專利名稱：通用邏輯分析儀的制作方法
技術領域：
本實用新型為邏輯分析儀。
目前，微型計算機的應用越出了研究機構、高等院校的大門，已在工業(yè)、商業(yè)、交通、醫(yī)療、教育、軍事、服務行業(yè)和家電生產(chǎn)等領域中獲得了廣泛的應用。當研制一種微型機應用系統(tǒng)時，需要一些專門的研制工具。這類工具一般分為兩類，一類是軟件工具；另一類是硬件工具，后者如樣機、聯(lián)機仿真器和邏輯分析儀。我國現(xiàn)階段在微機開發(fā)應用方面水平較低，存在著一次讀出量少，無實時反匯編特性以及應用欠方便等弊端，尤其在調試復雜程序時，技術人員往往陷入抽象的苦苦思索之中。另外，國內流行的開發(fā)裝置沒有通用性，只能作單一開發(fā)，目標機不能自由運行，只能作仿真調試，存在著不可避免的“假運行”現(xiàn)象。
為改變現(xiàn)有技術中的上述狀況，本發(fā)明人希望研制出一種價格便宜，功能強大，各類微機處理器(CPU)兼容并以通用終端為顯示窗口的邏輯分析儀，以滿足國內外市場的需要。
設計本實用新型時，設法提供微機開發(fā)應用中的一切功能和手段，并實現(xiàn)通用性、實時性、適用性和直觀性，即設法研制出一種不破壞目標機或用戶系統(tǒng)的任何硬件環(huán)節(jié)，實時同步撲捉CPU的所有運行信息，使CPU動作全部“透明化”，同時按用戶在調試、研制軟件時的實際需要，將待調試程序放入邏輯分析儀，隨時修改又隨時運行，以形成大閉環(huán)調試手段。考慮到調試程序中的某些特殊要求，信號的撲捉方式必須靈活多變，為此本實用新型在斷點設置和觸發(fā)脈沖組合方面，提供了最大限度的可選擇性。在顯示撲捉信息時，具有智能分析功能，能夠根據(jù)機器的狀碼自動判斷哪些是指令，哪些是數(shù)據(jù)。
本實用新型展現(xiàn)了機器運行的真實狀態(tài)，用戶可據(jù)此觀察和研究自己編制的應用程序的全部執(zhí)行過程和運行走向。
附

圖1為本實用新型硬件結構示意圖，圖中1微機處理器，它是本實用新型的中心部件；2程序存儲器，約12K字節(jié)；3用戶讀寫存儲器(用戶RAM)，其中有2K字節(jié)供儀器本身使用，用戶RAM為12K字節(jié)；4高8位地址鎖存及地址譯碼電路；以上四部分組成了本儀器的最基本部份；5多功能可編程并行雙向接口，它由1851芯片構成；6可編程并行輸出接口，它由1852芯片構成；本儀器許多功能都是靠這兩個接口在軟件控制下完成的；7斷點設置單元；8控制單元；用戶可根據(jù)需要通過這兩個可編程并行口5、6和控制單元8任意設置斷點；9異步串行適配器(UART)，用戶所有操作與對話以及本儀器的分析資料均由本口傳輸進行；10異步通訊口，其作用與異步串行適配器9類似，可通過它與打印機接口，11通用終端，它是用戶與本儀器對話的唯一工具，可通過異步通訊口9與主機(CPU)1聯(lián)系；12程序固化單元，它提供給用戶16K空間及相應于可擦除只讀存儲器(EPROM)2716、2732、2764(27128)的活動夾座，以便用戶利用本儀器提供的命令讀入或固化程序；13方向控制單元；14可轉移程序存儲器，字節(jié)長度為16K，用戶的待調試程序可裝入此存儲器中，在方向控制單元13的作用下，既可改寫，又可轉入目標機，在存儲空間上，可轉移程序存儲器14與用戶讀寫存儲器3是連續(xù)的，在某種情況下用戶可將二者聯(lián)合使用，以擴大存儲容量；15數(shù)據(jù)撲捉存儲器；16 32路CPU信息緩沖器，數(shù)據(jù)撲捉存儲器15與32路CPU信息緩沖器16組成外部信息同步撲捉電路，目標機CPU信息通過32路CPU信息緩沖器緩沖后，在控制單元8的控制下，依次存儲在數(shù)據(jù)撲捉存儲器15中。
附圖2為斷點設置單元7的電路圖，其中17－20為斷點存儲器，它由4個6116讀寫存儲器(RAM集成塊)構成；21－24為4個與門，主要由74HC20芯片構成；25－28為8位透明鎖存器，它們構成32路數(shù)據(jù)撲捉電路。用戶可通過鍵盤命令由多功能可編程并行雙向接口5和可編程并行輸出接口6，按要求將斷點參數(shù)寫入斷點存儲單元，為檢查或觀察斷點設置情況，用戶亦可由斷點存儲器17－20的內容通過多功能可編程并行雙向接口5讀出。斷點存儲器的數(shù)據(jù)線兩兩并接，并將8位地址線作為外來數(shù)據(jù)輸入端。當32路數(shù)據(jù)撲捉電路25、26、27、28中的數(shù)據(jù)同時滿足某一設定值后，斷點存儲器17－20即輸出高電平，這時與門22即有一脈沖輸出，通過或門形成一觸發(fā)脈沖，這一脈沖將打開數(shù)據(jù)撲捉存儲器(見附圖4)，在外來采樣脈沖(一般為CPU總線數(shù)據(jù)有效脈沖)作用下，開始實時撲捉并存儲，直至數(shù)據(jù)撲捉存儲器滿為止。與門23的輸出可在多功能可編程并行雙向接口5的控制作用下使斷點存儲器17－20產(chǎn)生換頁動作。與門24的輸出則將斷點存儲器17－20請零至當前頁面。組成32路數(shù)據(jù)撲捉電路的8位透明鎖存器25、26、27、28分別對應于外來信號(來自目標機CPU的信號)的數(shù)據(jù)線(8位)、狀態(tài)線(8位)、高位地址線(8位)和低位地線(8位)。
附圖3為本實用新型用戶程序固化單元12的電路圖，其中29、30、31分別為不同型號EPROM固化活動插座，分別適用于2716、2732、和2764(或27128)只讀存儲器的固化。當未加25V電源時，該部分為一EPRCM讀出電路；32、35和40為與門；33和34為單穩(wěn)電路，由4098芯片構成；36、37、38、39為或門。經(jīng)分析可以看出，常態(tài)下與門32輸出低電平，單穩(wěn)電路33、34被置0。與門40輸出高電平，這一電平作用于主機(CPU)等待線上，不起作用，CPU可自由操作。應用本系統(tǒng)中提供的應用程序，可十分方便地將插入任一活動插座29或30或31中的程序塊讀到終端屏幕上，亦可將其轉入用戶RAM區(qū)，以便對這些程序進行修改或試運行。加入25V電源后，與門32輸出高電平，單穩(wěn)電路33、34工作，來自或門38的寫信號經(jīng)單穩(wěn)電路33、34后，形成一寬度為50MS左右的正脈沖，該正脈沖作用到2716插座的CS端，形成編程模式。此時本實用新型的CPU處于等待期，總線上的數(shù)據(jù)保持不變，以便將數(shù)據(jù)可靠地寫入EPROM2716中。對2732和2764(或27128)等只讀存儲器的編程情況類似。
附圖4為本實用新型的數(shù)據(jù)撲捉存儲器15及32路CPU信息緩沖器的電路圖，其中41、42、43、44為6116讀寫存儲器，45為透明鎖存器，46和47為單穩(wěn)電路，48、49為12位串行紋波計數(shù)器，50、51為32路緩沖器，52為D觸發(fā)器；53為4選1譯碼器。32路緩沖器51和8位透明鎖存器25、26、27、28組成32路CPU信息緩沖器16，6116讀寫存儲器41、42、43、44組成數(shù)據(jù)撲捉存儲器15，附圖4的其余部分為協(xié)調該部分工作的控制單元8。由目標機引入的32路實時信息在目標機Ds信號(總線數(shù)據(jù)有效信號)的觸發(fā)作用下，首先經(jīng)32路CPU信息緩沖器16緩沖后，被鎖存于25、26、27、28透明鎖存器74HC373中。應當指出，這32路信息中的8路高位或低位地址信息有時是分時傳送的，故地址鎖存信號As將分時的地址信息首先鎖存于透明鎖存器45中。這32路信息在單穩(wěn)電路46、47的作用下，依次被寫于撲捉信號存儲器41、42、43、44中。請注意，來自單穩(wěn)電路46的觸發(fā)信號送入12位串行紋波計數(shù)器(4040)49的計數(shù)端，4040的11個Q端按順序接到數(shù)據(jù)撲捉存儲器的11根地址線上，以便完成逐次步進。同時，計數(shù)器48的Q11端接到D觸發(fā)器50的置零端，當存儲器記滿1024字節(jié)綜合信息后，計數(shù)器48的Q11端輸出低電平，將單穩(wěn)電路46置于零狀態(tài)，封鎖住采樣動作的繼續(xù)進行。可以看出，每當本系統(tǒng)處于采樣觸發(fā)模式時，計數(shù)器48總是處置零狀態(tài)，即D觸發(fā)器52的Q端輸出高電平，此時12位串行紋波計數(shù)器49自由循環(huán)運行，在總線數(shù)據(jù)有效信號Ds的作用下，數(shù)據(jù)撲捉存儲器15中的內容總保持外界32路2048條最新信息。當運行至用戶所設的斷點后，斷點設置電路工作，附圖2中的與門22工作，A端便出現(xiàn)一正脈沖，Q端變?yōu)榈碗娖剑嫈?shù)器48開始計數(shù)，當計數(shù)器48溢出后，本系統(tǒng)的整個采樣過程結束。顯然，此時在數(shù)據(jù)撲捉存儲器15中既保留了斷點前1024字節(jié)的外部系統(tǒng)(目標機)運行信息，又新采了1024字節(jié)的斷點后運行信息，這給用戶在分析、研制、調試、復制程序時帶來的方便是顯而易見的?？删幊滩⑿休敵鼋涌?，4選1譯碼器53主要用于撲捉信息的讀出及反匯編過程中，由于信息的撲捉動作是同時完成的，存儲區(qū)41、42、43、44內的同一地址單元內是一動態(tài)同步信息，在反匯編過程中，本系統(tǒng)的主機借助于4選1譯碼器53依次讀出同一地址單元內的4個數(shù)據(jù)，再經(jīng)分析和判斷后按用戶目標機機型進行逐條反匯編，以完成邏輯分析的工作。
附圖5為本實用新型的可轉移程序存儲器14的電路圖。其中54－62為9只三雙向開關(4053芯片)。用戶在研制程序或檢修微機系統(tǒng)時，需將待調試程序或硬件檢修所用的程序裝入本實用新型。在本實用新型內部設立一個專用來存儲用戶程序的存儲器十分必要。從應用的角度上講，這個存儲區(qū)應是雙向的，它既能受本實用新型主機CPU的控制，以便修改、編制，又能轉移給用戶目標機系統(tǒng)。存儲區(qū)一旦轉移到用戶系統(tǒng)，它的地址及控制應完全由用戶設定，即地址空間完全依賴于目標機系統(tǒng)。由附圖5可以看出，可轉移程序存儲器14所有的地址線、數(shù)據(jù)線與讀寫控制線均通過三雙向控制開關控制，并分別接向本系統(tǒng)的主機或外部用戶系統(tǒng)，這就保證了它的空間從屬性。當開關K按向高電平(5V)時，讀寫存儲器面向系統(tǒng)本身，所有命令和操作均同一般用戶RAM區(qū)，用戶可使用本邏輯分析儀提供的所用鍵盤命令。當開關K接向低電平(地)時，它又面向用戶系統(tǒng)，并以用戶所需的EPROM型號分別以不同插頭接出，十分方便地引入用戶開發(fā)系統(tǒng)。
附圖5中可轉移程序存儲器有一組可反復充電的電池組，它用于保存寫入或調入該區(qū)的數(shù)據(jù)。當用戶研制或開發(fā)某一新程序時，一次寫入該區(qū)，永不揮發(fā)，但可改寫，以便于長周期間斷性調試，最終形成的完好程序可通過用戶EPROM固化命令進行固化，無需脫機。
現(xiàn)舉一個在研制新軟件過程中的操作實例。待用戶基本完成硬件配置后，欲編寫一個應用系統(tǒng)的程序，技術人員按所用機型編寫出一程序，然后進行以下操作1、打開邏輯分析儀，將可轉移性數(shù)據(jù)存儲器14開關置于“內”位置。
2、用！8000
×××××寫入用戶編寫的全部或部份程序，這里8000為可轉移性只讀存儲器的起始地址，
為空格鍵，×××××為用戶寫入的內容。
3、選擇可轉移性存儲器的引線并接好，插頭端插入用戶硬件系統(tǒng)ROM插座。
4、將信號撲捉聯(lián)線夾夾在用戶硬件系統(tǒng)的主機CPU上。
5、設定欲觀察的起始斷點，打開“A”，邏輯分析儀指示燈亮，開始撲捉信息。
6、將可轉移數(shù)據(jù)存儲器14的開關置“外”位置，用戶系統(tǒng)置零，屏幕上立即得到從斷點起的10條CPU運行信息，包括執(zhí)行的地址、機器碼、匯編語言以及機器狀態(tài)碼等，每按一次空格鍵下行10條，每按一次“－”鍵前進10條，邏輯分析儀在斷點前后存儲了2048條綜合信息。
7、發(fā)現(xiàn)任何錯誤都可將可轉移程序存儲器14的開關置于“內”，用“！”命令改寫，或用“M”進行數(shù)據(jù)塊轉移。然后再將可轉移程序存儲器14的開關置于“外”。重復進行直至程序通過。
需指出，斷點設置是任意的，用戶可在可疑處隨意設立斷點，進行全程調試。如發(fā)現(xiàn)程序無法進行，可用全程全斷點操作，以便迅速找出所寫程序中的死點。
本實用新型操作十分簡單，經(jīng)1－2小時培訓后，即可掌握其基本操作，可直接從用戶系統(tǒng)CPU芯片上撲捉信號，并將實時運行信息立即自動反匯編，分析功能強。利用通用終端作為顯示窗口，且任意型號CPU通用。用戶待調試程序可直接寫入或讀入本儀器，在大閉環(huán)調試中易于改寫、改編直至固化。斷點設置及觸發(fā)信號十分靈活，為用戶提供了全面開發(fā)手段。本儀器價格低，重量輕，便于攜帶。
權利要求一種通用邏輯分析儀，其特征在于它由微機處理器、程序存儲器、用戶讀寫存儲器、高8位地址鎖存及地址譯碼電路、多功能可編程并行雙向接口、可編程并行輸出接口、斷點設置單元、控制單元、異步串行適配器、異步通訊口、通用終端、程序固化單元、方向控制單元、可轉移程序存儲器、數(shù)據(jù)撲捉存儲器和32路CPU信息緩沖器所組成；所述的控制單元由4只6116讀寫存儲器(RAM集成塊)4個與門和4個高8位透明鎖存器組成；所述的用戶程序固化單元由三個固化活動插座、3個與門，2個單穩(wěn)電路和4個或門所組成；所述的數(shù)據(jù)撲捉存儲器由4只6116讀寫存儲器組成；所述的32路CPU信息緩沖器的線路由32路緩沖器和4只8位透明鎖存器組成；所述的可轉移程序存儲器由9只三雙向開關所組成。
專利摘要本實用新型為一種通用邏輯分析儀，它由微機處理器、程序存儲器、用戶讀寫存儲器、多功能可編程并行雙向接口、可編程并行輸出接口、斷點設置單元、控制單元、異步串行適配器、異步通訊口、通用終端、程序固化單元、方向控制單元、可轉移程序存儲器、數(shù)據(jù)撲捉存儲器和32路CPU信息緩沖器所組成。本儀器操作簡單，成本低，重量輕，便于攜帶，分析功能強，各種微機處理器兼容，為用戶提供了全面開發(fā)手段。
文檔編號G06F15/00GK2065778SQ8921636
公開日1990年11月14日 申請日期1989年12月22日 優(yōu)先權日1989年12月22日
發(fā)明者龔德俊 申請人:中國科學院海洋研究所