號等參數，并且需要返回操作結果。

②讀寫SRAM和Flash中的數據：這些操作需要提供存儲器的地址范圍。

調試軟件的設計因開發系統的操作系統不同，在實現上有比較大的區別，但處理過程基本相同，因此，軟件的設計也比較簡單，沒有必要贅述。

3．4　系統運行及其測試

應用MCF5272做嵌入式系統開發時，開發平臺的操作系統是RedHatLinux，因此，驅動程序和調試軟件都是針對Linux設計的。驅動程序將BDM調試卡作為一個字符設備看待，BDM卡的初始化是在/usr/src/linux/driverschar/mem．c中添加BDM卡初始化代碼［3］，該設備的基本入口點在驅動程序的file＿operation結構中，對BDM卡的操作命令均在此實現，具體代碼不再詳述。

調試系統做整體測試時，首先要在Linux下創建一個字符型的BDM設備，然后執行insmod命令將驅動程序模塊打入操作系統內核中［3］，在成功地創建了BDM設備文件和安裝好BDM調試卡的驅動程序之后，就可以調試和執行該調試軟件了。

4　結語

BDM調試系統具有成本低、操作方便、移植簡單等特點。在Linux環境下針對MCF5272成功開發了BDM調試系統后，又先后將該系統軟件稍加改動，就輕易地移植到與MCF5272同屬ColdFire系列的MCF5249和Power PC系列的MPC555等CPU上，并且在Window下重新編寫了驅動程序和調試軟件，使用圖形界面操作，基本上達到了CodeWarrior相應軟件的功能，為產品的快速低成本開發做出了貢獻。