本文章主要介紹了SkyEye硬件模擬平臺的實(shí)現(xiàn)細(xì)節(jié)，主要內(nèi)容包括SkyEye的總體設(shè)計(jì)、SkyEye的可擴(kuò)展框架、SkyEye的關(guān)鍵數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、SkyEye對各種CPU的模擬實(shí)現(xiàn)、SkyEye對各種外設(shè)的模擬實(shí)現(xiàn)、如何安裝使用SkyEye以及如何擴(kuò)展SkyEye的仿真模塊等。對SkyEye的深入了解，有助于對嵌入式硬件系統(tǒng)有更深入的認(rèn)識，特別是對操作系統(tǒng)、驅(qū)動程序如何與嵌入式硬件系統(tǒng)進(jìn)行交互有更深刻的了解。

一、 SkyEye目標(biāo)模擬模塊功能劃分：

                  
如上所示。SkyEye目標(biāo)模擬模塊從功能上可分為如下幾大模塊：

●配置選項(xiàng)解析和初始化模塊：在模擬硬件開始運(yùn)行前，根據(jù)配置文件的選項(xiàng)，控制對模擬硬件的配置和初始化。相關(guān)文件包括：
arminit.c：控制各種模擬硬件的初始化
skyeye_config.[ch]：解析配置文件的選項(xiàng)行
skyeye_options.c：根據(jù)各種硬件的選項(xiàng)，完成各種配置



●    處理器模擬宏模塊：主要完成與處理器體系結(jié)構(gòu)相關(guān)的模擬，它可細(xì)分為：CPU指令模擬執(zhí)行模塊、MMU/CACHE模擬模塊、CoProcessor(又稱協(xié)處理器)模擬模塊。


CPU指令模擬執(zhí)行模塊：其主要任務(wù)是：當(dāng)模擬硬件開始運(yùn)行，完成指令讀取，指令譯碼，指令執(zhí)行的工作；如果CPU狀態(tài)發(fā)生了改變，調(diào)整指令和各種寄存器值；在指令執(zhí)行前，調(diào)用開發(fā)板IO模擬模塊的io_do_cycle驅(qū)動模擬各種外設(shè)的行為。主要的文件包括：
armemu.[ch]：模擬CPU的3級流水線，并具體執(zhí)行各種指令


MMU/CACHE模擬模塊：本模塊分為兩部分：與具體CPU類型無關(guān)的MMU/CACHE模擬子模塊和與具體CPU類型相關(guān)的模擬子模塊。主要的任務(wù)是：根據(jù)配置文件進(jìn)行初始化；進(jìn)行MMU/CACHE模擬；執(zhí)行與MMU/CACHE相關(guān)的指令。如果CPU指令模擬模塊執(zhí)行讀寫存儲器的操作指令，則轉(zhuǎn)到MMU/CACHE模擬模塊。如果模擬的CPU類型不支持MMU(如ARM7TDMI)，則SkyEye會根據(jù)將訪問的地址，直接轉(zhuǎn)到MEMORY模擬模塊或開發(fā)板IO模擬模塊；否則轉(zhuǎn)到具體CPU類型相關(guān)的模擬子模塊進(jìn)行MMU/CACHE模擬。主要的文件包括兩部分：
與具體CPU類型無關(guān)的MMU/CACHE模擬子模塊：
armvirt.c、armmmu.c、mmu/*.[ch]
與具體CPU類型相關(guān)的MMU/CACHE模擬子模塊：
sa_mmu.[ch]：模擬strongarm的MMU/CACHE
arm7100_mmu.[ch]：模擬arm7[12]0T的MMU/CACHE
xscale_copro.c：模擬xscale的MMU/CACHE
arm920t_mmu.[ch]：模擬arm920t的MMU/CACHE


CoProcessor(又稱協(xié)處理器)模擬模塊：其主要任務(wù)是：完成各種協(xié)處理器的初始化；執(zhí)行各種協(xié)處理器的指令。實(shí)際上MMU/CACHE模擬模塊的一部分工作是模擬ARM的第15號協(xié)處理器，它的主要功能是配置MMU/CACHE等。主要的文件包括：
armcopro.c：根據(jù)配置信息，完成對ARM協(xié)處理器的初始化配置
xscale_copro.c：模擬xscale的協(xié)處理器cp13、cp14、cp15
sa_mmu.[ch]、arm7100_mmu.[ch]：模擬strongarm、ep7312的協(xié)處理器cp15
arm920t_mmu.[ch]：模擬arm920t的協(xié)處理器cp13、cp14、cp15


●    IO模擬宏模塊：本模塊包含各種邏輯行為各異的外設(shè)模擬，主要包括系統(tǒng)IO模擬模塊、網(wǎng)絡(luò)芯片模擬模塊、LCD模擬模塊等。


系統(tǒng)IO模擬模塊：本模塊的主要任務(wù)包括：根據(jù)配置文件進(jìn)行IO和外設(shè)初始化；完成各種外部IO設(shè)備的模擬(如時(shí)鐘計(jì)數(shù)器累加、產(chǎn)生中斷、LCD顯示等)；進(jìn)行各種特定CPU和外設(shè)的IO寄存器讀寫的模擬。本模塊與各種具體的開發(fā)板和CPU有很緊密的聯(lián)系，主要的文件包括：
armio.[ch]：建立在各個(gè)特定模擬子模塊上的抽象層模塊
skyeye_mach_at91.c：模擬Atmel AT91X40開發(fā)板
skyeye_mach_ep7312.c：模擬cirrus ep7312開發(fā)板
skyeye_mach_pxa.c：模擬intel xscale lubbock開發(fā)板
skyeye_mach_s3c4510b.c：模擬基于samsung s3c4510b的開發(fā)板
skyeye_mach_s3c44b0.c：模擬基于samsung s3c44b0的開發(fā)板
skyeye_mach_sa.c：模擬基于intel strongam的adsbitsy開發(fā)板
skyeye_mach_lpc.c：模擬基于philip lpc2249的開發(fā)板
skyeye_mach_sharp.c：模擬基于sharp lh7a400的開發(fā)板
skyeye_mach_at91rm92.c：模擬基于atmel at91rm9200的開發(fā)板
skyeye_mach_cs89712.c：模擬基于cs89712的開發(fā)板


網(wǎng)絡(luò)芯片模擬模塊：本模塊主要完成了對8019AS網(wǎng)絡(luò)芯片的模擬工作，主要任務(wù)包括：模擬8019AS的控制邏輯、8019AS與具體開發(fā)板IO模擬模塊的接口、虛擬網(wǎng)絡(luò)輸入輸出接口處理。主要的文件包括：
skyeye-ne2k.[ch]：8019AS的硬件邏輯模擬
skyeye_mach_at91.c：部分內(nèi)容完成接收虛擬網(wǎng)絡(luò)輸入處理模擬
skyeye_net_tuntap.c：配置tuntap虛擬網(wǎng)絡(luò)的接口
skyeye_net_vnet.c：配置vnet虛擬網(wǎng)絡(luò)的接口
vnet.c、if_vnet.h：獨(dú)立存在的軟件包，vnet虛擬網(wǎng)絡(luò)的具體實(shí)現(xiàn)


LCD/TouchScreen模擬模塊：本模塊主要完成LCD/TouchScreen控制邏輯的模擬，是目前唯一需要GUI支持的模塊，它的主要任務(wù)是：配置LCD/TouchScreen硬件模擬、模擬LCD/TouchScreen控制邏輯。有關(guān)LCD/TouchScreen模擬相關(guān)的文件包括：
skyeye_lcd.[ch]： LCD/TouchScreen配置和LCD/TouchScreen模擬的通用控制邏輯
skyeye_mach_*.c：與開發(fā)板相關(guān)LCD/TouchScreen的控制邏輯和中斷處理，目前支持ep7312和pxa255的skyeye模擬。


MEMORY模擬模塊：本模塊與具體的CPU和開發(fā)板無關(guān)，它的主要任務(wù)包括：根據(jù)配置文件進(jìn)行內(nèi)存初始化，并加載binary image文件；進(jìn)行RAM/ROM讀寫的模擬。主要的文件包括：
armmem.[ch]：主要完成RAM/ROM讀寫模擬