嵌入式系统开发过程中，调试是一个不可或缺的环节，通过调试可以准确定位错误的所在。现阶段，处理器芯片会在芯片研制时增加一个单独的用于调试的模块，即Debug模块，本文针对的就是中国科学院研制的一款基于8051的单片机电能芯片，设计要求在不改变内核，不增加单独的调试指令，不给硬件带来大的开销的前提下设计一个具有设置断点、修改断点、查看存储器和寄存器、单步调试等功能的Debug模块。本文从调试设计的要求出发，设计了一套调试方案，方案的调试思想是利用设置断点，通过断点匹配引发Debug中断，使得程序进入调试状态，然后通过UART口，由上位机调试界面输入调试指令，目标机在接收到调试指令，通过固化在ROM中的中断服务程序解析后，根据调试指令输出相应的调试信息，如存储器的值、寄存器的值等。其中单步调试设计巧妙，主要是利用了电能芯片在响应中断时执行完当前指令的特点设计的。整个方案包括两个部分，一个是硬件部分，另一个是软件部分。硬件部分包括断点匹配单元、调试寄存器、调试指令。断点匹配单元实际上是一个Debug中断触发源，利用设置的端点值与当前的PC值比较，如若相等，则断点匹配成功，从而引发Debug中断，使程序进入调试状态。调试寄存器包括16个断点寄存器、1个Debug控制寄存器、2个起始地址寄存器和2个结束地址寄存器。文中根据不同的存储器，设计了4种类型的调试指令，分别是寄存器调试指令、指令空间调试指令、数据空间调试指令和外部数据空间调试指令，调试指令均是每8位为一段，为了设计的平衡性，不管访问何种类型的存储空间，都是5段调试指令，依次是访问类型指令、高位起始地址、地位起始地址、高位结束地址和地位结束地址。软件部分包括两个部分，分别是中断服务程序和上位机调试界面的制作。中断服务程序主要作用是解析上位机送过来的调试指令，然后根据指令输出相应的调试信息，该部分的程序固化在了芯片的ROM中。调试界面主要利用MFC在VC2005上开发完成，该部分也已经进过测试，能正常完成调试功能。