一． SkyEye的總體結構 SkyEye基於GDB/ARMulator(目前由David McCullough 維護)，並進行了全面的改變和擴展。SkyEye建立在GNU GDB的底層，可以模仿多種完整的嵌入式計算機系統，目前模擬的硬件包括CPU、內存、I/O寄存器、時鐘、UART、網絡芯片、MMU、CACHE，將來還會模擬 LCD、USB等各種硬件。在SkyEye上運行的操作系統和各種系統軟件"意識"不到它們是在一個虛擬的計算機系統上運行。 SkyEye從總體上分為四個層次： 用戶接口模塊：包括命令行用戶界面和圖形用戶界面，完成處理用戶的輸入命令，並把相關調試數據輸出給用戶的任務。這一部分基本上直接利用了GDB的用戶接口模塊，並在此基礎上有一定的擴充。 符號處理模塊：主要處理執行文件的頭信息，解釋執行文件中內嵌的debuger調試信息，對符號表的管理，對源代碼表達式的解析，定位源代碼中的語句位置和機器碼的位置關系等。這一部分也是直接利用了GDB的符號處理模塊，也正是有了這個模塊的支持，SkyEye可以支持源碼級調試。 目標控制模塊：主要完成執行控制（如中斷程序的執行，設置中斷條件等），程序棧結構分析，對具體目標硬件的控制（如本地調試、遠程調試和模擬調試的控制）。這一部分完成對SkyEye上運行的軟件的控制，提供了多種調試手段。 目標模擬模塊：這一部分是SkyEye的核心。它的功能是模仿計算機系統中的主要硬件（包括CPU、內存和各種硬件外設等）的執行，對執行文件的機器指令進行解釋，並模擬執行每一條機器指令，產生相應的硬件響應等。
二． SkyEye目標模擬模塊功能劃分 SkyEye目標模擬模塊模擬的硬件邏輯結構圖如圖 0 1所示。SkyEye目標模擬模塊從功能上可分為如下幾大模塊： 配置選項解析和初始化模塊：在模擬硬件開始運行前，根據配置文件的選項，控制對模擬硬件的配置和初始化。相關文件包括： 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行 skyeye_options.c：根據各種硬件的選項，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構相關的模擬，它可細分為：CPU指令模擬執行模塊、MMU/CACHE模擬模塊、CoProcessor(又稱協處理器)模擬模塊。 CPU指令模擬執行模塊：其主要任務是：當模擬硬件開始運行，完成指令讀取，指令譯碼，指令執行的工作；如果CPU狀態發生了改變，調整指令和各種寄存器值；在指令執行前，調用開發板IO模擬模塊的io_do_cycle驅動模擬各種外設的行為。主要的文件包括： armemu.[ch]：模擬CPU的3級流水線，並具體執行各種指令 MMU/CACHE模擬模塊：本模塊分為兩部分：與具體CPU類型無關的MMU/CACHE模擬子模塊和與具體CPU類型相關的模擬子模塊。主要的任務是：根據配置文件進行初始化；進行MMU/CACHE模擬；執行與MMU/CACHE相關的指令。如果CPU指令模擬模塊執行讀寫存儲器的操作指令，則轉到MMU/CACHE模擬模塊。如果模擬的CPU類型不支持MMU(如ARM7TDMI)，則SkyEye會根據將訪問的地址，直接轉到MEMORY模擬模塊或開發板IO模擬模塊；否則轉到具體CPU類型相關的模擬子模塊進行MMU/CACHE模擬。主要的文件包括兩部分： 與具體CPU類型無關的MMU/CACHE模擬子模塊： armvirt.c、armmmu.c、mmu/*.[ch] 與具體CPU類型相關的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(又稱協處理器)模擬模塊：其主要任務是：完成各種協處理器的初始化；執行各種協處理器的指令。實際上MMU/CACHE模擬模塊的一部分工作是模擬ARM的第15號協處理器，它的主要功能是配置MMU/CACHE等。主要的文件包括： armcopro.c：根據配置信息，完成對ARM協處理器的初始化配置 xscale_copro.c：模擬xscale的協處理器cp13、cp14、cp15 sa_mmu.[ch]、arm7100_mmu.[ch]：模擬strongarm、ep7312的協處理器cp15 arm920t_mmu.[ch]：模擬arm920t的協處理器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模擬，主要包括系統IO模擬模塊、網絡芯片模擬模塊、LCD模擬模塊等。 系統IO模擬模塊：本模塊的主要任務包括：根據配置文件進行IO和外設初始化；完成各種外部IO設備的模擬(如時鐘計數器累加、產生中斷、LCD顯示等)；進行各種特定CPU和外設的IO寄存器讀寫的模擬。本模塊與各種具體的開發板和CPU有很緊密的聯系，主要的文件包括： armio.[ch]：建立在各個特定模擬子模塊上的抽象層模塊 skyeye_mach_at91.c：模擬Atmel AT91X40開發板 skyeye_mach_ep7312.c：模擬cirrus ep7312開發板 skyeye_mach_pxa.c：模擬intel xscale lubbock開發板 skyeye_mach_s3c4510b.c：模擬基於samsung s3c4510b的開發板 skyeye_mach_s3c44b0.c：模擬基於samsung s3c44b0的開發板 skyeye_mach_sa.c：模擬基於intel strongam的adsbitsy開發板 skyeye_mach_lpc.c：模擬基於philip lpc2249的開發板 skyeye_mach_sharp.c：模擬基於sharp lh7a400的開發板 skyeye_mach_at91rm92.c：模擬基於atmel at91rm9200的開發板 skyeye_mach_cs89712.c：模擬基於cs89712的開發板 網絡芯片模擬模塊：本模塊主要完成了對8019AS網絡芯片的模擬工作，主要任務包括：模擬8019AS的控制邏輯、8019AS與具體開發板IO模擬模塊的接口、虛擬網絡輸入輸出接口處理。主要的文件包括： skyeye-ne2k.[ch]：8019AS的硬件邏輯模擬 skyeye_mach_at91.c：部分內容完成接收虛擬網絡輸入處理模擬 skyeye_net_tuntap.c：配置tuntap虛擬網絡的接口 skyeye_net_vnet.c：配置vnet虛擬網絡的接口 vnet.c、if_vnet.h：獨立存在的軟件包，vnet虛擬網絡的具體實現 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，它的主要任務是：配置LCD/TouchScreen硬件模擬、模擬LCD/TouchScreen控制邏輯。有關LCD/TouchScreen模擬相關的文件包括： skyeye_lcd.[ch]： LCD/TouchScreen配置和LCD/TouchScreen模擬的通用控制邏輯 skyeye_mach_*.c：與開發板相關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和開發板無關，它的主要任務包括：根據配置文件進行內存初始化，並加載binary image文件；進行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
三． SkyEye關鍵數據結構 SkyEye目標模擬模塊中，各種數據結構很多，用於模擬硬件總體機構定義的主要數據結構有skyeye_config_t和ARMul_State。把握這兩個數據結構，是理解整個skyeye模擬的硬件體系結構的關鍵，在這兩個數據結構上進行進一步細化分析，則可充分了解skyeye的硬件體系結構細節。
1. skyeye_config數據結構 skyeye_config_t結構描述了SkyEye模擬的整個硬件的靜態配置，它的具體內容如下： typedef struct { cpu_config_t *cpu; machine_config_t *mach; mem_config_t mem; net_config_t net[NET_MAXNICNUM_PER_HOST]; uart_config_t uart; log_config_t log; ARMWord start_address; ARMword no_lcd; char config_file[MAX_FILE_NAME]; } skyeye_config_t; skyeye_config_t結構包含了CPU核心配置信息－cpu、開發板配置信息－mach、memory map 配置信息-mem、網絡芯片和網絡環境配置信息－net、面向主機的輸入輸出配置信息－uart、測試記錄輸出配置信息－log、模擬執行起始地址配置信息－start_address、是否有LCD－no_lcd和記錄文件名信息－config_file。這裡面與模擬硬件緊密相關的是CPU核心配置信息、開發板配置信息、memory map 配置信息、網絡芯片和網絡環境、LCD配置信息。
2. cpu_config_t數據結構 描述CPU核心的結構定義在cpu_config_t數據結構中，具體內容如下： typedef struct { const char *cpu_arch_name; const char *cpu_name; ARMword cpu_val; ARMword cpu_mask; ARMword cachetype; } cpu_config_t; 其具體描述解釋如下： cpu_arch_name：描述了arm cpu體系結構的名稱，根據ARM CPU內核的發展，其體系結構已經從Version1發展到了Version5，其最新版本為Version5TE。而Intel在其基礎上又進行了自己的擴展體系結構StrongARM(基於ARM version4)和XScale(基於ARM version5)。目前SkyEye支持"armv3"、"armv4"、"arm5"、"arm5TE"、"xscale"的體系結構。 cpu_name：描述了具體的arm cpu名稱，如arm7TDMI、ARM720T、StrongARM1100/1110、XScale PXA2xx等。目前SkyEye支持"arm710"、"arm7TDMI"、"arm720t"、"sa1100"、"xscale"等。 cpu_val：這是用來表示process id，一般而言每種具體的ARM CPU 都有一個ID，更詳細的描述可參考《ARM Architecture Reference Manual》的B2-6。操作系統根據這個ID來識別cpu的類型並執行相關配置。 cpu_mask：這是用來確定process id的屏蔽位數。由於process id中的
