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调试嵌入式处理器的几种常用方法

发布时间:2008/8/14 0:00:00 访问次数:469

  在任何产品设计过程中,设计人员通常要将相当长的一部分时间,用于系统的集成性和软硬件调试。在引擎管理、硬盘控制和调制解调器之类的实时系统中尤其如此。

  嵌入式系统中,由于微处理器嵌于asic或用户芯片的内部,系统调试变得更加困难,因为通常对处理器总线和信号的接入都是有限制的。在多处理器系统中(如硬盘驱动器、寻呼机、手机中常见的控制器-dsp体系结构)更是如此。

  本文简要回顾了几种调试处理器系统的常见方法,并介绍了arm公司新开发的调试方法,即通过使用电路内仿真器(in circuit emulators)、监控程序(monitor programs) 和逻辑分析仪(logic analysers)解决存在的问题。

电路内仿真器(in circuit emulators,即 ice)

  ice由实时探测、实时追踪和记忆仿真组成,所有这些集成在一个统一的用户界面上。这能为软件工程师提供一个硬件保护层。此外,ice不需要周围系统全部正常工作后才能调试,因而在软件开发和硬件开发之间提供了一定程度上的平衡,有利于缩短产品上市时间。

标准ice存在的问题

  ● ice的众多接点会影响目标系统的正常时序,从而降低其最快速度;

  ● ice的存在使得处理器的更换牵涉到非常复杂的接点,更换处理器同时会改变原来的电气特性,这样就意味着有可能产生很多不可预知的问题; 

  ● ice的发布要落后于处理器,通常在一个新的处理器出台后的6-9个月的时间才会有与其配合的ice;

  ● 一个深度嵌入的cpu需要很多的引脚才能将内部信号传递到ice;

  ● 考虑到ice所需要的资源,有些处理器的用户变量可能不被ice所支持;

  ● ice的成本可能十分昂贵。

调试监控程序(debug monitors)

  在目标系统中安装调试监控程序是ice外的另一个选择,它能为用户提供测试和调试软件所需的许多功能,例如设定断点、从目标存储器中上载数据以及下载应用程序等。

  这种方法的优势在于开发的软件可以在同一个处理器上运行,并且能将硬件与最终系统进行整合。而且debug monitor价格低廉,能帮助节约系统开发成本。另一方面,目标系统的rom中必须存有一个监控程序,这是一个很大的问题,因为它必须从最终产品中撤除,否则就会增加额外的开销。

  另外,运行调试程序的主机和目标之间还需要一个通信通道。通常目标系统使用uart来实现。uart的驱动程序应在监控程序之前完成与目标系统结合的移植工作。

  监控程序的代码也必须根据具体的目标系统进行移植,这意味着在系统硬件中,应保证主要的部分在监控程序启动之前能够正常工作。

逻辑分析仪

  逻辑分析仪的调试功能并不十分完备,因而常常作为以上两种调试方法的有效补充使用。这是由于逻辑分析仪只能提供一个代码执行过程的回顾。用户无法改变变量或跳转至程序的其他位置,所以,在没有重新编译的情况下, “假设分析”测试无法进行。除此之外,许多逻辑分析仪只配置了一个定容量的存储器,因此每次运行的追踪量是受到限制的。

arm的嵌入式ice(embeddedice)解决方案

  arm在支持这些传统调试工具的基础上,开发了全新的调试方案,希望解决传统工具无力解决的问题。为了简化调试过程,这种新的解决方案并没有限定于某一硬件或软件开发,而是一种面向系统调试的整体性方案。

embeddedice结构体系包括:

  ● 一个与embeddedice兼容的arm核(如:arm7di),带有边界扫描接口和调试功能增强;

  ● 一个外部embeddedice接口盒,连接开发主机和arm内核;

  ● arm sdt2.01主机软件开发和调试工具。

   embeddedice是一个面向arm微处理器的jtag的调试通道。它为arm 的windows工具包和嵌于asic中的arm微处理器提供一个接口。

  embeddedice具有诸多ice功能,例如实时寻址、断点、单步、对arm cpu的完全控制、对asic系统其余部分的访问,以及对主机显示器外设的访问、键盘输入和磁盘存储。后三者保证了开发人员能够从目标向主机发送调试信息,并显示在主机屏幕上。

arm embeddedice解决方案的优势在于:

  ● 无需ice 接点或串行接口等目标资源或特殊硬件。在目标系统中无需专门用于调试的ram、rom和特殊软件(因此,目标系统中的软件不必修改,可直接与arm embeddedice体系兼容);

  ● 边界扫描引脚可复用,不用增加引脚数量;

  ● 成本低廉,不需要专门的ice芯片;

  ● 可以在系统最高速度下进行调试;

  ● 完全的主机系统访问,包括屏幕、键盘、目标存储等;

  ● 无需移动处理器 。这解决了许多问题,例如昂贵的接点、性能不稳定和电路电气特性的改变等等;

  ● 调试无需另外的通信通道;

  ● 与任何嵌入式arm系统兼容;

  在任何产品设计过程中,设计人员通常要将相当长的一部分时间,用于系统的集成性和软硬件调试。在引擎管理、硬盘控制和调制解调器之类的实时系统中尤其如此。

  嵌入式系统中,由于微处理器嵌于asic或用户芯片的内部,系统调试变得更加困难,因为通常对处理器总线和信号的接入都是有限制的。在多处理器系统中(如硬盘驱动器、寻呼机、手机中常见的控制器-dsp体系结构)更是如此。

  本文简要回顾了几种调试处理器系统的常见方法,并介绍了arm公司新开发的调试方法,即通过使用电路内仿真器(in circuit emulators)、监控程序(monitor programs) 和逻辑分析仪(logic analysers)解决存在的问题。

电路内仿真器(in circuit emulators,即 ice)

  ice由实时探测、实时追踪和记忆仿真组成,所有这些集成在一个统一的用户界面上。这能为软件工程师提供一个硬件保护层。此外,ice不需要周围系统全部正常工作后才能调试,因而在软件开发和硬件开发之间提供了一定程度上的平衡,有利于缩短产品上市时间。

标准ice存在的问题

  ● ice的众多接点会影响目标系统的正常时序,从而降低其最快速度;

  ● ice的存在使得处理器的更换牵涉到非常复杂的接点,更换处理器同时会改变原来的电气特性,这样就意味着有可能产生很多不可预知的问题; 

  ● ice的发布要落后于处理器,通常在一个新的处理器出台后的6-9个月的时间才会有与其配合的ice;

  ● 一个深度嵌入的cpu需要很多的引脚才能将内部信号传递到ice;

  ● 考虑到ice所需要的资源,有些处理器的用户变量可能不被ice所支持;

  ● ice的成本可能十分昂贵。

调试监控程序(debug monitors)

  在目标系统中安装调试监控程序是ice外的另一个选择,它能为用户提供测试和调试软件所需的许多功能,例如设定断点、从目标存储器中上载数据以及下载应用程序等。

  这种方法的优势在于开发的软件可以在同一个处理器上运行,并且能将硬件与最终系统进行整合。而且debug monitor价格低廉,能帮助节约系统开发成本。另一方面,目标系统的rom中必须存有一个监控程序,这是一个很大的问题,因为它必须从最终产品中撤除,否则就会增加额外的开销。

  另外,运行调试程序的主机和目标之间还需要一个通信通道。通常目标系统使用uart来实现。uart的驱动程序应在监控程序之前完成与目标系统结合的移植工作。

  监控程序的代码也必须根据具体的目标系统进行移植,这意味着在系统硬件中,应保证主要的部分在监控程序启动之前能够正常工作。

逻辑分析仪

  逻辑分析仪的调试功能并不十分完备,因而常常作为以上两种调试方法的有效补充使用。这是由于逻辑分析仪只能提供一个代码执行过程的回顾。用户无法改变变量或跳转至程序的其他位置,所以,在没有重新编译的情况下, “假设分析”测试无法进行。除此之外,许多逻辑分析仪只配置了一个定容量的存储器,因此每次运行的追踪量是受到限制的。

arm的嵌入式ice(embeddedice)解决方案

  arm在支持这些传统调试工具的基础上,开发了全新的调试方案,希望解决传统工具无力解决的问题。为了简化调试过程,这种新的解决方案并没有限定于某一硬件或软件开发,而是一种面向系统调试的整体性方案。

embeddedice结构体系包括:

  ● 一个与embeddedice兼容的arm核(如:arm7di),带有边界扫描接口和调试功能增强;

  ● 一个外部embeddedice接口盒,连接开发主机和arm内核;

  ● arm sdt2.01主机软件开发和调试工具。

   embeddedice是一个面向arm微处理器的jtag的调试通道。它为arm 的windows工具包和嵌于asic中的arm微处理器提供一个接口。

  embeddedice具有诸多ice功能,例如实时寻址、断点、单步、对arm cpu的完全控制、对asic系统其余部分的访问,以及对主机显示器外设的访问、键盘输入和磁盘存储。后三者保证了开发人员能够从目标向主机发送调试信息,并显示在主机屏幕上。

arm embeddedice解决方案的优势在于:

  ● 无需ice 接点或串行接口等目标资源或特殊硬件。在目标系统中无需专门用于调试的ram、rom和特殊软件(因此,目标系统中的软件不必修改,可直接与arm embeddedice体系兼容);

  ● 边界扫描引脚可复用,不用增加引脚数量;

  ● 成本低廉,不需要专门的ice芯片;

  ● 可以在系统最高速度下进行调试;

  ● 完全的主机系统访问,包括屏幕、键盘、目标存储等;

  ● 无需移动处理器 。这解决了许多问题,例如昂贵的接点、性能不稳定和电路电气特性的改变等等;

  ● 调试无需另外的通信通道;

  ● 与任何嵌入式arm系统兼容;

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