基于USB的ARM仿真器的研究與設計

Q1選用的是P溝道MOS管，而不選用普通的PNP三極管，因為MOS管是電壓驅動型，驅動電流幾乎為0；而普通的PNP三極管是電流驅動，需要一定的驅動電流。導通時，P0.31_P17有可能被拉低，LPC2148要求該引腳在復位引腳為低電平期間不能被拉低，否則JTAG口將被禁止，因此必須選用P溝道的MOS管。LPC2148的P0.23引腳為USB設備控制器，用于檢測USB總線是否插入檢測引腳[4]。
4 仿真器固件程序設計
仿真器LPC2148芯片中的固件程序實現的功能包括：通過USB與上位機軟件進行通信，并將上位機發送過來的、經過封裝的USB數據流轉換為JTAG信號，并最終送到相應的引腳或者將相應引腳的數據經過封裝后，通過USB傳送到PC機中。圖5為應用程序的流程圖。

主函數首先將作為JTAG接口使用的5個引腳設置成相應屬性，并完成USB設備初始化，配置中斷向量、開中斷，然后進入無限循環函數。
無限循環函數首先處理USB事件，如USB控制傳輸、USB總線復位等。然后判斷標志位是否收到數據，如果未收到則繼續執行無限循環；如果收到了數據，則將數據從端點緩沖區讀出，再交給數據處理函數處理。數據處理函數按照上位機程序對數據封裝方式進行解析，根據解析的命令(讀取TDI、寫TMS或TDO等)，通過分支處理跳到相應的處理函數。在這個過程中如果上位機要讀取調試目標數據，可將相應的值按同樣格式進行封裝，然后通過USB發送到上位機。數據封裝格式如圖6所示。

C語言定義的命令碼如下：
#define UNKOWN_COMMAND 0x00 //未知指令
#define PORT_DIRECTION 0x01 //設置端口方向為輸入或輸出
#define PORT_SET 0x02 //將JTAG端口的引腳都設為高電平
#define PORT_GET 0x03 //讀JTAG端口的引腳數據
#define PORT_SETBIT 0x04 //設置JTAG端口的某一位為1，由DATA[0]中數據決定設置的具體位數
#define PORT_GETBIT 0x05 //讀取JTAG端口的某一位為1，由DATA[0]中數據決定讀取的具體位數
#define WRITE_TDI 0x06 //寫TDI信號命令
#define READ_TDO 0x07 //讀TDO信號命令
#define WRITE_AND_READ 0x08 //讀寫指令，對TDI寫一位，對TDO一位
#define WRITE_TMS 0x09 //寫TMS信號命令
#define WRITE_TMS_CHAIN 0x0A //寫TMS掃描鏈命令
本仿真器經實際測試下載速度穩定在30 KB/s左右，具有單步、全速、設置斷點(兩個硬斷點和無數軟斷點)等功能。本文提出了一種具有硬件電路設計簡單、價格低廉、調試速度快的ARM仿真器設計方案，是取代傳統并口方式ARM仿真器的一種確實可行的方案。
參考文獻
[1] 田澤．嵌入式系統開發與應用[M]．北京:北京航空航天大學出版社，2004.
[2] 鄧春梅.嵌入式系統軟件仿真技術的研究與實現[D].成都：電子科技大學，2004.
[3] 楊晶箐．USB接口的邊界掃描測試控制器的設計與實現[D].成都:成都電子科技大學，2006.
[4] 周立功，張華．深入淺出ARM7-LPC213x/214x[M]．北京:北京航空航天大學出版社，2005.