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1.Mini Web卡介紹 Mini Web卡是一個運行在單片機上的Web服務器，提供網口連接，有大容量文件系統，提供TFTP和HTTP服務。盡管軟件系統比較復雜，但優化編譯后，執行代碼還不足25K，為后續升級留下了足夠空間。 51CPU采用SST89系列，這種CPU具有ISP功能，可以通過RS232串口，直接將目標碼下載到CPU。 DMA控制邏輯是一個可編程邏輯器件，采用的是ALTERA的CPLD EPM240，主要功能是實現外圍器件之間的DMA傳遞。因為51CPU進行IO訪問是很低效的，需要24個時鐘周期才能進行一次IO訪問，在外圍設備之間轉移數據則需要更多的時鐘周期，使用DMA控制邏輯可以達到3個時鐘周期就能轉移一個字節。本系統中處理多種網絡協議，需要大量報文收發和文件系統訪問，采用DMA可以極大地提高51單片機的數據處理速度。DMA通道主要有MAC芯片與RAM之間的數據塊轉移，SMART MEDIA和RAM之間的數據塊轉移。 網卡芯片采用的是AX88796，主要的優點是可以和51CPU方便地接口；支持100M以太網，速度高；有較大的接收報文緩存，能夠平滑網絡流量，減少因51CPU處理速度慢導致的報文丟棄和重發。 SMART MEDIA是一個移動存儲卡，主要用于存儲文件，Mini Web卡支持8M到256M的SMD卡。 文件系統是Mini Web卡的新開發模塊，文件系統的測試主要通過TFTP來進行，為此Mini Web卡上的TFTP服務程序進行了特殊設計，支持格式化SMART MEDIA，獲取剩余空間，獲取文件名列表，上傳、下載和刪除文件。 軟硬件聯合仿真的必要性： Mini Web卡軟件模塊多，軟件開發風險較大。軟件對硬件的依賴較強，FLASH存儲器的訪問驅動、網卡驅動、DMA驅動，需要軟硬件協同調試。 文件系統的開發，在仿真環境下更容易和快捷。比如在仿真結束時，可以將SMART MEDIA仿真模型中的數據倒換到磁盤文件中，在仿真開始時，將磁盤文件中的數據加載到SMART MEDIA仿真模型中，在定位文件系統的問題時，這一個功能很有用。 采用軟硬件聯合仿真，便于系統前期設計。51單片機的外部RAM訪問效率較低，內存拷貝、外部器件之間的數據塊轉移很浪費時間。將大量數據的拷貝操作或數據塊校驗、比較操作在CPLD內實現，可以大大改進51單片機處理數據的能力。通過軟硬件聯合仿真，可以評估CPLD處理數據對性能的改進。 Mini Web卡軟硬件聯合仿真系統： 軟硬件聯合仿真主要解決的問題是系統功能設計與驗證，它不解決電源、濾波電容、總線電平兼容問題。 做系統仿真，首先要對硬件系統建模。我們關注的是系統設計的正確性和可執行性。 系統中的串口只是用來支持ISP下載軟件，軟件部分沒有對串口做任何操作，所以系統仿真可以不必考慮。 網卡芯片AX88796，廠商沒有提供仿真模型。它與CPU的接口符合ISA接口標準，軟件對AX88796的操作是根據NE2000標準網卡芯片設計的，由此我們建立了一個網卡芯片的仿真模型。我們設計了一個MAC BFM來仿真網卡芯片的ISA接口，NE2000定義的寄存器在C模型中實現，MAC BFM與NE2000寄存器C模型通過PLI接口交換數據。 SRAM仿真模型是很容易獲取的，很多器件生產商都提供Verilog仿真模型，但器件生產商提供的Verilog仿真模型都包含復雜的延時控制代碼，這會影響仿真速度。根據經驗，我們可以確保SRAM在單板設計中被正確應用，不會產生時序問題，所以我們可以采用一個簡化的SRAM仿真模型，這是我們自己設計的，有效代碼只有十幾行。 51CPU BFM 負責單片機管腳時序的產生和捕獲。51CPU BFM是與ISS51緊密捆綁的，由ISS51安裝程序提供。 SMART MEDIA是三星公司提供的仿真模型，我們使用的也是三星公司的同類型存儲卡。該模型可以用于驗證軟件操作SMART MEDIA的正確性和DMA Controller的接口時序。 DMA Controller是Mini Web卡硬件開發的一部分，將邏輯設計代碼應用于仿真，既能檢測邏輯設計的正確性，又能使整個仿真系統得以正常運轉。 將上述硬件模型連接起來，產生下圖所示硬件系統模型圖： 圖2. Mini Web卡硬件模塊電路圖 圖2中U11為SMART MEDIA仿真模型，U4為DMA Controller模型。 虛擬網卡 做系統仿真，必須輸入來自真實世界的激勵，并將仿真系統的輸出傳遞到真實世界。即便是不能連接到真實世界，也應該提供模擬真實世界的輸入，并對仿真系統的輸出進行檢測和分析。 對于Mini Web卡來說，它和真實環境是通過網口連接的。使用虛擬網卡技術，能夠將圖3中的MAC C Model與虛擬網卡進行通訊。 對于運行在Windows系統上的應用程序來說，它并不知道網卡是虛擬的還是真實的，應用程序通過虛擬網卡收發數據，事實上是與仿真系統在進行網絡通信。 這樣就可以使用TFTP向Mini Web卡仿真系統傳遞網頁文件，使用IE瀏覽Mini Web卡仿真系統中的網頁，Mini Web卡的所有功能都能夠被檢驗。 使用網絡臭探器Sniffer可以監控虛擬網卡的報文流，方便協議調試。 仿真加速技術 軟硬件聯合仿真，影響仿真速度的瓶頸在HDL代碼部分的仿真。如果不設法提高HDL代碼部分的仿真速度，軟件調試就非常低效。 提高硬件仿真速度的方法之一是軟件硬件仿真采用事件同步，只在CPU訪問IO時保持軟件和硬件是同步的。 仿真加速方法之二是硬件仿真系統時鐘休眠。對于Mini Web卡來說，只有DMA Controller是受時鐘控制的，軟件沒有操作DMA Controller的期間，DMA Controller的運作是毫無意義的，所以可以在非DMA操作期間，對時鐘進行休眠；ISS51在每次IO訪問時，給出與上次IO訪問的時間差，這個時間差經過處理可以作為時鐘休眠的時間段。如果ISS51連續進行IO訪問，就不會產生時鐘休眠了。DMA Controller工作于查詢方式，可以采用時鐘休眠技術，而不會導致仿真與真實結果的不一致。 方法之三是，縮短SMART MEDIA仿真模型中的一些長延時的時間參數。因為在等待SMART MEDIA進入就緒狀態時，CPU必須連續查詢IO，影響仿真速度。我們主要用于軟件功能驗證，這種修改也是可以接受的。 方法之四，在軟件設計上，謹慎使用外部中斷，因為一旦中斷啟動，ISS51需要在每個機器周期查詢是否有中斷信號，導致軟件仿真和硬件仿真在每個指令上都進行同步，影響仿真速度。如果一定要使用外部中斷，建議用C模型代替Verilog模型，這樣可不影響仿真速度；或者由用戶根據外部模塊產生外部中斷的時機，使用ISS51的控制命令，在恰當時刻使能ISS51的中斷模塊。 在一個普通PC （CPU為AMD速龍1000，SDRM512M 133），運行Mini Web卡仿真系統，使用PING命令測試Mini Web卡仿真系統的響應速度： Reply from 10.10.112.76: bytes=32 time=64ms TTL=128 使用IE打開Mini Web卡仿真系統中的網頁文件，感覺和撥號上網的速度差不太多。創建多個TFTP連接，同時向仿真系統傳遞或下載網頁文件，同時使用IE進行網頁瀏覽，都無響應中斷現象出現。 總結 使用軟硬件聯合仿真，Mini Web卡不需要硬件就能進行全部功能的仿真，增強了系統設計成功的信心。軟硬件聯合仿真方便系統設計調整，可以在設計前期評估性能，方便軟件和硬件的debug，是一個值得推廣的技術。 2.廠家 濟南漢威科技發展有限公司 地址：濟南市歷下區花園莊東路6號濟南數碼港3H-8 郵編：250013 電話：0531-86426834 86426640 86956969 86976969 傳真：0531-86426640 E-mail:hanwei@chinahanwei.com 上海瑞其科技有限公司 電話: 021-32260768,62940246,62819707 銷售部: 2201,2202,2203分機 技術部: 2301分機 客戶服務部: 2501分機 財務: 2601分機 網絡部: 2401分機 傳真：021-62809169 銷售信箱：sales@ip123.net 技術咨詢：service@ip123.net 公司地址:上海虹橋路663號706室

回答者：icemohe692016-04-23 00:00