基于JTAG的ARM芯片系統(tǒng)調(diào)試

　　EmbeddedICE提供的斷點及觀察點將使處理器偏離正常執(zhí)行序列，破壞了軟件的實時行為，它不能完成實時操作調(diào)試功能。ARM結(jié)構(gòu)的處理器采用嵌入式跟蹤宏單元ETM很好的解決了系統(tǒng)實時調(diào)試的問題。

　　4.1 硬件電路

　　EmbeddedICE單元支持?jǐn)帱c和觀察點功能并提供主機和目標(biāo)軟件的通信通道。ETM單元[5]壓縮處理器接口信息并通過跟蹤端口送到片外。這兩個單元都由JTAG端口控制。SoC外部的EmbeddedICE控制器用于將主機系統(tǒng)連接到JTAG端口，跟蹤端口分析器使主機系統(tǒng)與跟蹤端口對接。主機通過一個網(wǎng)絡(luò)可以與跟蹤端口分析器和EmbeddedICE二者連接。

　　4.2 實現(xiàn)原理

　　由調(diào)試軟件配置并通過標(biāo)準(zhǔn)JTAG接口傳輸?shù)紼TM上。在程序執(zhí)行時ETM可以通過產(chǎn)生對處理器地址、數(shù)據(jù)及控制總線活動的追蹤(Trace)來獲得處理器的全速操作情況。在實時仿真時外設(shè)和中斷程序依然能夠繼續(xù)運行。用戶控制斷點和觀察點的設(shè)置并可以配置各種跟蹤功能。跟蹤觸發(fā)條件可以指定，跟蹤采集可以在觸發(fā)之前、之后或以觸發(fā)為中心可以選擇跟蹤是否包括數(shù)據(jù)訪問。跟蹤采集可以是數(shù)據(jù)訪問的地址、數(shù)據(jù)本身，也可以是兩者兼有。

　　ETM是使用軟件通過JTAG端口進行配置的，所使用的軟件是ARM軟件開發(fā)工具的一個擴展。跟蹤數(shù)據(jù)從跟蹤端口分析儀下載并解壓，最終反鏈接到源代碼。

　　5 應(yīng)用實例

　　下面以S3CEV40開發(fā)板[4]為例，介紹ARM調(diào)試結(jié)構(gòu)應(yīng)用。S3CEV40采用的CPU為Samsung公司的S3C44B0X，是國內(nèi)應(yīng)用廣泛的基于ARM7TDMI內(nèi)核的SoC。其調(diào)試系統(tǒng)的硬件結(jié)構(gòu)如圖2：

　　計算機的并行口和Embest PowerICE for ARM仿真器的DB25接口通過標(biāo)準(zhǔn)的DB25公、母轉(zhuǎn)換電纜連接。Embest PowerICE for ARM仿真器通過一個的IDC頭的直通電纜(1-1， 2-2，… 20-20)與目標(biāo)板的JTAG接口相連接。20芯的Embest PowerICE for ARM仿真器接口的定義如圖3所示：

　　S3CEV40所用到的調(diào)試軟件為EmbestIDE集成開發(fā)環(huán)境，它提供源碼級調(diào)試，提供了圖形和命令行兩種調(diào)試方式，可進行斷點設(shè)置、單步執(zhí)行、異常處理，可查看修改內(nèi)存、寄存器、變量等，可查看函數(shù)棧，可進行反匯編等。它為用戶提供2種調(diào)試方法：

　　脫機調(diào)試：Embest IDE for ARM帶ARM指令集模擬器，用戶能在PC上調(diào)試ARM應(yīng)用軟件。

　　下載調(diào)試：Embest IDE將程序通過仿真器下載到開發(fā)板，直接進行調(diào)試。

　　Embest IDE的調(diào)試功能包括：斷點功能;程序的單步執(zhí)行;變量監(jiān)視功能，隨程序運行同步更新變量，變量值即時修改;寄存器即時查看與修改;存儲器查看與修改，存儲器內(nèi)容顯示格式定制;堆棧顯示;同時提供圖形界面操作和命令行操作方式;支持被調(diào)試代碼的多種顯示模式，能以源碼、匯編、混合等形式來顯示程序;具有與MS Visual Studio類似的調(diào)試菜單功能：Go，Stop，Reset，Step into，Run to Cursor等;程序的上載和下載。

　　6 結(jié)束語

　　本文介紹了32位ARM嵌入式處理器的調(diào)試技術(shù)。在JTAG邊界掃描技術(shù)的基礎(chǔ)上介紹了ARM的EmbeddedICE及嵌入式跟蹤并在此基礎(chǔ)上介紹了一個系統(tǒng)調(diào)試實例。嵌入式調(diào)試技術(shù)是嵌入式軟硬件開發(fā)中必要的一環(huán)，掌握了它能在開發(fā)中起到事半功倍的作用。

　　嵌入式技術(shù)正在日新月異的發(fā)展著，嵌入式調(diào)試技術(shù)也不是一成不變的，它必將隨著高速、低功耗Soc的發(fā)展而進步。