80C196單片機仿真軟件的設計與實現(xiàn)

l仿真軟件需求分析與軟件結構

　　仿真軟件作為全軟件測試平臺的主框架，主要利用PC機上較豐富的資源，在PC機上實現(xiàn)應用軟件全速全功能仿真80C196單片機的運行，并頂留測試用例生成模塊、軟件模擬的外部激勵等軟件測評信息的插裝接口。

　　該仿真軟件可仿真80C196單片機指令功能、中斷響應和外設接口功能。具有良好的人機界面，便于控制仿真過程，查看仿真結果。

　　CPU模塊，主要仿真80C196 CPU芯片和存儲器，執(zhí)行80C196指令系統(tǒng)中的所有指令，支持多種數(shù)據(jù)類型，包括位、字節(jié)、字、雙字、短整形、整形、長整形，以及多種尋址方式，完成中斷處理并控制各種仿真的外設模塊；編譯模塊，完成源程序的預處理過程，包括編譯、分析、查錯，將源程序轉換成80C196 CPU能識別的指令集，供仿真運行使用；程序控制模塊，控制仿真軟件的運行，支持中斷點的設置，完成仿真軟件與用戶的交互；系統(tǒng)信息模塊，顯示當前系統(tǒng)信息，監(jiān)視仿真軟件的運行情況；結果信息模塊，查看源程序運行結果，并以形象直觀的方式顯示出來，具有良好的人機界面。

2仿真軟件設計與實現(xiàn)

　　仿真軟件采用VC++面向對象技術，將系統(tǒng)中的各個抽象模塊，細化為各自的類實例，從而完成規(guī)定的系統(tǒng)功能。仿真軟件中所用到的主要類和關鍵技術描述如下

2．1 存儲器數(shù)據(jù)結構設計

　　80C196具有一個邏輯上完全統(tǒng)一的寄存器空間，可尋址范圍為64 kB，其中大部分空間是用戶可以自由使用的空間。為了實現(xiàn)存儲器的全部功能以及便于程序控制，設計了一個包含多種信息的結構作為仿真軟件中的存儲單元，并由這些存儲單元組成了仿真平臺的存儲區(qū)，軟件仿真平臺的存儲區(qū)與80C196的存儲空間一一映射。存儲單元結構表示如下：
仿真軟件中的存儲器表示為MyCode m_ramMap[0xffff]，實現(xiàn)了與真實存儲空間的映射。

2．2 CPU模塊設計

　　CPU模塊實質是一個龐大的類實例，模擬80C196CPU的所有功能，他是整個仿真軟件的核心。CPU類是80C196單片機中指令執(zhí)行部件，存儲器，IO接口，串行口等硬件部件的軟件實現(xiàn)，完成指令仿真、存儲器管理、中斷管理等功能。能實現(xiàn)80C196單片機指令系統(tǒng)中104種指令的功能，并處理6種指令尋址方式，包括立即數(shù)尋址、寄存器直接尋址、間接尋址、自動增量間接尋址、短變址尋址和長變址尋址。

　　80C196CPU的所有功能由C196Chip類實現(xiàn)，C196Chip類的結構圖及其類中調用關系。

　　CMyCPU類為所有類共有，包含存儲器單元，程序狀態(tài)字，CPU時鐘頻率，指令執(zhí)行總的周期數(shù)以及一些其他的CPU信號。CFindAddr 類實現(xiàn)了指令的六種尋址方式，通過提供統(tǒng)一的接口，實現(xiàn)不同的尋址方式，使得操作數(shù)的尋址過程變得透明。需要訪問存儲器的指令通過調用CFindAddr類中的方法完成訪問存儲器的過程，取得訪問數(shù)據(jù)，依指令的不同，取得的數(shù)據(jù)類型包括字節(jié)、字、短整型數(shù)、整型數(shù)、雙字和長整型數(shù)。80C196指令系統(tǒng)中有104種指令，依據(jù)功能的不同，劃分為加法指令、減法指令、乘法指令、除法指令、邏輯運算指令、數(shù)據(jù)傳送指令、堆棧操作指令、跳轉和子程序調用指令、條件跳轉、位邏輯值跳轉指令、單寄存器指令、移位指令和特殊控制指令。每一類指令作為一個單獨的模塊設計為一個類實例，完成相應指令的解釋執(zhí)行。對于需要修改程序狀態(tài)字的指令，將修改狀態(tài)字的操作作為一個類。