ARM調(diào)試方案ppt課件

1、ARM 調(diào)試方案議程根本的調(diào)試需求他需求什么樣的功能？ARM公司的調(diào)試和開發(fā)工具。嵌入式核的調(diào)試實(shí)現(xiàn)和利用JTAG的調(diào)試方案停頓方式和監(jiān)控方式嵌入式跟蹤運(yùn)用ETMARM 開發(fā)板?根本的調(diào)試需求運(yùn)轉(zhuǎn)控制設(shè)置數(shù)據(jù)訪問斷點(diǎn)設(shè)置指令斷點(diǎn)代碼的單步執(zhí)行形狀控制處置器形狀讀寫存放器值系統(tǒng)形狀系統(tǒng)內(nèi)存訪問下載代碼執(zhí)行歷史執(zhí)行跟蹤信息內(nèi)存訪問歷史ARM 調(diào)試系統(tǒng)組件執(zhí)行AXD調(diào)試器的主機(jī) (ADS的一部分)和 Multi-ICE server協(xié)議轉(zhuǎn)換器(Multi-ICE)跟蹤接口單元(MultiTrace)開發(fā)板(Integrator Core Module)Trace PortJTAG Port并口串口l

2、/以太網(wǎng)議程根本的調(diào)試需求他需求什么樣的功能？ARM公司的調(diào)試和開發(fā)組成工具。 嵌入式核調(diào)試實(shí)現(xiàn)和利用JTAG的調(diào)試方案停頓方式和監(jiān)控方式嵌入式跟蹤整體化和利用ETMARM 開發(fā)板嵌入式核調(diào)試5 線JTAG被調(diào)試的系統(tǒng)可以是最終的系統(tǒng)！也可以用第三方的協(xié)議轉(zhuǎn)換工具：arm/DevSupp/ICE_Analyz/DataAddressControlBREAKPTCPUARM調(diào)試器和Multi-ICE server (可以運(yùn)轉(zhuǎn)在不同的機(jī)器上)TAPEmbeddedICELogic-RT嵌入式ICE邏輯兩個(gè)察看點(diǎn)單元可以經(jīng)過監(jiān)控地址總線，數(shù)據(jù)總線和控制信號(hào)來探測(cè)察看點(diǎn)watchpoint和斷點(diǎn)。每個(gè)

3、單元可以用來提供1 察看點(diǎn), 或1個(gè) ROM或RAM里的硬件斷點(diǎn)，或RAM里的多個(gè)軟件斷點(diǎn)調(diào)試控制和形狀存放器調(diào)試通訊通道留意：ARM10ARM10家族的調(diào)試構(gòu)造是不同的，雖然原理是一樣的。一共包括8個(gè)察看點(diǎn)單元6 個(gè)在指令地址總線上2個(gè)在數(shù)據(jù)地址總線上 這個(gè)將在另外一個(gè)課題中講解察看點(diǎn)ControlAddrValueDataValueControlValueAddrMaskDataMaskControlMaskA31:0ComparatorWatchpointD31:00 xF0000 x00 xffffffffData write0 xF000MemoryLocation to be wa

4、tched一個(gè)察看點(diǎn)就是一個(gè)斷點(diǎn)，這個(gè)斷點(diǎn)在當(dāng)以某種方式訪問特定內(nèi)存區(qū)域時(shí)被觸發(fā)這個(gè)例子里，當(dāng)向地址0 xF000 寫時(shí)，將觸發(fā)這個(gè)察看點(diǎn)每一個(gè)察看點(diǎn)單元可以設(shè)置成一個(gè)察看點(diǎn)，而且只能設(shè)置一個(gè)硬件斷點(diǎn)0 x8000ARM - 0 x3Thumb - 0 x10 xffffffffOpcode fetch0 x8000MemoryBreakpoint to be set hereControlAddrValueDataValueControlValueAddrMaskDataMaskControlMaskA31:0ComparatorBreakpointD31:0當(dāng)內(nèi)核試圖執(zhí)行內(nèi)存里一個(gè)特定地址

5、的指令時(shí)，將會(huì)觸發(fā)一個(gè)硬件斷點(diǎn)這個(gè)例子里，當(dāng)要執(zhí)行從地址0 x8000索取的指令時(shí)，將會(huì)觸發(fā)一個(gè)硬件斷點(diǎn)硬件斷點(diǎn)可以在RAM或ROM里設(shè)置每個(gè)察看點(diǎn)單元可以被用來設(shè)置一個(gè)硬件斷點(diǎn)，而且只能一個(gè)軟件斷點(diǎn)Memory0 xffffffff0 xeeeeeeee0 x0Opcode fetchControlAddrValueDataValueControlValueAddrMaskDataMaskControlMaskA31:0ComparatorBreakpointD31:01. Read and store opcode2. Write “special value一個(gè)軟件斷點(diǎn)是當(dāng)一個(gè)特定的指令

6、從任何地址被預(yù)取時(shí)觸發(fā)的一個(gè)斷點(diǎn)這個(gè)例子闡明了察看點(diǎn)單元的配置 這對(duì)一切的軟件斷點(diǎn)都是一樣的為了設(shè)置一個(gè)斷點(diǎn)，可以運(yùn)用Multi-ICE在特定的地方寫一個(gè)特別的指令這些只能在RAM里在操作每一個(gè)察看點(diǎn)單元可以用來設(shè)置無數(shù)的軟件斷點(diǎn).(The “special value)命中一個(gè)斷點(diǎn)停頓方式調(diào)試由規(guī)范的 EmbeddedICE & EmbeddedICE-RT支持內(nèi)核進(jìn)入調(diào)試形狀和停頓形狀內(nèi)核與系統(tǒng)的其他部分分別發(fā)出DBGACK信號(hào) ( 調(diào)試器經(jīng)過JTAG而檢測(cè)到)沒有中斷處置，除非調(diào)試器重新啟動(dòng)執(zhí)行代碼處置器和系統(tǒng)的形狀可以經(jīng)過掃描內(nèi)核的指令來察看和修正，緊接著執(zhí)行它們監(jiān)控方式調(diào)試只由加強(qiáng)功

7、能的 EmbeddedICE-RT支持在ARM9E, ARM10 和稍后的ARM7TDMI版本上有內(nèi)核經(jīng)過一個(gè)異常中斷而進(jìn)入常駐軟件監(jiān)控程序可以延續(xù)處置中斷處置器和系統(tǒng)的形狀可以經(jīng)過監(jiān)控程序的調(diào)試命令來察看和修正讀系統(tǒng)形狀(在停頓方式)從地址0 x8000 向后讀 10 個(gè)字MOV r0, #0 x8000LDMIA r0!, r1-r10 - system speedSTMIA r0, r1-r10 - debug speedTDITCKDatabusARMxDTCKregistersDebugspeedDatabusARMxDTDOr1-r1013MCLKregistersSystemsp

8、eedDatabusARMxD2FDEDebuggerRMHost(RealMonitor.dll)主機(jī)RMTargetApplicationCode + Data目的板經(jīng)過DCC傳送的實(shí)時(shí)監(jiān)控協(xié)議監(jiān)控方式調(diào)試主機(jī) - 在AXD 和 Multi-ICE之間的控制器實(shí)時(shí)監(jiān)控協(xié)議 非常簡(jiǎn)單的協(xié)議快速 沒有出錯(cuò)檢查允許后臺(tái)命令實(shí)踐目的板小的調(diào)試監(jiān)控程序 (2.0V時(shí)任務(wù)在3.3V時(shí)，啟動(dòng)電流是400mA ， 普通操作時(shí)是 120mAMulti-ICE 2.1 出賣時(shí)跟隨一個(gè)適當(dāng)?shù)碾娫碝ulti-ICE用20-針 銜接器多個(gè)接地點(diǎn)靈敏的時(shí)鐘配置可以與不同的時(shí)鐘速度設(shè)備同步 長(zhǎng) JTAG 電纜也可以僅僅

9、利用5 個(gè)信號(hào)來調(diào)試請(qǐng)小心停頓系統(tǒng)時(shí)鐘復(fù)位思索.TCK, TDI, TMS, TDO協(xié)議轉(zhuǎn)換接口TCK, .nTRSTnRESETARMReset Circuit復(fù)位nSRSTnTRSTnTRST 和 nSRST 必需經(jīng)過一個(gè)上拉電阻來銜接Multi-ICE 在 nTRST 有開放的銜接檢驗(yàn)1)EmbeddedICE 邏輯一共包括多少個(gè)察看點(diǎn)單元？2) ROM上可以設(shè)置多少個(gè)斷點(diǎn)?3) 利用DCC semihosting比普通的 semihosting有什么優(yōu)勢(shì)?4)為了激活A(yù)RM的調(diào)試功能，DBGEN 的信號(hào)應(yīng)該怎樣銜接？5)為什么Multi-ICE需求半字訪問內(nèi)存?6) EmbeddedI

10、CE-RT 提供了哪些額外的調(diào)試功能?議程根本調(diào)試需求他需求什么樣的功能？ARM公司的調(diào)試和開發(fā)集成工具。 嵌入式核調(diào)試實(shí)現(xiàn)和利用JTAG的調(diào)試方案停頓方式和監(jiān)控方式嵌入式跟蹤整體化和利用ETMARM 開發(fā)板ETM的機(jī)制(嵌入式跟蹤宏單元)為什么需求實(shí)時(shí)跟蹤功能？ 實(shí)時(shí)系統(tǒng)不允許停頓！傳統(tǒng)的調(diào)試 (斷點(diǎn)和單步執(zhí)行) 不能滿足必需利用捕獲的實(shí)踐代碼運(yùn)轉(zhuǎn)來調(diào)試為什么不用其它的調(diào)試工具而用ETM?EmbeddedICE-RT為調(diào)試通訊通道提供了低的帶寬只適用于程序形狀信息外部的指令需求寫到通訊通道里獨(dú)立的處置器比嵌入式處置器容易調(diào)試一個(gè)獨(dú)立的處置器，或者:用外部的ICE單元替代處置器，或者用邏輯分析

11、儀探測(cè)處置器的信號(hào)當(dāng)用嵌入式ARM內(nèi)核時(shí)兩個(gè)都不能夠時(shí)怎樣辦??？16 bit wideRAM8 bit wideROM20 bit Address16 bit Data帶嵌入式處置器的典型ASICSerialPortsARMDataAddressDisplayControlTimer32 bit wideInternalMemoryExternalBusInterface問題沒有外部可見的片上ASIC 總線帶緩存的處置器 (例如, ARM920T) 帶有與設(shè)備內(nèi)部相連的核/緩存總線ICE 版本必需在全速系統(tǒng)速度下運(yùn)轉(zhuǎn)隨著處置器速度的添加，ICE越來越難同時(shí)必需提供ICE 工具 (例如，觸發(fā)器)

12、實(shí)時(shí)跟蹤需求確定的高帶寬的接口 需求地址總線，數(shù)據(jù)總線和控制信號(hào)對(duì)于 ARM7TDMI ，有80多個(gè) 引腳很多 ASICs 運(yùn)用一樣的處置器核ICE必需為每一個(gè) ASIC定做ARM 實(shí)時(shí)跟蹤嵌入式跟蹤單元 (ETM)實(shí)時(shí)指令跟蹤實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)訪問跟蹤包含 ICE功能 (觸發(fā)和過濾邏輯)MultiTrace 跟蹤端口分析器 (TPA)深度緩沖器捕獲跟蹤跟蹤調(diào)試工具經(jīng)過JTAG/Multi-ICE 配置ETM跟蹤從ETM/MultiTrace里接納緊縮的跟蹤數(shù)據(jù)利用拷貝原代碼映象來對(duì)ETM跟蹤5ARMcoreETMRAMROMTAPcontrollerTraceTrigger /Filter9,13,2

13、1 線 跟蹤接口5 線 JTAG 接口串口/以太網(wǎng)口并口運(yùn)轉(zhuǎn)跟蹤調(diào)試工具的主機(jī)(ADS的附件)ETM 構(gòu)造TRACECLK3 (ETM v1)4 (ETM v2)PIPESTAT 2:0 (ETM v1)PIPESTAT 3:0 (ETM v2)ARM Core到和來自ARM的數(shù)據(jù)可綜合的 ETM 塊n = 4, 8 or 16跟蹤端口(9, 13 or 21引腳)ETM 監(jiān)控器和簡(jiǎn)要的ARM 總線信號(hào)JTAG 接口Trigger & Filter LogicPipelineStatusGenerationTracePacketCapturenTRACEPKTn-1:0TRACESYNC (E

14、TMv1 only)FIFOTAP Controller5到ARM的控制來自ARM的控制來自ARM的地址確定的ETM-ARM 接口 (只在ETM v2)跟蹤端口闡明TRACECLK: 與處置器時(shí)鐘有一樣的頻率PIPESTAT (流水線形狀) 闡明:程序流能否有一個(gè)相關(guān)聯(lián)的TRACEPKTETM 形狀TRACEPKT (跟蹤包) 能夠包含以下一個(gè)或多個(gè)特征：數(shù)據(jù)地址數(shù)據(jù)值指令地址TRACESYNC (只在ETM v1有):用來在ETM和TPA之間進(jìn)展同步* 可以參考ETM規(guī)范得到更多的信息n = 4, 8 or 16跟蹤端口(9, 13 or 21 引腳)TRACECLKPIPESTAT 2:0

15、 (ETM v1)PIPESTAT 3:0 (ETM v2)TRACEPKTn-1:0TRACESYNC (ETMv1 only)指令跟蹤與指令跟蹤有關(guān)的跟蹤端口部分:PIPESTAT 闡明內(nèi)核的流水線形狀 (例如，一個(gè)指令能否被執(zhí)行)TRACEPKT 當(dāng)需求時(shí)，包含一個(gè)跳轉(zhuǎn)目的地址以上兩條和代碼映象相結(jié)合，就可以進(jìn)展調(diào)試了指令跟蹤可以被高度緊縮 典型地，一個(gè) 9-位的跟蹤端口可以處置只需指令的跟蹤ETM v1 最好的情形: 3位的跟蹤信息來跟蹤32位的代碼ETM v2 最好的情形: 4位的跟蹤信息來跟蹤64位的代碼可以用過濾和觸發(fā)器：只對(duì)內(nèi)存地址和/或區(qū)域進(jìn)展跟蹤只需在特定的ETM順序形狀，

16、計(jì)數(shù)器等才進(jìn)展跟蹤技術(shù)注解：TraceEnable (一個(gè) ETM 內(nèi)部信號(hào)) 可以激發(fā)指令跟蹤。它是由觸發(fā)器/過濾器事件和資源控制的。數(shù)據(jù)跟蹤與數(shù)據(jù)跟蹤有關(guān)的跟蹤端口部分:TRACEPKT 包含數(shù)據(jù)地址或數(shù)據(jù)值只需數(shù)據(jù)地址改動(dòng)的位被廣播 (目的是節(jié)省帶寬)每一次跟蹤運(yùn)轉(zhuǎn)都可以配置 ETM：數(shù)據(jù)地址或數(shù)據(jù)值或兩個(gè)都有讀或?qū)懟騼蓚€(gè)都有需求一個(gè)高的帶寬跟蹤一切數(shù)據(jù)(有程序相關(guān))一個(gè)帶有45個(gè)字節(jié)FIFO的13-位跟蹤端口可以跟蹤大部分?jǐn)?shù)據(jù)傳輸假設(shè)想跟蹤更多數(shù)據(jù)訪問那么需求一個(gè)21-位的跟蹤端口過濾器和觸發(fā)器對(duì)堅(jiān)持跟蹤數(shù)據(jù)的管理很重要假設(shè)在跟蹤信息里有一個(gè) FIFO 溢出標(biāo)志，那么就表示有部分的跟蹤

17、信息被丟掉引薦運(yùn)用可編程的過濾器和觸發(fā)邏輯技術(shù)注解：ViewData (一個(gè)ETM的內(nèi)部信號(hào)) 激發(fā)了數(shù)據(jù)跟蹤(假設(shè)TraceEnable是假時(shí)被忽略掉). 它是由觸發(fā)器/過濾事件和資源控制的。跟蹤例子0 x1010 MOV r0, #30 x1014 SUBS r0, r0, #10 x1018 BNE 0 x10140 x101C LDR r1, #0 x4000.0 x4000 0 x4321 dataIEIEIEr0=2IEIEIEINID.r0=1r0=00 x101C LDR r1, #0 x4000r1ID0 x1018 BNE 0 x10140 x1010 SUBS r0, r

18、0, #10 x1018 BNE 0 x10140 x1014 SUBS r0, r0, #10 x1018 BNE 0 x10140 x1014 SUBS r0, r0, #10 x1010 MOV r0, #3Corresponding InstructionnonenonenonenonenonenonenoneTRACEPKTbranch not takenINCommentPIPESTATr0=0IEdirect branch takenIEr0=1IEdirect branch takenIEr0=2IEr0=3IE 假設(shè)數(shù)據(jù)跟蹤是激活的(ViewData 被聲明了)根本指令和直接

19、跳轉(zhuǎn)的ETM跟蹤由PIPESTAT=IE 或 IN來解碼直接跳轉(zhuǎn)指令跟蹤局限調(diào)試器需求一個(gè)代碼的拷貝來做參考自動(dòng)修正代碼部分將不能和ETM一同任務(wù)調(diào)試器必需知道代碼映象的地址映射代碼必需在銜接時(shí)的地址執(zhí)行帶有固定代碼地址的虛擬內(nèi)存配置是可以的如今不支持動(dòng)態(tài)重定位代碼請(qǐng)留意“覆蓋 (例如：把代碼調(diào)入片上RAM)假設(shè)有很多代碼段運(yùn)轉(zhuǎn)在一樣的地址，跟蹤不能區(qū)分哪一部分在運(yùn)轉(zhuǎn)。這個(gè)例子里，跟蹤解壓是不能夠的。處理方法是給內(nèi)存區(qū)域命名 (見下一頁)重疊和命名硬件的命名將每一個(gè)段都映射到一樣的實(shí)踐存儲(chǔ)器上用不同的“別名銜接每一個(gè)重疊的段執(zhí)行PC值標(biāo)識(shí)了哪一個(gè)段在執(zhí)行AAAAAAABCBBBBABCCCCC

20、ABC外部ROM片上RAM(命名的)留意: 必需用命名的方法設(shè)計(jì)存儲(chǔ)器系統(tǒng)AAA16K 片上RAM016K32K48K64K16K RAMA13:0A14A15ARMDecoderA31:16SELIGNORED控制跟蹤ETM里的資源是可以被過濾和控制的：要跟蹤的指令要跟蹤的數(shù)據(jù)訪問外部跟蹤端口分析器的觸發(fā)ETM的資源由以下部分組成：8 個(gè)數(shù)據(jù)比較器8 對(duì)全范圍地址比較器16個(gè)地址解碼器4 個(gè)16-位計(jì)數(shù)器1 個(gè)3-形狀序列器對(duì)于ASIC: 最多 4用戶輸入，4個(gè)用戶輸出一個(gè)事件可以由任何兩個(gè)資源邏輯組成：例如“within address range 1 AND data value equ

21、als 0 xFFFFFFFF不同的ETM 實(shí)現(xiàn)有不同數(shù)量的觸發(fā)資源可以看技術(shù)文檔得到更詳細(xì)的資料哪一個(gè)ETM?根據(jù)他的ARM內(nèi)核來選擇 ETM7, ETM9, 或者 ETM10選擇小的，中等的或大的方式選擇跟蹤端口的寬度 (4/8/16)假設(shè)高的吞吐率數(shù)據(jù)跟蹤很重要的時(shí)候，可以選擇更寬的端口可以思索與其它引腳的多路復(fù)用技術(shù)例如GPIO)調(diào)試時(shí)可以運(yùn)用大的寬的，產(chǎn)品時(shí)可以運(yùn)用簡(jiǎn)單的，窄的ETM運(yùn)用ATPG 和插入掃描來對(duì)產(chǎn)品進(jìn)展測(cè)試ETM 提供了驗(yàn)證環(huán)境套件下一頁將總結(jié)配置和數(shù)據(jù)的大小ETM 配置4 / 8 /164 / 8 /164 / 8Port width4518 or 209 or 1

22、0FIFO Depth60k35k25kGate count大的中等的小的ETM v1 (ETM7,9)603015FIFO Depth4 / 8 /164 / 8 /164 / 8 /16Port width75k50k35kGate count大的中等的小的ETM v2 (ETM10)16848411682Addr Comparators大的中等的小的功能Range ComparatorsAddr DecodersCountersExt. Outputs124014820Data ComparatorsSequencers011Ext. Inputs244實(shí)現(xiàn)跟蹤 (1)一切需求的信號(hào)銜接

23、到ARM 核沒有緩存的內(nèi)核與地址/數(shù)據(jù)總線和控制信號(hào)相連有緩存的內(nèi)核輸出內(nèi)核信號(hào)到宏單元邊緣(例如： ARM920T 版本1)ASIC上提供跟蹤端口經(jīng)過基座上輸出的最高頻率是多少？ASIC上要支持多個(gè)ARM內(nèi)核嗎？思索跟蹤端口與別的引腳多路復(fù)用嗎？最終產(chǎn)品中去除以減少引腳數(shù)量嗎？ARM 跟蹤捕獲和JTAG的規(guī)范銜接器38-路的 AMP MICTOR 銜接器 (高密度)ARM7TDMIARM7TDMI-SARM720T rev3ARM7EJARM9TDMIARM9E-S/9EJ-SARM920T rev1/922TARM966E-SARM946E-SARM926EJ-SETM7ETM9ARM10

24、20EETM10實(shí)現(xiàn)跟蹤 (2)對(duì) ARM7 和 ARM9 內(nèi)核:CPU 時(shí)鐘應(yīng)該自在運(yùn)轉(zhuǎn) (利用 nWAIT, 而不是時(shí)鐘延伸), 但不是至關(guān)重要的FIFO FULL 信號(hào)可以被用來停頓處置器但是假設(shè)FIFO 滿了時(shí)，將影響實(shí)時(shí)性能ETM設(shè)計(jì)的目的不是低功耗在正常運(yùn)轉(zhuǎn)操作沒有跟蹤方式下，ETM不應(yīng)該被時(shí)鐘驅(qū)動(dòng)ETMCLKPWRDOWN(經(jīng)過JTAG控制)ARMCLKJTAG更多更詳細(xì)的信息請(qǐng)看：ETM 規(guī)范ETM7/9/10 技術(shù)參考手冊(cè) (TRMs)ETMEN跟蹤捕獲需求一個(gè)外部的跟蹤端口分析儀(TPA)來捕獲 ETM 的輸出TPAs 可以在觸發(fā)事件之前，發(fā)生時(shí)或之后來跟蹤TPAs 帶有很

25、深的跟蹤捕獲緩沖器TPA 的緩沖器經(jīng)過很高速度的上行銜接通常是以太網(wǎng)來把數(shù)據(jù)前往給主機(jī) PC當(dāng)前可選擇的TPA :Multi-Trace*Agilent 邏輯分析儀 (需求 Multi-ICE 或者 Agilent JTAG 探測(cè)器)Agilent ARM(E5904B)的跟蹤端口分析儀 tm.agilent/Tektronix 邏輯分析儀*tek/* 需求 Multi-ICE 2.0 或 更新的Lauterbach 也提供跟蹤工具、仿真器、調(diào)試器lauterbach/ARM MultiTrace與 Multi-ICE (2.0+)銜接一同任務(wù)經(jīng)過以太網(wǎng)跟蹤，經(jīng)過JTAG口控制運(yùn)轉(zhuǎn)支持 9, 13 和 21 引腳的跟蹤端口，頻率可高達(dá) 200 MHz1.0V - 3.3V目的電壓支持將跟蹤時(shí)鐘速率降低一半，在上升和下降沿捕獲數(shù)據(jù)也可以從第三方那獲得跟蹤分析儀方案訪問： armMultiICEPCTargetBoardJTAGMultiTraceLAN跟蹤調(diào)試工具概略ADS 1.1/1.2- TDT 1.1.1 作為附加工具加到 AXD里有額外的用戶接口功能來支持跟蹤經(jīng)過JTAG配置 ETM搜集跟蹤信息解碼跟蹤信息跟蹤配置ETM 存