在线仿真器

在线仿真器（ICE）是使用硬件设备或在线仿真器来调试嵌入式系统的软件。它通过使用一个具有额外功能的处理器来支持调试操作，以及执行系统的主要功能来运作。特别是对于处理器有限的旧系统，这通常涉及到用硬件仿真器暂时取代处理器：一个更强大但更昂贵的版本。从历史上看，它是以一个绑定的处理器的形式出现的，该处理器有一些内部信号被带出来用于调试目的。这些信号提供了关于处理器状态的信息。最近，这个术语还包括基于JTAG的硬件调试器，它使用标准生产芯片上的片上调试硬件提供同等的访问。使用标准芯片而不是定制的捆绑版本使该技术无处不在，价格低廉，并消除了开发和运行环境之间的大部分差异。在这种常见的情况下，在线仿真器这个术语是一个错误的名称，有时会引起混淆，因为不再涉及仿真。嵌入式系统给程序员带来了特殊的问题，因为它们往往缺乏键盘、显示器、磁盘驱动器和其他存在于计算机上的用户界面。这些缺陷使得在线软件调试工具对许多常见的开发任务至关重要。

在线仿真器（ICE）提供了一个进入嵌入式系统的窗口。程序员使用仿真器将程序加载到嵌入式系统中，运行它们，缓慢移动它们，并查看和改变系统软件使用的数据。仿真器之所以被称为仿真器，是因为它模拟（模仿）了嵌入式系统中计算机的中央处理单元（CPU）。传统上，它有一个插头，可以插入通常放置CPU的集成电路芯片的插座。大多数现代系统直接使用目标系统的CPU，有特殊的基于JTAG的调试访问。仿真处理器，或用JTAG直接访问它，让ICE做任何处理器能做的事情，但在软件开发者的控制下。ICE将计算机终端或个人计算机（PC）连接到嵌入式系统。终端或PC为程序员提供一个交互式的用户界面，以调查和控制嵌入式系统。例如，传统的做法是有一个带有图形窗口界面的源代码级调试器，通过JTAG适配器（仿真器）与没有GUI的嵌入式目标系统进行通信。值得注意的是，大多数嵌入式系统在其程序失败时只是变成了砖头。嵌入式系统往往缺乏检测软件故障迹象的基本功能，如内存管理单元（MMU）来捕捉内存访问错误。如果没有ICE，嵌入式系统可能非常难以开发，因为通常没有办法知道什么地方出了问题。有了ICE，程序员通常可以测试几段代码，然后将故障隔离到特定的代码部分，然后检查失败的代码并重写以修复问题。在使用中，ICE为程序员提供了执行断点、内存显示和监控、以及输入/输出控制。除此以外，ICE可以通过编程寻找任何范围的匹配标准来暂停，试图确定故障的来源。大多数现代微控制器使用微控制器制造版本上提供的资源进行设备编程、仿真和调试功能，而不需要目标微控制器的单独特殊仿真版本（即绑定）。虽然这是一个具有成本效益的方法，因为ICE单元只管理仿真，而不管理目标微控制器的实际仿真，但必须作出权衡，以保持制造时的低价格，同时为（相对较少的）仿真应用提供足够的仿真功能。

几乎所有的嵌入式系统都有一个硬件元素和一个软件元素，它们是分开的，但又紧密地相互依赖。ICE允许软件元素在它要运行的硬件上运行和测试，但仍然允许程序员轻松地帮助隔离有问题的代码，如源码级调试（显示最初编写的程序）和单步走（允许程序员逐步（运行程序以查找错误）。大多数ICE由一个适配器单元组成，位于ICE主机和被测系统之间。一个连接器和电缆组件将适配器连接到实际的中央处理单元（CPU）或安装在嵌入式系统中的微控制器插座。最近的ICE使编程人员能够通过JTAG或背景调试模式接口（BDM）访问集成在CPU中的片上调试电路，以调试嵌入式系统的软件。