第一章   為什么要使用仿真器？ 

        1.1 仿真的概念

        仿真的概念其實(shí)使用非常廣，最終的含義就是使用可控的手段來(lái)模仿真實(shí)的情況。

       在嵌入式系統(tǒng)的設(shè)計(jì)中，仿真應(yīng)用的范圍主要集中在對(duì)程序的仿真上。例如，在單片機(jī)的開(kāi)發(fā)過(guò)程中，程序的設(shè)計(jì)是最為重要的但也是難度最大的。一種最簡(jiǎn)單和原始的開(kāi)發(fā)流程是：編寫(xiě)程序－燒寫(xiě)芯片－驗(yàn)證功能，這種方法對(duì)于簡(jiǎn)單的小系統(tǒng)是可以對(duì)付的，但在大系統(tǒng)中使用這種方法則是完全不可能的。

      1.2  仿真的種類(lèi)

       軟件仿真：這種方法主要是使用計(jì)算機(jī)軟件來(lái)模擬運(yùn)行實(shí)際的單片機(jī)運(yùn)行，因此仿真與硬件無(wú)關(guān)的系統(tǒng)具有一定的優(yōu)點(diǎn)。用戶(hù)不需要搭建硬件電路就可以對(duì)程序進(jìn)行驗(yàn)證，特別適合于偏重算法的程序。軟件仿真的缺點(diǎn)是無(wú)法完全仿真與硬件相關(guān)的部分，因此最終還要通過(guò)硬件仿真來(lái)完成最終的設(shè)計(jì)。

      硬件仿真：使用附加的硬件來(lái)替代用戶(hù)系統(tǒng)的單片機(jī)并完成單片機(jī)全部或大部分的功能，使用了附加硬件后用戶(hù)就可以對(duì)程序的運(yùn)行進(jìn)行控制，例如單步，全速，查看資源，斷點(diǎn)等。硬件仿真是開(kāi)發(fā)過(guò)程中所必須的。

      1.3  為什么要使用仿真器?

       在與一些有經(jīng)驗(yàn)的工程師交談中，我們會(huì)發(fā)現(xiàn)有相當(dāng)一部分工程師在開(kāi)發(fā)中不使用或很少仿真器。向他們?cè)儐?wèn)原因，得到的回答是“仿真器不可靠”。但是他們是如何解決程序開(kāi)發(fā)中遇到的問(wèn)題呢？通過(guò)深入的交流才明他們是照這樣的方法來(lái)開(kāi)發(fā)程序的：

       (1)   根據(jù)自己的設(shè)計(jì)建立一個(gè)符合要求的硬件平臺(tái)，如果該平臺(tái)涉及的程序比較復(fù)雜，還要搭建一個(gè)人機(jī)交流的通道。人機(jī)交流通道可能是一個(gè)簡(jiǎn)單的發(fā)光二極管，蜂鳴器，復(fù)雜的可能是串口通訊口，LCD顯示屏。

      (2)  寫(xiě)一個(gè)最簡(jiǎn)單的程序，例如只是將發(fā)光二極管連續(xù)的閃爍。程序編譯后燒寫(xiě)到單片機(jī)芯片中，驗(yàn)證硬件平臺(tái)是否工作正常。

     (3)  硬件平臺(tái)正常工作后編寫(xiě)系統(tǒng)最低層的驅(qū)動(dòng)程序，每次程序更改后都重新燒寫(xiě)單片機(jī)芯片驗(yàn)證。如果在程序驗(yàn)證中遇到問(wèn)題，則可能在程序中加入一些調(diào)試手段，例如通過(guò)串口發(fā)送一些信息到PC 端的超級(jí)終端上，用于了解程序的運(yùn)行情況。

     (4)  系統(tǒng)低層驅(qū)動(dòng)程序完成后再編寫(xiě)用戶(hù)框架程序，由于這部分已經(jīng)不涉及到硬件部分，所以程序中的問(wèn)題用戶(hù)一般能夠發(fā)現(xiàn)。

       但是更多的調(diào)查表明，使用以上方法的工程師總的看來(lái)所設(shè)計(jì)的程序不是很龐大或很復(fù)雜。因?yàn)樵谧龊?jiǎn)單的項(xiàng)目時(shí)，我們可以通過(guò)一個(gè)發(fā)光二極管就可以表達(dá)出內(nèi)部的信息；如果程序復(fù)雜，可能需要更多的信息來(lái)表示內(nèi)部的狀態(tài)，這樣可能就需要串口協(xié)助調(diào)試；如果程序更復(fù)雜，硬件更多，實(shí)時(shí)性更強(qiáng)，那工程師就要更多的增強(qiáng)調(diào)試手段，串口可能就不能滿(mǎn)足了，需要類(lèi)似于斷點(diǎn)的功能，因?yàn)槲蚁胫�道在某一個(gè)時(shí)刻單片機(jī)內(nèi)部的狀態(tài)究竟是怎樣？

        如果用戶(hù)程序的修改非常頻繁，可能一次又一次地的燒寫(xiě)芯片占用的時(shí)間就很多，這時(shí)用戶(hù)就會(huì)想能下載程序并運(yùn)行的裝置。到這里，您會(huì)看到，隨著用戶(hù)要求的越來(lái)越高，調(diào)試裝置已經(jīng)越來(lái)越象一個(gè)通用的仿真器了。因此我們的建議是：不要回避使用仿真器，因?yàn)槭褂梅抡嫫髂芴岣吣�的開(kāi)發(fā)速度。

        但是不能否認(rèn)的是，用戶(hù)回避使用仿真器也是有原因的。因?yàn)榉抡嫫饕彩且环N電子裝置，非常依賴(lài)于設(shè)計(jì)者的水平。如果一個(gè)仿真器設(shè)計(jì)者的水平有欠缺，那將給仿真器的使用者帶來(lái)很大的問(wèn)題，因?yàn)榉抡嫫鞯氖褂谜邔⒎植磺宄�究竟是程序的�?wèn)題還是出在那里。隨著電子設(shè)備的復(fù)雜化，設(shè)計(jì)工程師面臨前所未有的壓力。您可以想象，用戶(hù)發(fā)現(xiàn)了程序中有一個(gè)問(wèn)題，首先懷疑是自己系統(tǒng)中的問(wèn)題，可能是軟件方面也可能是硬件方面。因?yàn)橛脩?hù)系統(tǒng)處于開(kāi)發(fā)階段，用戶(hù)基本上不會(huì)懷疑仿真器。在這種情況下，用戶(hù)將耗費(fèi)很大的精力在自己的系統(tǒng)中尋找并不存在的問(wèn)題。如果用戶(hù)最終發(fā)現(xiàn)問(wèn)題來(lái)源于仿真器，并通過(guò)燒寫(xiě)芯片驗(yàn)證確實(shí)如此，那這個(gè)仿真器用戶(hù)以后可能會(huì)逐漸放棄使用仿真器。

       用戶(hù)放棄使用仿真器，對(duì)用戶(hù)的影響是巨大的。因?yàn)榉艞壥褂靡粋�(gè)設(shè)計(jì)不完善的仿真器，也放棄了 使用其它設(shè)計(jì)完善的仿真器，關(guān)鍵是放棄了合理的開(kāi)發(fā)方法。因此我們的建議是：不要回避使用仿真器，但要挑選好的仿真器。

      1.4仿真器的附加服務(wù)更加重要

       在購(gòu)買(mǎi)仿真器的同時(shí)，還要注意仿真器廠家的服務(wù)，這一點(diǎn)很關(guān)鍵。這里說(shuō)的服務(wù)包含仿真器本身的服務(wù)，例如仿真器使用上的指導(dǎo)服務(wù)，仿真器的維修服務(wù)。這些都是一個(gè)產(chǎn)品的最基本的服務(wù)，對(duì)于仿真器這種特殊產(chǎn)品來(lái)將還不是全部的服務(wù)。

       使用仿真器來(lái)開(kāi)發(fā)產(chǎn)品，會(huì)遇到很多問(wèn)題：產(chǎn)品本身的問(wèn)題，仿真器的問(wèn)題，仿真器和用戶(hù)系統(tǒng)的問(wèn)題。如果用戶(hù)開(kāi)發(fā)經(jīng)驗(yàn)不是很豐富，他并不能排除遇到的問(wèn)題究竟來(lái)源于哪個(gè)方面。這時(shí)，他可能求助于仿真器生產(chǎn)廠商。如果仿真器的生產(chǎn)廠商只專(zhuān)注于仿真器的設(shè)計(jì)，而對(duì)于其它的單片機(jī)應(yīng)用不熟悉，他可能對(duì)用戶(hù)提出的問(wèn)題不能作出正確的判斷而一味的強(qiáng)調(diào)自己的仿真器沒(méi)有問(wèn)題。與之相反，一個(gè)既熟悉仿真器的使用，又有豐富開(kāi)發(fā)經(jīng)驗(yàn)的仿真器支持廠商則能協(xié)助用戶(hù)快速的找出問(wèn)題，實(shí)踐證明這兩種情況帶來(lái)的效果是完全不一樣的。因此我們的建議是：挑選好的仿真器，更要挑選好的技術(shù)支持。

       第二章    仿真器中使用的技術(shù)

        仿真器的生產(chǎn)在國(guó)內(nèi)有十多年的歷史，其中使用的技術(shù)根據(jù)時(shí)間和性能的不同大約分成以下幾種：

       (1) 仿真開(kāi)發(fā)系統(tǒng)

       這種技術(shù)主要在仿真器的初級(jí)階段使用。由于當(dāng)時(shí)沒(méi)有好的仿真技術(shù)或仿真芯片，仿真器設(shè)計(jì)成了一個(gè)雙平臺(tái)的系統(tǒng)并根據(jù)用戶(hù)的要求在監(jiān)控系統(tǒng)和用戶(hù)系統(tǒng)中切換。這種仿真系統(tǒng)性能完全依賴(lài)于設(shè)計(jì)者的水平，實(shí)際的最終性能廠家之間相差很大。不過(guò)總的說(shuō)來(lái)需要占用一定的用戶(hù)資源并且設(shè)計(jì)復(fù)雜，現(xiàn)在基本上已經(jīng)淘汰，只是使用在一些開(kāi)發(fā)學(xué)習(xí)系統(tǒng)中。

       (2)  Bondout 技術(shù)

       一般來(lái)說(shuō)，人們常常說(shuō)的專(zhuān)用仿真芯片其實(shí)就是 Bondout。這種仿真芯片一般也是一種單片機(jī)， 但是內(nèi)部具有特殊的配合仿真的時(shí)序。當(dāng)進(jìn)入仿真狀態(tài)后，可以?xún)鼋Y(jié)內(nèi)部的時(shí)序運(yùn)行，可以查看/修改在靜止時(shí)單片機(jī)內(nèi)部的資源。

       使用Bondout 制作的仿真器一般具有時(shí)序運(yùn)行準(zhǔn)確（也有例外），設(shè)計(jì)制作成本低等優(yōu)點(diǎn)；Bondout芯片一般是由單片機(jī)生產(chǎn)廠家提供的，因此它只能仿真該廠商指定的單片機(jī)，仿真的品種很少。

        (3)  HOOKS 技術(shù)

       HOOKS 是PHILIPS擁有的一項(xiàng)仿真技術(shù)，主要解決不同品種單片機(jī)的仿真問(wèn)題。使用該專(zhuān)利技術(shù) 就可以仿真所有具有HOOKS 特性的單片機(jī)，即使該單片機(jī)是不同廠家制造的。使用HOOKS 技術(shù)制造的仿真器可以兼容仿真不同廠家的多種單片機(jī)，而且仿真的電氣性能非常接近于真實(shí)的單片機(jī)。但是HOOKS 技術(shù)對(duì)仿真器的制造廠家的技術(shù)要求特別高，不同的仿真器生產(chǎn)廠家同時(shí)得到HOOKS 技術(shù)的授權(quán)，但是設(shè)計(jì)的仿真器的性能差別很大。

        10 年前國(guó)內(nèi)就已經(jīng)得到了 PHILIPS  的 HOOKS 技術(shù)授權(quán)，但是受當(dāng)時(shí)技術(shù)水準(zhǔn)的限制研制的 HOOKS 仿真器還不能實(shí)用。即使到了今天，也不是每個(gè)仿真器廠家都能生產(chǎn)HOOKS 仿真器，即使生 產(chǎn)出來(lái)性能也差異很大，用戶(hù)應(yīng)仔細(xì)區(qū)別。

       (4)  內(nèi)嵌仿真功能的芯片

       隨著芯片技術(shù)的發(fā)展，很多單片機(jī)生產(chǎn)廠商在芯片內(nèi)部增加了仿真功能，一般通過(guò)JTAG 接口進(jìn)行控制。為了降低成本和增加可靠性，內(nèi)嵌的仿真部分一般功能比較簡(jiǎn)單。

       根據(jù)當(dāng)前的發(fā)展趨勢(shì)，如果只仿真標(biāo)準(zhǔn)的MCS-51 系列單片機(jī)可以選用Bondout 技術(shù)的仿真器；如果用戶(hù)希望仿真器功能更多更靈活的諸如增強(qiáng)型80C51 系列單片機(jī)的話(huà)，那么必須選用HOOKS 技術(shù)仿真器。二者比較而言，采用HOOKS 技術(shù)的仿真器性?xún)r(jià)比要高于Bondout 技術(shù)。

      第三章  國(guó)內(nèi)仿真器的現(xiàn)狀

        到今天為止國(guó)內(nèi)的仿真器發(fā)展大約有20 年的歷史，總的說(shuō)來(lái)生產(chǎn)商的規(guī)模都不是很大，在新產(chǎn)品 的研制/開(kāi)發(fā)/服務(wù)上都不能投入很大的資金。根據(jù)仿真器使用的技術(shù)來(lái)劃分，國(guó)內(nèi)仿真器的設(shè)計(jì)大約可以分成以下幾個(gè)時(shí)期：

      (1)  70 年代末期-80 年代中期 這個(gè)時(shí)期采用的技術(shù)主要是仿真開(kāi)發(fā)系統(tǒng)，現(xiàn)在看來(lái)技術(shù)含量不高，用戶(hù)要求也不高。

      (2)  80 年代末期-90 年代末期 這個(gè)時(shí)期主要使用華邦一顆帶有仿真功能的芯片制作，采用的技術(shù)應(yīng)該叫做Bondout。采用這顆芯片能大大簡(jiǎn)化仿真器的設(shè)計(jì)，因此國(guó)內(nèi)仿真器的水準(zhǔn)有了大的提高，基本上可以不占用用戶(hù)資源。

      正是由于仿真性能的提高，國(guó)內(nèi)的仿真器制作在將近 10 年的時(shí)間內(nèi)沒(méi)有進(jìn)步，一直采用這種制作模式。雖然個(gè)別廠商也嘗試過(guò)別的技術(shù)來(lái)提高仿真水準(zhǔn)，例如HOOKS 技術(shù)，但是由于本身技術(shù)的限制沒(méi)有成功。相反國(guó)外的仿真器較早地使用了HOOKS 技術(shù)，在初期由于HOOKS 技術(shù)本身的復(fù)雜性，仿 真性能和價(jià)格不如國(guó)內(nèi)采用Bondout 的仿真器。

       隨著IC 技術(shù)的發(fā)展，國(guó)內(nèi)制作HOOKS 技術(shù)的條件已經(jīng)成熟，但是國(guó)內(nèi)的幾家主要的生產(chǎn)廠商還 陶醉于Bondout 技術(shù)之中。

       (3)  2000 年開(kāi)始

    2000 年是中國(guó)仿真器市場(chǎng)變化最大的時(shí)期，其中最引人注目的變化是華邦仿真芯片W78958 的停產(chǎn)。

       華邦公司在設(shè)計(jì)W78958 芯片時(shí)，其內(nèi)部的仿真功能只是為了仿真器廠商能制作仿真器以便更好的推廣W78958。但是經(jīng)過(guò)幾年的變化，W78958 演變成為一顆仿真器上使用的仿真專(zhuān)用芯片而不是用戶(hù)使用的標(biāo)準(zhǔn)芯片，使用的范圍也僅限于國(guó)內(nèi)，一年不到20000 只的用量也促使華邦公司在進(jìn)入2002年后宣布將停產(chǎn)該芯片。

       W78958 停產(chǎn)以后，國(guó)內(nèi)仿真器廠商處于一個(gè)非常尷尬的局面。由于W78958 在國(guó)內(nèi)使用了將近10 年，國(guó)內(nèi)的用戶(hù)群非常龐大，這些用戶(hù)將無(wú)法得到持續(xù)的支持特別是維修方面。另外，國(guó)內(nèi)圍繞在W78958 上所做的技術(shù)工作也無(wú)法得到延續(xù)和提高，很多業(yè)界人士認(rèn)為仿真器行業(yè)將面臨另起爐灶或重新洗牌的局面。

       HOOKS 技術(shù)無(wú)疑是仿真器廠商在失去W78958 后的替代品，但是由于沒(méi)有長(zhǎng)期跟蹤和關(guān)注，短期內(nèi)多數(shù)廠家無(wú)法將復(fù)雜的HOOKS 技術(shù)應(yīng)用于成熟的產(chǎn)品中。專(zhuān)家們認(rèn)為仿真器廠家的整體轉(zhuǎn)型可能需要2－3 年的周期，并且有相當(dāng)?shù)姆抡嫫鲝S家將會(huì)被淘汰，市場(chǎng)擁有量將主要集中在少數(shù)幾個(gè)仿真器廠家。     

       周立功單片機(jī)發(fā)展有限公司是PHILIPS 在國(guó)內(nèi)最大的代理商，它以獨(dú)特的技術(shù)銷(xiāo)售引起國(guó)內(nèi)乃至全球的注目。周立功公司成立時(shí)間不到5 年，但是膨脹很快，現(xiàn)在已然成為國(guó)內(nèi)單片機(jī)行業(yè)的龍頭，一言一行對(duì)整個(gè)行業(yè)影響很大。

       2001 年12 月，周立功公司試探性地推出第一款仿真器TKS－764，用于支持周立功公司當(dāng)時(shí)的 主打芯片51LPC 系列OTP 單片機(jī)。由于TKS－764 內(nèi)部穩(wěn)定可靠的設(shè)計(jì)，并直接直接在Keil 中的調(diào)試，所以推出后得到51LPC 用戶(hù)的青睞，擁有相當(dāng)大的用戶(hù)群。

        2002 年6 月，周立功旗下的廣州致遠(yuǎn)電子有限公司在國(guó)內(nèi)率先推出研制達(dá)兩年之久的HOOKS 仿真器，全面支持PHILIPS 和其它公司的增強(qiáng)型80C51 系列單片機(jī)的仿真問(wèn)題。該系列仿真器徹底解決了國(guó)內(nèi)仿真器在仿真低電壓、內(nèi)部64K 程序、靜態(tài)和動(dòng)態(tài)關(guān)閉ALE、靜態(tài)和動(dòng)態(tài)切換6/12 Clock、4 個(gè)中斷優(yōu)先級(jí)、串口從地址自動(dòng)識(shí)別和幀錯(cuò)誤檢測(cè)以及P8xC51 獨(dú)具定時(shí)器2 等增強(qiáng)性能的難題， 短期內(nèi)使仿真器的用戶(hù)群迅速擴(kuò)大，并在業(yè)界得到良好的口碑。

       TKS 系列HOOKS 技術(shù)仿真器推出后，在仿真器行業(yè)引起了不小的震動(dòng)。因?yàn)橹芰⒐�公司在公眾前的形象一一直是一個(gè)優(yōu)秀的芯片代理商，在掌握了先進(jìn)的仿真器技術(shù)后將改變整個(gè)行業(yè)的格局。國(guó)內(nèi)的仿真器生產(chǎn)廠商在華邦的仿真芯片停產(chǎn)后發(fā)現(xiàn)自己處于一個(gè)尷尬的境地，現(xiàn)有的仿真器不能繼續(xù)生產(chǎn)了。而轉(zhuǎn)向HOOKS 技術(shù)還需要一段研發(fā)的過(guò)程，即使有些廠家匆匆推出了HOOKS 技術(shù)仿真器卻明顯比周立功公司的HOOKS 技術(shù)仿真器在性能上有明顯的差距，仿真器行業(yè)可能會(huì)重新洗牌。

       第五章 如何挑選通用仿真器

       仿真器是一種很特殊的電子工具，仿真器的性能跟設(shè)計(jì)者的水平密切相關(guān)。同樣使用一種仿真器技術(shù)，但是最終產(chǎn)品的性能差別很大。根據(jù)用戶(hù)的不同用途，可以照如下標(biāo)準(zhǔn)挑選仿真器：

       如果主要用途是商業(yè)產(chǎn)品開(kāi)發(fā)，使用專(zhuān)用仿真器比較理想因?yàn)閷?zhuān)用仿真器只是仿真某一種或一類(lèi)芯片，可以做得性能比較高，性能也比較穩(wěn)定，不用兼顧其它芯片的特殊要求。專(zhuān)用仿真器可能價(jià)格高一點(diǎn)，但是對(duì)商業(yè)開(kāi)發(fā)來(lái)講良好的性能是第一位的。

       盡量采用技術(shù)含量高的仿真技術(shù)

       例如，HOOKS 技術(shù)由于其良好的兼容性以及接近實(shí)際芯片的性能，應(yīng)該成為通用和專(zhuān)用仿真器
首選。

       慎重選擇仿真芯片裝在外置仿真頭上的結(jié)構(gòu)

      有些仿真器的仿真芯片放置在外置仿真頭的上方，這種方式的優(yōu)點(diǎn)是可以通過(guò)更換仿真頭來(lái)更換仿真器的仿真性能，通用性比較強(qiáng)，可以仿真不同類(lèi)型的單片機(jī)。一些宣傳中說(shuō)仿真芯片貼近用戶(hù)板，性能是最可靠的，但實(shí)際不是這樣的。仿真芯片除了輸出用戶(hù)信號(hào)外，還要通過(guò)復(fù)雜的總線由監(jiān)控電路控制，這種控制時(shí)序是最重要的。由于控制時(shí)序頻率比較高，因此不應(yīng)該通過(guò)較長(zhǎng)的仿真電纜輸出到外部仿真頭上，這很容易受到外部的干擾或干擾外部。一旦控制時(shí)序出現(xiàn)問(wèn)題，仿真芯片離用戶(hù)板再近也沒(méi)有用途。

        注意仿真器的一些細(xì)節(jié)問(wèn)題。例如：

           (1)  否支持外部復(fù)位信號(hào)？

           (2)   是否支持用戶(hù)板晶振？

           (3)   能否在真正仿真內(nèi)部64K 程序 （P0/P2 口仍做I/O 口）？

           (4)   P0/P2 口是否可以同時(shí)用作I/O 口和總線？

           (5)  仿真器的輸出/輸入口是否有可靠的保護(hù)？

           (6)   是否支持低電壓的仿真？

           (7)  是否支持增強(qiáng)型80C51性能？例如內(nèi)部的附加X(jué)RAM，雙DPTR，ALE 關(guān)閉，6CLK 時(shí)鐘等。

           (8)   是否支持靜態(tài)關(guān)閉和動(dòng)態(tài)關(guān)閉ALE？

           (9)   是否靜態(tài)切換和動(dòng)態(tài)切換6/12 Clock？

           (10)是否支持更高的仿真頻率？

      仿真器廠家后續(xù)的技術(shù)支持

       由于仿真器在應(yīng)用中的特殊性，用戶(hù)在選購(gòu)時(shí)盡量選擇有強(qiáng)大技術(shù)支持的生產(chǎn)廠家。好的技術(shù)支持不但能給您帶來(lái)仿真器使用上的支持，也能給您在應(yīng)用項(xiàng)目上的各個(gè)方面提出良好的建議和指導(dǎo)，使您能快速準(zhǔn)確的完成您目前的項(xiàng)目。但如前所述，國(guó)內(nèi)多數(shù)廠商規(guī)模很小，不能給用戶(hù)提供全面的技術(shù)支持。周立功公司在進(jìn)入工具行業(yè)后，提出了單片機(jī)的一攬子解決方，提供包括工具在內(nèi)的全方位的用戶(hù)支持，開(kāi)辟了一種全新的銷(xiāo)售服務(wù)模式。

        第六章 如何測(cè)試通用仿真器

        在選擇了仿真器生產(chǎn)廠商后，用戶(hù)還需要對(duì)仿真器的性能做仔細(xì)的測(cè)試，保證您選擇的仿真器能夠達(dá)到該仿真器保證的性能以及作為仿真器應(yīng)該達(dá)到的性能。

       在選擇一種仿真器前，通過(guò)該仿真器的廣告和銷(xiāo)售人員的介紹，用戶(hù)能基本上了解該仿真器的突出性能。這些突出性能應(yīng)該是該仿真器確實(shí)存在的功能，雖然可能有被夸大但一般都不會(huì)有欺騙的成分。這些性能好不好需要有針對(duì)性的一一驗(yàn)證，這里只能建議用戶(hù)將目光注意在實(shí)際仿真性能上，而不要過(guò)分注意一些與仿真器無(wú)關(guān)或關(guān)系不大的功能。

       很多的仿真器雖然具備一些附加的功能，但是用戶(hù)必須要注意到這些仿真器可能在一些最基本的仿真功能卻做不好，這種現(xiàn)象在國(guó)產(chǎn)的仿真器中非常普遍！由于用戶(hù)并不專(zhuān)業(yè)于仿真器的測(cè)試，因此在購(gòu)買(mǎi)中不知道對(duì)這些仿真器的死點(diǎn)進(jìn)行驗(yàn)證。等以后在學(xué)習(xí)特別是在開(kāi)發(fā)設(shè)計(jì)中，這些設(shè)計(jì)中的死點(diǎn)可能給您帶來(lái)莫名其妙的問(wèn)題。您可能要花幾倍的時(shí)間來(lái)尋找其中的原因，因?yàn)槟�首先懷疑是您系統(tǒng)的問(wèn)題而不懷疑是仿真器的問(wèn)題。所以選擇一個(gè)性能可靠的仿真器是十分重要的，這需要非常專(zhuān)業(yè)化的測(cè)試程序來(lái)實(shí)現(xiàn)。

       以下的測(cè)試程序由廣州致遠(yuǎn)電子有限公司提供，經(jīng)過(guò)長(zhǎng)時(shí)間的使用證明能基本上反映出一個(gè)仿真器設(shè)計(jì)水平的高低。廣州致遠(yuǎn)電子有限公司在提供這些測(cè)試程序時(shí)聲明：這些測(cè)試程序只是指出仿真器設(shè) 計(jì)中容易出現(xiàn)的問(wèn)題，但并不有意攻擊任何含有上述問(wèn)題的仿真器廠家。

      1．單步性能的測(cè)試

       測(cè)試說(shuō)明：?jiǎn)尾绞欠抡嫫髟O(shè)計(jì)中比較難實(shí)現(xiàn)的功能。照通常的理解，用戶(hù)每執(zhí)行一個(gè)單步應(yīng)該準(zhǔn)確實(shí)現(xiàn)理想運(yùn)行的單步性能。例如，運(yùn)行一個(gè)機(jī)器周期的指令，內(nèi)部的所有時(shí)序應(yīng)該都動(dòng)作一個(gè)機(jī)器周 期而不能出現(xiàn)不動(dòng)作或動(dòng)作過(guò)度的現(xiàn)象。不過(guò)很遺憾的看到國(guó)內(nèi)的仿真器多數(shù)不能達(dá)到這個(gè)指標(biāo)。

       測(cè)試程序：

                ORG        0000H

                SETB       TR0                        /*  打開(kāi)定時(shí)器0 */

     TestStart：

                NOP                                   /* 定時(shí)器0 運(yùn)行1個(gè)機(jī)器周期, TL0 加1 */

                MOV        A,#0FFH                    /* 定時(shí)器0 運(yùn)行1個(gè)機(jī)器周期, TL0 加1 */

                MUL        AB                         /* 定時(shí)器0 運(yùn)行4 個(gè)機(jī)器周期, TL0 加4 */

                LJMP       TestStart                  /* 定時(shí)器0 運(yùn)行2 個(gè)機(jī)器周期, TL0 加2 */

                END

       測(cè)試步驟

      (1)  照您當(dāng)前使用的仿真器要求測(cè)試上面的程序；

      (2)  在運(yùn)行前打開(kāi)TL0 的顯示，以便單步運(yùn)行后能觀察TL0 的變化；

      (3)  使用當(dāng)前仿真器環(huán)境提供的單步功能開(kāi)始單步運(yùn)行；

      (4)  單步運(yùn)行后檢查T(mén)L0 變化的數(shù)值是否與指令的周期數(shù)相同。

       測(cè)試結(jié)論：仿真器如果沒(méi)有照嚴(yán)格正規(guī)的設(shè)計(jì)，程序的單步運(yùn)行性能將不準(zhǔn)確，一般會(huì)出現(xiàn)實(shí)際運(yùn)行時(shí)間變長(zhǎng)的現(xiàn)象，這在時(shí)間要求較高的單步運(yùn)行將不能仿真程序的真正運(yùn)行。

       2．中斷性能的測(cè)試

       測(cè)試說(shuō)明：中斷是一種非正常的程序跳轉(zhuǎn)，單步仿真有一定的難度，尤其在低檔仿真器中。在當(dāng)前采用Bondout 技術(shù)制作的仿真器中一般可以做到正確仿真，但是仍有一些仿真器不能正確單步仿真中斷。

         測(cè)試程序：

                ORG       0000H

                LJMP      TestStart

                ORG        000BH                     /*  定時(shí)器0 的中斷服務(wù)程序 */

                RETI

    TestStart：

                SETB      EA                         /* 開(kāi)放全局中斷允許 */

                SETB      ET0                        /* 開(kāi)放T0 中斷允許 */

    TestLoop：

                SETB      TF0                        /*  設(shè)置T0 的中斷標(biāo)志 */

                INC       A                          /* A 數(shù)值加一,以便觀察程序持續(xù)運(yùn)行 */

                LJMP      TestLoop                   /* 連續(xù)運(yùn)行 */

                END

       測(cè)試步驟

     (1)  照您當(dāng)前使用的仿真器要求測(cè)試上面的程序。

     (2)  每次SETB TF0 后程序?qū)⑦M(jìn)入T0 的中斷服務(wù)程序,執(zhí)行完畢后返回主程序繼續(xù)運(yùn)行。

     (3)   主程序能在TestLoop 中連續(xù)運(yùn)行，因此A 能連續(xù)加一，但是每循環(huán)一次就進(jìn)入一次中斷。

       測(cè)試結(jié)論：仿真器如果沒(méi)有照嚴(yán)格正規(guī)設(shè)計(jì)，程序的中斷性能將不準(zhǔn)確�？赡艹霈F(xiàn)程序不能跳轉(zhuǎn)到中斷服務(wù)程序，或沒(méi)有返回到正確的主程序，或A 不能每次循環(huán)連續(xù)的加1。

       3．連續(xù)中斷性能的測(cè)試

       測(cè)試說(shuō)明：在80C51 的中斷系統(tǒng)中，串口中斷比較特殊。進(jìn)入串口中斷服務(wù)程序后中斷標(biāo)志TI或RI不會(huì)自動(dòng)清除，如果用戶(hù)程序不對(duì)TI 或RI進(jìn)行清除操作則可能會(huì)出現(xiàn)連續(xù)進(jìn)入中斷服務(wù)程序的情況。根據(jù)80C51 的中斷處理，在退出中斷后必須執(zhí)行完一條指令后才能重新進(jìn)入中斷服務(wù)程序，因此即使連續(xù)中斷的情況下主程序也能得到連續(xù)執(zhí)行。

       測(cè)試程序：

                ORG       0000H

                LJMP      TestStart

                ORG        0023H                     /*  定時(shí)器0 的中斷服務(wù)程序 */

                RETI

    TestStart：

                SETB      EA                         /* 開(kāi)放全局中斷允許 */

                SETB      ES                         /* 開(kāi)放串口中斷允許 */

                SETB      TI

TestLoop：

                NOP

                NOP

                INC        A                         /* A 數(shù)值加一,以便觀察程序持續(xù)運(yùn)行 */

                LJMP      TestLoop                   /* 連續(xù)運(yùn)行 */

                END

      測(cè)試步驟

     (1)   照您當(dāng)前使用的仿真器要求測(cè)試上面的程序。

     (2)   進(jìn)入TestLoop 后，每次單步運(yùn)行完一條程序都會(huì)進(jìn)入串口中斷，退出后繼續(xù)運(yùn)行一條下面的程序，然后又進(jìn)入中斷服務(wù)程序，A 的數(shù)值可以得到遞增。

     (3)   主程序能在TestLoop 中連續(xù)運(yùn)行，因此A 能連續(xù)加一，但是每循環(huán)一次就進(jìn)入一次中斷。

       測(cè)試結(jié)論：仿真器如果沒(méi)有照嚴(yán)格正規(guī)設(shè)計(jì)，程序連續(xù)運(yùn)行中斷程序性能將不準(zhǔn)確�？赡艹霈F(xiàn)程序不能跳轉(zhuǎn)到中斷服務(wù)程序，或沒(méi)有返回到正確的主程序，或A 不能每次循環(huán)連續(xù)的加1。

       測(cè)試小結(jié)

       上述的幾個(gè)測(cè)試程序?qū)Ψ抡嫫鞯男阅芤�求很高，如果仿真器通過(guò)測(cè)試說(shuō)明被測(cè)試的仿真器仿真性能指標(biāo)較高；如果仿真器沒(méi)有通過(guò)測(cè)試只能判斷仿真器性能不是最好，具體的綜合性能要有待其它檢驗(yàn)。

       第七章    如何挑選測(cè)試HOOKS 技術(shù)仿真器

        HOOKS 技術(shù)是國(guó)外普遍采用的一種仿真技術(shù)，同Bondout 技術(shù)相比較，仿真器的適用范圍可以更廣。HOOKS 技術(shù)在10年前已經(jīng)被國(guó)內(nèi)引進(jìn)，并被當(dāng)時(shí)的仿真器廠家試圖采用。但是由于HOOKS 技術(shù)本身的復(fù)雜性，當(dāng)時(shí)國(guó)內(nèi)眾仿真器廠家竟無(wú)法設(shè)計(jì)出可以使用的仿真器，致使國(guó)內(nèi)的仿真技術(shù)遠(yuǎn)遠(yuǎn)落后于國(guó)外。

        2002年，周立功旗下的廣州致遠(yuǎn)電子有限公司推出了研制多年的TKS 系列HOOKS 仿真器，并在性能上全面超過(guò)國(guó)外同類(lèi)型的HOOKS 仿真器，國(guó)內(nèi)的用戶(hù)能以低廉的價(jià)格購(gòu)買(mǎi)到技術(shù)先進(jìn)的HOOKS技術(shù)仿真器。在TKS 系列HOOKS 仿真器面市以后，國(guó)內(nèi)的仿真器廠商紛紛加強(qiáng)研發(fā)力量研制HOOKS技術(shù)，經(jīng)過(guò)了一段時(shí)間后也宣布供應(yīng)采用HOOKS 技術(shù)的仿真器。用戶(hù)需要注意的是：HOOKS 技術(shù)只是一個(gè)基本的仿真技術(shù)，要最終作成仿真器還必須依靠設(shè)計(jì)工程師精心的設(shè)計(jì)，因此市場(chǎng)上HOOKS 技術(shù)的仿真器性能指標(biāo)可能有很大的差別，有的不占用用戶(hù)資源，有的就做不到；有的仿真頻率可以到很高，但是有的不行。因此用戶(hù)應(yīng)仔細(xì)加以挑選和鑒別。

       根據(jù)HOOKS 技術(shù)本身的特點(diǎn)，用戶(hù)應(yīng)該對(duì)以下的幾個(gè)方面加以注意和測(cè)試。

        能否運(yùn)行外部用戶(hù)目標(biāo)板上的程序

       由于HOOKS 技術(shù)中P0/P2 口是重新構(gòu)造的，因此P0/P2 口上的時(shí)序處理是整個(gè)設(shè)計(jì)中的難點(diǎn)。P0/P2 的I/O 特性和數(shù)據(jù)總線特性相對(duì)容易實(shí)現(xiàn)一點(diǎn)，但是程序總線很難正確實(shí)現(xiàn)，這是由于HOOKS的技術(shù)結(jié)構(gòu)決定的。一般HOOKS 仿真器在實(shí)現(xiàn)仿真內(nèi)部64K 代碼空間比較容易，但是仿真內(nèi)部4K （類(lèi)似89C51）/8K （類(lèi)似89C54）/16K （類(lèi)似89C54）/32K （類(lèi)似89C58）等能外擴(kuò)ROM 空間的MCU類(lèi)型則無(wú)法實(shí)現(xiàn)。在國(guó)內(nèi)外所有的HOOKS 技術(shù)的仿真器中，只有廣州致遠(yuǎn)公司的TKS 仿真器B 系列能真正做到穩(wěn)定運(yùn)行外部用戶(hù)目標(biāo)板上的程序。運(yùn)行外部用戶(hù)目標(biāo)板上的程序是非常必要的，因?yàn)橛脩?hù)可能在外部擴(kuò)充了一般的用戶(hù)程序，需要實(shí)際仿真一下來(lái)驗(yàn)證整個(gè)系統(tǒng)的正確性；也可能在外部放置了大容量的（可能超過(guò)64K 的物理地址限制）分組字庫(kù)，而這種特性是仿真器內(nèi)部無(wú)法實(shí)現(xiàn)的；也可能是外部有分組的BANK 方式的運(yùn)行代碼，這種方式要求仿真器必須有運(yùn)行外部程序代碼的能力。

        P0/P2 口能否同時(shí)用作總線和I/O

        這種特性是芯片本來(lái)的性能，但是由于HOOKS 技術(shù)的難度，有很多HOOKS 仿真器不能做到這一點(diǎn)，導(dǎo)致用戶(hù)在使用時(shí)無(wú)法全面滿(mǎn)足要求。該性能一般不需要測(cè)試，可以直接閱讀仿真器的性能說(shuō)明或向生產(chǎn)廠商或代理商詢(xún)問(wèn)。作者檢測(cè)過(guò)國(guó)內(nèi)外知名仿真器廠家的多種HOOKS 仿真器，幾乎都沒(méi)有完美做到P0/P2 口的準(zhǔn)確仿真。

        P0/P2 口的直流參數(shù)

       如果需要檢測(cè)的仿真器根本做不到同時(shí)仿真I/O 和總線方式，則沒(méi)有必要檢測(cè)P0/P2 的直流參數(shù)。如果要檢測(cè)的仿真器宣稱(chēng)能夠同時(shí)仿真I/O 和總線方式，用戶(hù)還必須分別在I/O 和總線兩種方式下對(duì)直流參數(shù)進(jìn)行測(cè)試。根據(jù)作者的HOOKS 仿真器測(cè)試經(jīng)驗(yàn)，有的仿真器雖然宣稱(chēng)能夠同時(shí)仿真I/O 和總線方式，但是根本不區(qū)分這兩種方式驅(qū)動(dòng)能力，采用的是一種平均方式，這樣在作為I/O 時(shí)高電平驅(qū)動(dòng)能力過(guò)大，而作為總線時(shí)驅(qū)動(dòng)能力過(guò)小。用戶(hù)在使用這類(lèi)仿真器作為輸入時(shí)，必須加大外部信號(hào)的驅(qū)動(dòng)能力，這跟實(shí)際芯片的驅(qū)動(dòng)能力相差太遠(yuǎn)；在作為總線使用時(shí)，如果外部的總線（包括地址總線和數(shù)據(jù)總線）個(gè)數(shù)稍多，總線電平將嚴(yán)重下降而無(wú)法工作。用戶(hù)可以使用下面的測(cè)試程序配合示波器檢查。

       測(cè)試程序：

                ORG         0000H

LJMP      TestStart

TestStart:       MOV      P0,#0FFH

TestLoop:       MOV       P0,#00H

                NOP

                MOV       A,#0FFH

                MOV       DPTR,#0FFFFH

                MOVX      @DPTR,A

                NOP

                MOV       P0,#00H

                SJMP      TestLoop

                END

       測(cè)試步驟

        (1)  照您當(dāng)前使用的仿真器要求測(cè)試上面的程序，仿真器不接任何用戶(hù)設(shè)備。

       (2)  單步運(yùn)行完TestStart 的程序行，P0 的數(shù)值設(shè)置為0FFH。這時(shí)使用電壓表測(cè)量一下P0的任意一個(gè)管腳（例如P0.0）的電壓,記錄為V1，V1 的數(shù)值一般小于當(dāng)前的電源電壓。然后使用一個(gè)2K 電阻，一端接仿真器提供的地，另一端接P0.0，使用電壓表測(cè)量一下P0.0 的電壓,記錄為V2，V2的電壓越接近與0 說(shuō)明該仿真器P0 在I/O 口方式下的特性越好（接近于開(kāi)漏）。如果V2 大于1伏說(shuō)明P0 口的輸入電阻在10K 以下，該仿真器P0 口在I/O 下性能較差。

       (3)  在TestLoop 中連續(xù)全速運(yùn)行，仍保持2K 電阻接在P0.0。使用示波器觀察P0.0 引腳，可以看到占空比較小的正電平脈沖，該正電平脈沖是有P0 輸出的低8 位地址和數(shù)據(jù)輸出引起的，因?yàn)樘幱诳偩�方式，P0 口的驅(qū)動(dòng)能力應(yīng)該較強(qiáng)。保持示波器的正常顯示，然后將2K 電阻不斷的接觸/脫離P0.0 引腳，觀察P0.0 腳脈沖信號(hào)幅度的變化。如果該信號(hào)在2K 電阻接入后幅度降低很大，例如1V 以上，說(shuō)明該仿真器P0 口驅(qū)動(dòng)能力不足，無(wú)法滿(mǎn)足用戶(hù)的正常的需要。

       測(cè)試結(jié)論：HOOKS 仿真器要同時(shí)仿真I/O 口和總線模式而且保持良好的驅(qū)動(dòng)特性是比較困難的，但是可以作到的。一般的HOOKS 仿真器一般不敢宣稱(chēng)同時(shí)仿真I/O 口和總線方式，但是用戶(hù)需要注意即使宣稱(chēng)可以同時(shí)仿真I/O 和總線，用戶(hù)也需要照上述的方法進(jìn)行測(cè)試，防止廠家采取驅(qū)動(dòng)折中的方法掩蓋。根據(jù)作者的測(cè)試結(jié)果，國(guó)內(nèi)所有的HOOKS 仿真器只有TKS 系列可以作到真正同時(shí)仿真I/O 口和總線方式，重要的是仍保持了良好的驅(qū)動(dòng)特性。

       是否占用用戶(hù)資源

       設(shè)計(jì)優(yōu)良的HOOKS 仿真器不會(huì)占用任何用戶(hù)資源，但是由于設(shè)計(jì)技術(shù)的差別，有一些采用HOOKS技術(shù)的仿真器不能達(dá)到這樣的性能，一般會(huì)占用部分資源。占用資源將在使用中限制用戶(hù)的使用，用戶(hù)可能無(wú)法通過(guò)該仿真器實(shí)現(xiàn)正常程序的功能。該性能一般不需要測(cè)試，可以直接閱讀仿真器的性能說(shuō)明或向生產(chǎn)廠商或代理商詢(xún)問(wèn)。

       ALE 信號(hào)的關(guān)閉/開(kāi)啟

       HOOKS 技術(shù)的一個(gè)突出優(yōu)點(diǎn)是能支持增強(qiáng)性能的仿真，而ALE 信號(hào)的關(guān)閉/開(kāi)啟是增強(qiáng)性能的一個(gè)典型范例。由于在HOOKS 技術(shù)中，依賴(lài)ALE 信號(hào)能大大簡(jiǎn)化信號(hào)的處理，因此一般采用HOOKS 技術(shù)的仿真器都不能關(guān)閉ALE 信號(hào)，否則會(huì)引起仿真時(shí)序的全面紊亂。該性能一般在仿真器的性能說(shuō)明中沒(méi)有詳細(xì)說(shuō)明，因此需要用戶(hù)自己進(jìn)行測(cè)試。

      下面的測(cè)試程序以PHILIPS 的P89C52X2 仿真芯片為例。

      測(cè)試程序：

               ORG        0000H

               LJMP      TestStart

TestStart：  MOV         P2，#55H                     /* 先對(duì)P1 進(jìn)行設(shè)置 */

TestLoop：  ORL          AUXR，#01H                   /*  關(guān)閉ALE 信號(hào) */

               NOP

               MOV       P2，#55H

               NOP

               ANL       AUXR，#0FEH                 /* 開(kāi)啟ALE 信號(hào) */

               NOP

               MOV       P2，#0AAH

               NOP

               LJMP      TestLoop                     /* 連續(xù)運(yùn)行 */

               END

     測(cè)試步驟

     (1)  照您當(dāng)前使用的仿真器要求測(cè)試上面的程序。

     (2)  進(jìn)入TestLoop 后，連續(xù)單步運(yùn)行，程序應(yīng)該能照正確的程序流程運(yùn)行，而且對(duì)P2 的操作能正確在P2 口反映出來(lái)。

     (3)  在TestLoop 中連續(xù)全速運(yùn)行，然后停止程序運(yùn)行，觀察當(dāng)前程序位置是否是在TestLoop 內(nèi)的有效位置，P2 是否是前一個(gè)對(duì)P2 操作的數(shù)值。

     測(cè)試結(jié)論：仿真器如果不能支持ALE 的關(guān)閉將無(wú)法通過(guò)上面的測(cè)試程序。

     雙倍速時(shí)鐘的動(dòng)態(tài)/靜態(tài)切換

       PHILIPS、SST 等一些MCU 廠商在自己的增強(qiáng)型51 產(chǎn)品中增加了雙倍速時(shí)鐘的功能，使51 內(nèi)核的速度提高了兩倍。而且在有的型號(hào)中同時(shí)具有6/12Clock 時(shí)鐘切換的功能，用戶(hù)在使用中有了更多的靈活性。因此，這種變化要求HOOKS 仿真器必須同時(shí)滿(mǎn)足6/12Clock 兩種方式之一的仿真（靜態(tài)切換），更高的要求則是能在用戶(hù)程序運(yùn)行中變換6/12Clock 模式（動(dòng)態(tài)切換）。能同時(shí)滿(mǎn)足動(dòng)態(tài)/靜態(tài)切換的仿真器難度很大，在國(guó)內(nèi)除TKS 宣布掌握這一技術(shù)外，沒(méi)有見(jiàn)到其它廠家有類(lèi)似的報(bào)道。時(shí)鐘的靜態(tài)切換功能可以直接查閱仿真器的性能說(shuō)明或向生產(chǎn)廠商/代理商詢(xún)問(wèn)，也可以用下面的程序進(jìn)行測(cè)試：

      下面的測(cè)試程序以PHILIPS 的P89C52X2 仿真芯片為例。

      測(cè)試程序：

               ORG       0000H

               LJMP      TestStart

TestStart：  MOV         P2，#55H                          /* 先對(duì)P2 進(jìn)行設(shè)置 */

TestLoop：  ORL          CKCON，#01H                       /*  切換為6Clock 模式 */

               NOP

               MOV       P2，#55H

               NOP

               ANL       CKCON，#0FEH                      /* 切換為6Clock 模式*/

               NOP

               MOV        P2，#0AAH

NOP

                LJMP      TestLoop                             /* 連續(xù)運(yùn)行 */

                END

     測(cè)試步驟

     (1)   照您當(dāng)前使用的仿真器要求測(cè)試上面的程序。

     (2)  進(jìn)入TestLoop 后，連續(xù)單步運(yùn)行，程序應(yīng)該能照正確的程序流程運(yùn)行，而且對(duì)P2 的操作能正確在P2 口反映出來(lái)。

     (3) 在TestLoop 中連續(xù)全速運(yùn)行，然后停止程序運(yùn)行，觀察當(dāng)前程序位置是否是在TestLoop 內(nèi)的有效位置，P2 是否是前一個(gè)對(duì)P2 操作的數(shù)值。

       測(cè)試結(jié)論：仿真器如果不能支持6/12Clock 的切換將無(wú)法通過(guò)上面的測(cè)試程序。