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研究生：	蔡安捷 Tsai, An-jie
論文名稱：	擴充QEMU成為SoC平台整合式軟硬體協同模擬工具 Enhancing QEMU into an integrated Hardware/Software Co-simulation Tool for SoC Platform
指導教授：	黃悅民 Huang, Y.M.
學位類別：	碩士 Master
系所名稱：	工學院 - 工程科學系 Department of Engineering Science
論文出版年：	2008
畢業學年度：	96
語文別：	中文
論文頁數：	110
中文關鍵詞：	系統單晶片、模擬、硬體描述語言
外文關鍵詞：	HDL (Hardware Description Language), Simulation, Emulator, SoC (System on Chip)
相關次數：	點閱：79 下載：0
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對於SoC系統開發過程中，硬體模組與軟體元件常是各自開發。現在雖有許多對於軟硬體協同開發的討論，但主要皆以開發初期的規劃做討論。本論文主要關注開發階段的軟硬體協同模擬，針對嵌入式平台硬體模擬器(Emulator)及硬體描述語言(HDL)軟體模擬(Simulation)協同模擬提出一個系統框架(Framework)。採用此系統框架，可讓正確運行於模擬平台上的軟體，能透過較少的修改，即可運行於SoC目標平台(Target platform)，並且能更早釐清軟硬體設計的錯誤，提早修正，進而能把開發心力集中於系統最佳化設計上。

The development of hardware modules and software components are usually separated during the process of developing SoC Platform. There are many discussions about the co-work between software and hardware, but the major goals are the planning during initial period of development. Therefore, we focus on the software/hardware co-simulation during the development process; we propose an emulation system framework for software/hardware co-simulation, using an emulator for emulating embedded platforms, and simulation for hardware description language (HDL). The major goal of the framework is to reduce the modification of the software which can execute on both simulator and real SoC target platform successfully, and we can find the bugs in software/hardware quickly, and pay more attention to the optimization for desired systems.

第一章 緒論	14
1研究動機	14
2研究目的	15
3章節提要	15
第二章 嵌入式系統架構分析	16
1簡介	16
2硬體架構分析	16
3軟體堆疊分析	18
第三章 Linux運行於嵌入式系統之上的解決方案	19
1簡介	19
2從硬體角度的考量	19
2.1處理器(CPU)	19
2.2記憶體(Memory)	20
2.3輸入輸出周邊裝置(I/O Peripheral Devices)	20
2.3.1計時器(Timer)	20
2.3.2中斷控制器(Interrupt Controller)	20
2.3.3 UART序列介面(Serial Interface)	20
2.3.4基本輸入輸出(GPIO)	20
3從軟體角度的考量	21
3.1開機載入程式(Bootloader)	21
3.2 Linux作業系統核心(Linux Kernel)	22
3.3根檔案系統(Root Filesystem)	22
第四章 建構系統軟體前的準備工作	24
1 簡介	24
2硬體規格書	24
2.1電路圖 (Schematic)	24
2.2佈線圖 (IC Layout)	24
2.3平台規格書 (Technical Reference Manual or specification)	25
2.4應用手冊 (Application Note)	25
3軟體架構圖	25
3.1專案層面	25
3.2系統層面	26
3.3元件層面	26
4硬體開發環境	26
5軟體開發環境	27
6撰寫測試程式	28
6.1處理器(CPU)	28
6.2同步動態隨機存取記憶體(SDRAM)	29
6.3快閃記憶體(Flash Memory)	29
6.4 UART	29
6.5 計時器(Timer)	30
第五章 建構嵌入式系統平台之編譯環境	31
1簡介	31
1.1 GNU make	31
1.2 GNU Compiler Collection (GCC)	31
1.3 GNU Binutils	31
1.4 GNU Debugger (GDB)	32
1.5 GNU Build System (Autotools)	32
2 取得並使用現有的套件	34
2.1 Binary Tarballs	34
2.2 Emdebian (Embedded Debian)	34
3手動打造自己的編譯環境	34
3.1 CLFS (Cross Linux From Scratch)	34
3.2 Emdebian (Embedded Debian)	34
3.3 crossdev (Gentoo Cross-Toolchain generator)	35
第六章 移植Bootloader於嵌入式系統平台	36
1 簡介	36
2 Das U-Boot簡介	36
3 移植Das U-Boot的考量	38
4 移植Das U-Boot的流程	38
5 實例探討	45
第七章 移植Linux於嵌入式系統平台	49
1 簡介	49
2 移植Linux的考量	49
3 移植Linux的流程	50
4 實例探討	51
4.1 移植Linux於嵌入式平台	51
4.2 移植過程中的除錯技巧及工具探討	60
第八章 打造專屬的根檔案系統	63
1 簡介	63
2 應用程式(Applications)	63
3 裝置驅動程式(Device Drivers)	63
4 公用程式(Utilities)	64
5 執行期載入的程式庫(Runtime Libraries)	64
6 開放原始程式碼套件的移植流程	64
7 實例探討	65
第九章 系統整合	69
1 簡介	69
2 開機載入程式(Bootloader)	70
3 作業系統(Linux Kernel)	70
4 根檔案系統(Root Filesystem)	71
5 裝置驅動程式(Device Drivers)	72
6 系統縮減與最佳化	72
7實例探討	73
第十章 使用QEMU模擬器協同開發除錯	77
1簡介	77
1.1 Softgun - The Software ARM	78
1.2 SkyEye - Open Source Simulator	79
1.3 GXemul - A framework for full-system computer architecture emulation	80
1.4 Desmume - Nintendo DS emulator	81
1.5 QEMU - Open Source Processor Emulator	82
2 QEMU的修改流程	82
3 QEMU 啟動流程	83
4 實例探討	84
第十一章 軟硬體協同模擬器架構研究與實作	89
1 簡介	89
2 架構	90
3 實作成果	98
第十二章 結論與未來展望	107
1 實作心得與討論	107
2 未來工作與發展	107
參考文獻及資料	108
                                    

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校內：2107-08-05公開
校外：2107-08-05公開電子論文尚未授權公開，紙本請查館藏目錄

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