SkyEye支持網(wǎng)絡(luò)模擬,目前描述網(wǎng)絡(luò)配置的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)是net_config_t,它的具體內(nèi)容如下:
typedef struct {
int state;
unsigned char macaddr[6];
unsigned char hostip[4];
int ethmod;
int fd;
int hubindex;
int (*net_init)(int index, unsigned char *macaddr, unsigned char *hostip);
unsigned char (*net_output)(int if_fd, ARMul_State *state,\
unsigned char startpage,unsigned short packet_len);
void (*net_input)(int if_fd, ARMul_State *state);
}net_config_t;
其中各個(gè)field的含義描述如下:
●state:是一個(gè)布爾變量,為1表示網(wǎng)絡(luò)芯片工作,為0表示網(wǎng)絡(luò)芯片不工作
●macaddr:用來保存網(wǎng)絡(luò)芯片的mac地址
●hostip:用來保存主機(jī)上與SkyEye進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)通信所用的IP地址
●ethmod:表示與主機(jī)的模擬網(wǎng)絡(luò)交互的方式,目前定義的交互方式有:
#define NET_MOD_LINUX 0
#define NET_MOD_TUNTAP 1
#define NET_MOD_WIN 2
#define NET_MOD_VNET 3
目前可以使用的兩種方式有 NET_MOD_VNET(與SkyEye提供的vnet.o內(nèi)核模塊進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)交互)和 NET_MOD_TUNTAP(與linux的tun.on內(nèi)核模塊進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)交互)。
●fd:表示SkyEye用于與主機(jī)進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)交互的設(shè)備文件描述符
●hubindex:用于NET_MOD_VNET方式,表示所處的是第幾個(gè)虛擬hub網(wǎng)段。如果它的值是i,則處于第i個(gè)hub網(wǎng)段中。
●net_init/net_input/net_output:這三個(gè)函數(shù)與具體的模擬網(wǎng)絡(luò)交互方式有關(guān),分別完成初始化操作和與主機(jī)網(wǎng)絡(luò)的輸入輸出操作。相關(guān)的實(shí)現(xiàn)在文件skyeye_net_*.c中。
有關(guān)8019AS模擬芯片(NE2000兼容)的具體配置與實(shí)現(xiàn)位于文件skyeye-ne2k.[ch]中。
6、ARMul_State數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu):
上面講述的是與SkyEye的硬件配置相關(guān)的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu),可以理解為一種靜態(tài)硬件配置的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu),這些數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)中的域基本不隨著SkyEye模擬硬件的運(yùn)行而改變。而ARMul_State描述的是一種動態(tài)硬件配置的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu),它保存了隨著SkyEye模擬硬件的運(yùn)行而時(shí)刻改變的硬件數(shù)據(jù)。
ARMul_State中的域數(shù)量繁多,大體分為:
與CPU模擬相關(guān)的域、與協(xié)處理器模擬相關(guān)的域、與內(nèi)存和MMU/CACHE相關(guān)的域
、與統(tǒng)計(jì)相關(guān)的域、與具體開發(fā)板相關(guān)的io部分。
這里只描述其中關(guān)鍵的部分:
●與CPU模擬相關(guān)的域 :
ARMword Reg[16]:CPU當(dāng)前模式下的寄存器值
ARMword RegBank[7][16]:CPU所有七種模式下的寄存器值
ARMword Cpsr:CPU的當(dāng)前程序狀態(tài)寄存器
ARMword Spsr[7]:CPU所有七種模式下的程序狀態(tài)保存寄存器
ARMdword Accumulator:40bit的累加寄存器,目前用于xscale體系結(jié)構(gòu)中
ARMword NFlag, ZFlag, CFlag, VFlag, IFFlags, Sflag,TFlag:各種狀態(tài)位
ARMword Bank:CPU對應(yīng)模式寄存器組的索引值
ARMword Mode:CPU模式索引值
ARMword instr, pc:pc是目前正在執(zhí)行的程序指針,instr是pc所指地址的內(nèi)容
ARMword loaded, decoded:loaded是正在加載的指令,decoded是正在解碼的指令
unsigned NfiqSig:FIQ信號
unsigned NirqSig:IRQ信號
● 與協(xié)處理器模擬相關(guān)的域:
ARMul_CPInits *CPInit[16]:16個(gè)協(xié)處理器的初始化函數(shù)
ARMul_CPExits *CPExit[16]:16個(gè)協(xié)處理器的退出函數(shù)
ARMul_LDCs *LDC[16]:16個(gè)協(xié)處理器的LDC指令函數(shù)
ARMul_STCs *STC[16]:16個(gè)協(xié)處理器的STC指令函數(shù)
ARMul_MRCs *MRC[16]:16個(gè)協(xié)處理器的MRC指令函數(shù)
ARMul_MCRs *MCR[16]:16個(gè)協(xié)處理器的MCR指令函數(shù)
ARMul_CDPs *CDP[16]:16個(gè)協(xié)處理器的CDP指令函數(shù)
ARMul_CPReads *CPRead[16]:16個(gè)協(xié)處理器的讀CP寄存器函數(shù)
ARMul_CPWrites *CPWrite[16]:16個(gè)協(xié)處理器的寫CP寄存器函數(shù)
unsigned char *CPData[16]:16個(gè)協(xié)處理器的數(shù)據(jù)指針
ARMword CP14R0_CCD:在xscale體系結(jié)構(gòu)的CP14協(xié)處理器中,用于統(tǒng)計(jì)時(shí)鐘周期
●與內(nèi)存和MMU/CACHE相關(guān)的域:
mmu_state_t mmu:mmu/cache的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu),在armmmu.h中定義,詳解請參考"SkyEye的MMU/CACHE和Memory模擬實(shí)現(xiàn)"一節(jié)
mem_state_t mem:memory的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu),在armmem.h中定義,詳解請參考"SkyEye的MMU/CACHE和Memory模擬實(shí)現(xiàn)"一節(jié)
與統(tǒng)計(jì)相關(guān)的域
unsigned long NumScycles, NumNcycles, NumIcycles, NumCcycles, NumFcycles:用于統(tǒng)計(jì)不同狀態(tài)下的周期數(shù)
unsigned long NumInstrs:當(dāng)前執(zhí)行的指令數(shù)
其它與特定CPU和開發(fā)板相關(guān)的各種io寄存器的定義放到了各個(gè)與開發(fā)板相關(guān)的文件中,如skyeye_mach_at91/ep7312/pxa/sa.c等處,詳解請參考"SkyEye的開發(fā)板IO模擬實(shí)現(xiàn)"。
●與具體開發(fā)板相關(guān)的io部分:
ARMul_io mach_io;
其中ARMul_io的結(jié)構(gòu)目前為
struct ARMul_io
{
ARMword *instr; //to display the current interrupt state
ARMword *net_flag;//to judge if network is enabled
ARMword *net_int; //netcard interrupt
ARMword *lcd_is_enable; //turn lcd on?
ARMword *lcd_addr_begin; //the begining display mem addr of lcd
ARMword *lcd_addr_end; //the end display mem addr of lcd
};
instr:是記錄當(dāng)前的中斷狀態(tài)
net_flag:判斷網(wǎng)絡(luò)選項(xiàng)是否打開
net_int:用來記錄網(wǎng)絡(luò)中斷號
lcd_is_enable:來記錄LCD是否使能
lcd_addr_begin:記錄lcd顯存的起始位置
lcd_addr_end:記錄顯存的結(jié)束位置
7、SkyEye邏輯執(zhí)行流程:
了解SkEye的總體邏輯執(zhí)行流程,對了解硬件的體系結(jié)構(gòu)和軟件/硬件的接口有較大幫助。從總體上,可把SkyEye邏輯執(zhí)行流程按執(zhí)行的時(shí)間順序劃分為兩個(gè)階段:
1、SkyEye加載與配置處理過程
2、SkyEye模擬執(zhí)行過程
第一階段為第二階段的正常執(zhí)行做了充分的準(zhǔn)備,具體的執(zhí)行內(nèi)容包括:
●讀入帶調(diào)試信息的操作系統(tǒng)執(zhí)行文件(由GDB完成)
●根據(jù)配置文件skyeye.conf的信息配置模擬硬件
●如果skyeye.conf中存在binary image格式文件,加載這些文件
●根據(jù)操作系統(tǒng)執(zhí)行文件的內(nèi)容加載調(diào)試信息(由GDB完成)
●根據(jù)操作系統(tǒng)執(zhí)行文件信息加載執(zhí)行文件中的代碼段和數(shù)據(jù)段等(由GDB完成)
●執(zhí)行相關(guān)模擬硬件的初始化函數(shù)
其中總的初始化函數(shù)是位于wrapper.c中的init函數(shù),它調(diào)用如下函數(shù)完成整個(gè)模擬硬件的初始化工作:
ARMul_EmulateInit:初始化與執(zhí)行機(jī)器指令相關(guān)的數(shù)據(jù)ARMul_ImmedTable和ARMul_BitList
ARMul_NewState:初始化結(jié)構(gòu)為ARMul_State的全局變量state
skyeye_option_init:初始化全局變量skyeye_config
skyeye_read_config:讀取配置文件skyeye.conf并根據(jù)配置文件進(jìn)行相關(guān)配置
nic_init:根據(jù)配置文件信息配置網(wǎng)絡(luò)模擬環(huán)境
skyeye_config.mach->mach_init(state, skyeye_config.mach):根據(jù)配置文件信息配置CPU和開發(fā)板的相關(guān)I/O函數(shù)
ARMul_Reset(state):進(jìn)一步初始化全局變量state,并根據(jù)配置文件信息配置MMU/CACHE和memory
io_reset:初始化特定CPU和開發(fā)板的IO寄存器
第二階段根據(jù)特定硬件的配置描述,開始執(zhí)行特定硬件模擬處理。整個(gè)過程圍繞CPU執(zhí)行指令展開,根據(jù)模擬硬件可分為如下幾個(gè)階段:
●CPU執(zhí)行三級流水線處理,即取指令、譯碼、執(zhí)行指令,主要處理集中在armemu.c中的ARMul_Emulate32/26函數(shù)。
●在執(zhí)行指令過程中,如果有中斷產(chǎn)生,CPU調(diào)整運(yùn)行模式,并改變指令指向中斷向量起始地址,主要處理集中在arminit.c中的函數(shù)ARMul_Abort函數(shù)、armemu.c中的ARMul_Emulate32/26函數(shù)。
●在執(zhí)行指令過程中,如果指令是協(xié)處理器指令,則把指令轉(zhuǎn)交給協(xié)處理器模擬模塊進(jìn)行進(jìn)一步處理,主要處理集中在文件armcopro.c、xscale_copro.c等文件中。
●在執(zhí)行指令過程中,如果發(fā)現(xiàn)指令是訪問內(nèi)存/IO的指令,則根據(jù)SkyEye模擬的特定CPU是否有MMU/CACHE分別進(jìn)行處理:
如果CPU有MMU/CACHE,則進(jìn)入MMU/CACHE模擬模塊,如果還需要內(nèi)存訪問,則進(jìn)入memory模擬模塊處理。如果訪問地址屬于IO地址空間,則轉(zhuǎn)到特定CPU和開發(fā)板的IO模擬模塊處理。
如果CPU沒有MMU/CACHE,則直接進(jìn)入memory模擬模塊處理。如果訪問地址屬于IO地址空間,則轉(zhuǎn)到特定CPU和開發(fā)板的IO模擬模塊處理。
處理訪問內(nèi)存/IO的指令的相關(guān)內(nèi)容集中在armvirt.c;與MMU/CACHE處理、read/write buffer(用于StrongARM和XScale體系結(jié)構(gòu)的模擬)處理相關(guān)的文件包括armmmu.[ch]、mmu/*.[ch];與訪問memory模擬有關(guān)的內(nèi)容主要集中在armmem.[ch]中。
如果要執(zhí)行IO地址訪問,這具體的處理過程由特定CPU和開發(fā)板IO模擬模塊中的read/write_byte/halfword/word函數(shù)處理。
為了模擬外設(shè)的執(zhí)行,在執(zhí)行指令過程的每一個(gè)周期,會執(zhí)行一個(gè)io_do_cycle函數(shù),它會調(diào)用特定CPU和開發(fā)板的IO模擬模塊中的*_io_do_cycle函數(shù),完成對時(shí)鐘、網(wǎng)絡(luò)輸入輸出、UART輸入輸出等的處理,并根據(jù)條件產(chǎn)生中斷信號。