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高性能微控制器(MCU)是许多数字系统的核心部件，已经随着各种电子产品渗透到人类生活的各个方面。越来越多的功能模块集成于微控制器内部，这一方面极大地拓展了嵌入式微控制器的应用范围，但另一方面也给微控制器的调试和嵌入式系统的开发带来了巨大的挑战。
SDZX-MV-05 MCU是上海大学微电子中心自主开发的一款高性能8位微控制器产品，该MCU与标准8051系列MCU的指令集完全兼容。
本文首先根据该MCU的特点，首先提出了一种以SDZX-MV-05 MCU为目标对象的单芯片单微控制器片上调试的总体结构，并予以设计与实现，从而为基于SDZX-MV-05 MCU的嵌入式系统的应用和开发提供了强有力的工具和手段。
通过该片上调试模块，可以实现程序断点、地址断点、单步调试等调试功能，同时进入调试模式后，片上调试模块就会立即将该观察点处调试者所选择的MCU内部特殊功能寄存器的信息串行输出。因此调试者就可以根据这些实时跟踪得到的数据来分析MCU的运行状况和运行轨迹。同时添加外部的调试使能接口，实现控制微控制器在调试模式和正常工作模式的自由切换。
本文在Altera公司的FPGA开发平台上，对基于SDZX-MV-05 MCU的片上调试系统构建了FPGA硬件功能验证系统。验证的结果表明：该片上调试系统可以实现对MCU的可控制与可观察。
最后，本文针对单芯片多微控制器系统，提出了分布式和中央式两种调试方案，并分别给与设计与实现。通过该调试方法，可以实现单芯片多微控制器系统的实时调试。通过EDA平台的功能验证，证明功能实现。
本文对MCU体系结构与数字系统硬件电路的设计理论都进行了深入的研究与实践。本文提出的设计思想、设计方法、运用的手段和工具、给出的实际硬件实现，以及在验证过程中发现的问题和解决方法都具有实际的科研价值和实用意义。