80C196单片机仿真软件的设计与实现

l仿真软件需求分析与软件结构

　　仿真软件作为全软件测试平台的主框架，主要利用PC机上较丰富的资源，在PC机上实现应用软件全速全功能仿真80C196单片机的运行，并顶留测试用例生成模块、软件模拟的外部激励等软件测评信息的插装接口。

　　该仿真软件可仿真80C196单片机指令功能、中断响应和外设接口功能。具有良好的人机界面，便于控制仿真过程，查看仿真结果。

　　CPU模块，主要仿真80C196 CPU芯片和存储器，执行80C196指令系统中的所有指令，支持多种数据类型，包括位、字节、字、双字、短整形、整形、长整形，以及多种寻址方式，完成中断处理并控制各种仿真的外设模块；编译模块，完成源程序的预处理过程，包括编译、分析、查错，将源程序转换成80C196 CPU能识别的指令集，供仿真运行使用；程序控制模块，控制仿真软件的运行，支持中断点的设置，完成仿真软件与用户的交互；系统信息模块，显示当前系统信息，监视仿真软件的运行情况；结果信息模块，查看源程序运行结果，并以形象直观的方式显示出来，具有良好的人机界面。

2仿真软件设计与实现

　　仿真软件采用VC++面向对象技术，将系统中的各个抽象模块，细化为各自的类实例，从而完成规定的系统功能。仿真软件中所用到的主要类和关键技术描述如下

2．1 存储器数据结构设计

　　80C196具有一个逻辑上完全统一的寄存器空间，可寻址范围为64 kB，其中大部分空间是用户可以自由使用的空间。为了实现存储器的全部功能以及便于程序控制，设计了一个包含多种信息的结构作为仿真软件中的存储单元，并由这些存储单元组成了仿真平台的存储区，软件仿真平台的存储区与80C196的存储空间一一映射。存储单元结构表示如下：
仿真软件中的存储器表示为MyCode m_ramMap[0xffff]，实现了与真实存储空间的映射。

2．2 CPU模块设计

　　CPU模块实质是一个庞大的类实例，模拟80C196CPU的所有功能，他是整个仿真软件的核心。CPU类是80C196单片机中指令执行部件，存储器，IO接口，串行口等硬件部件的软件实现，完成指令仿真、存储器管理、中断管理等功能。能实现80C196单片机指令系统中104种指令的功能，并处理6种指令寻址方式，包括立即数寻址、寄存器直接寻址、间接寻址、自动增量间接寻址、短变址寻址和长变址寻址。

　　80C196CPU的所有功能由C196Chip类实现，C196Chip类的结构图及其类中调用关系。

　　CMyCPU类为所有类共有，包含存储器单元，程序状态字，CPU时钟频率，指令执行总的周期数以及一些其他的CPU信号。CFindAddr 类实现了指令的六种寻址方式，通过提供统一的接口，实现不同的寻址方式，使得操作数的寻址过程变得透明。需要访问存储器的指令通过调用CFindAddr类中的方法完成访问存储器的过程，取得访问数据，依指令的不同，取得的数据类型包括字节、字、短整型数、整型数、双字和长整型数。80C196指令系统中有104种指令，依据功能的不同，划分为加法指令、减法指令、乘法指令、除法指令、逻辑运算指令、数据传送指令、堆栈操作指令、跳转和子程序调用指令、条件跳转、位逻辑值跳转指令、单寄存器指令、移位指令和特殊控制指令。每一类指令作为一个单独的模块设计为一个类实例，完成相应指令的解释执行。对于需要修改程序状态字的指令，将修改状态字的操作作为一个类。