嵌入式開發(fā)工具發(fā)展趨勢

2 基于Eclipse平臺的開發(fā)工具
2001年11月IBM將新一代開發(fā)工具項目Eclipse開源，并建立了Eclipse社區(qū)。Eclipse是替代IBM VisualAge for Java的下一代IDE開發(fā)環(huán)境，但其目標(biāo)不僅是成為專門開發(fā)Java程序的IDE環(huán)境，而是用戶可以根據(jù)Eclipse的體系結(jié)構(gòu)，通過開發(fā)插件，擴(kuò)展到任何語言的開發(fā)，甚至成為圖片繪制的工具。
Eclipse最有魅力的地方就是其插件體系結(jié)構(gòu)。E―clipse平臺類似PC機(jī)的主板，插件類似于PC機(jī)的擴(kuò)展卡。由于Eclipse這種開發(fā)的積木式體系結(jié)構(gòu)，使其發(fā)展得非常迅猛。很多行業(yè)軟件提供商，例如IBM、Intel、Sybase、Borland、BEA、WindRiver等公司都成為了Eclipse會員；Eclipse下載量已經(jīng)超過3 000萬人次，遍布120個國家；50個著名IT企業(yè)已經(jīng)提供了超過600個各種插件，有了C、Ja―va、COBOL、Perl、Python、XML等語言開發(fā)插件，還有建模、數(shù)據(jù)庫、GUI等開發(fā)插件，甚至圖形編輯的插件；在J2EE開發(fā)方面，Eclipse更是以90％的速度增長。
嵌入式系統(tǒng)開發(fā)往往需要多種工具配合，如果采用Eclipse平臺，各種工具都以插件的方式出現(xiàn)，則開發(fā)人員非常容易定制自己的開發(fā)工具集。從編輯、建模、編譯、仿真、調(diào)試、測試工具到操作系統(tǒng)定制、版本管理、項目管理工具都可以無縫集成，構(gòu)建成一個界面風(fēng)格完全統(tǒng)一的開發(fā)工具集合。
目前，嵌入式工具提供商已經(jīng)開始提供大量的嵌入式開發(fā)Eclipse插件。例如，ARM公司的RVDS 3．2模塊就有很大部分是Eclipse插件；MIPS公司的開發(fā)環(huán)境Sourecery G++基于GNU工具鏈和Eclipse IDE；WindRiver公司的WindRiver Workbench 2．O則完全基于E―clipse平臺，該IDE同時支持VxWorks、Linux和其他專用操作系統(tǒng)；很多芯片廠商例如ADl、TI、Xilinx等公司都開始提供各種針對自已芯片的Eclipse插件工具；著名的CPLD／FPGA開發(fā)工具商Altera推出的Nios II IDE也是基于Eclipse平臺的；而Nokia也推出了稱為Nokia Widget的Eclipse插件，用于開發(fā)Nokia手機(jī)上的應(yīng)用程序。另外，國內(nèi)嵌入式工具公司Embest也推出了完全基于Eclipse的ADl處理器開發(fā)工具BDT。總之，在整個嵌入式系統(tǒng)開發(fā)的領(lǐng)域中，從硬件FPGA的設(shè)計工具到軟件的編譯工具、應(yīng)用層開發(fā)工具已經(jīng)都有了相應(yīng)的Eclipse插件，而且這一趨勢正在迅猛擴(kuò)展。預(yù)計，在未來的2～3年內(nèi)中國的嵌入式開發(fā)工程師也將開始普遍使用基于Eclipse平臺的開發(fā)工具，定制適合自身的開發(fā)工具，進(jìn)行更加復(fù)雜的嵌入式系統(tǒng)開發(fā)。

3 CoreSight調(diào)試體系結(jié)構(gòu)
2004年ARM公司推出了一種新的調(diào)試體系結(jié)構(gòu)CoreSight，以獲得更為強(qiáng)大的調(diào)試能力。CoreSight體系結(jié)構(gòu)支持多核系統(tǒng)的調(diào)試，能對全系統(tǒng)進(jìn)行高帶寬的實(shí)時跟蹤，包括對系統(tǒng)總線的跟蹤與監(jiān)視。CoreSight體系結(jié)構(gòu)非常靈活，其中各個部件可以根據(jù)處理器廠商的需要進(jìn)行組合。圖1是一個典型的CoreSight調(diào)試結(jié)構(gòu)，其組成部分很多，主要分為4類。
(1)控制訪問部件
用于配置和控制跟蹤數(shù)據(jù)流的產(chǎn)生、獲取跟蹤數(shù)據(jù)流，但不產(chǎn)生也不處理跟蹤數(shù)據(jù)流，典型的有：
①DAP(Debug Access Port)，可以實(shí)時訪問AMBA總線上的系統(tǒng)內(nèi)存、外設(shè)寄存器，以及所有調(diào)試配置寄存器，而無需掛起系統(tǒng)；
②ECT(Embedded CrOSS Trigger)，包含CTI(CrossTrigger Interface)和CTM(Cross Trigger Matrix)，為ETM(Embedded Trace Macrocell)提供一個接口，用于將一個處理器的調(diào)試事件傳遞到另一個處理器。
(2)源部件
用于產(chǎn)生向ATB(AMBA Trace Bus)發(fā)送的跟蹤數(shù)據(jù)，典型的有：
①HTM(AHB Trace Maerocell)，用于獲取AHB總線跟蹤信息，包括總線的層次、存儲結(jié)構(gòu)、時序、數(shù)據(jù)流和控制流等；
②ETM(Embedded Trace Macrocell)，用于獲取處理器核的跟蹤信息；
③ITM(Instrumentation Trace Macrocell)，是一個由軟件驅(qū)動跟蹤源，其輸出的跟蹤信息可以由軟件設(shè)置，包括Printf類型的調(diào)試信息、操作系統(tǒng)以及應(yīng)用程序的事件信息等。
(3)連接部件
用于實(shí)現(xiàn)跟蹤數(shù)據(jù)的連接、觸發(fā)和傳輸，典型的有：
①ATB 1：1 bridge，具有2個ATB接口，用于傳遞跟蹤源發(fā)出的控制信號；
②Replicator，可以讓來自同一跟蹤源的數(shù)據(jù)同時寫到2個不同的匯集點(diǎn)去；
③Trace Funnel，用于將多個跟蹤數(shù)據(jù)流組合起來，在ATB總線上傳輸。
(4)匯集點(diǎn)
是芯片上跟蹤數(shù)據(jù)的終點(diǎn)，典型的有：
①TPIU(Trace Port Interface Unit)，將片內(nèi)各種跟蹤源獲取的信息按照TPIU幀的格式進(jìn)行組裝，然后通過Trace Port傳送到片外；
②ETB(Embedded Trace Buffer)，一個32位的RAM，作為片內(nèi)跟蹤信息緩沖區(qū)；
③SWO(Serial wire Output)，類似TPIU，但僅輸出ITM單元的跟蹤信息，只需要一個引腳來實(shí)現(xiàn)。
對于帶有CoreSight調(diào)試體系結(jié)構(gòu)的處理器，工程師可以實(shí)現(xiàn)實(shí)時調(diào)試，當(dāng)應(yīng)用程序在處理器上全速運(yùn)行時，可以透明地觀察并記錄處理器中的各種事件，包括內(nèi)存單元讀寫、中斷異常的發(fā)生與處理、操作系統(tǒng)任務(wù)之間的觸發(fā)關(guān)系與運(yùn)行過程等等。這一新的調(diào)試體系結(jié)構(gòu)將嵌入式系統(tǒng)調(diào)試從黑盒變成了白盒，使工程師有能力應(yīng)付更復(fù)雜系統(tǒng)的設(shè)計與調(diào)試。
使用Trace Port接口進(jìn)行調(diào)試還需要專用的跟蹤器(Tracer)。如圖2所示，ARM公司的開發(fā)工具RVDS中RVT(RealView Tracer)就是這種跟蹤器，其價格較為昂貴，因此RVDS更適合SoC的設(shè)計和開發(fā)。如圖3所示，為了提供廉價的實(shí)時調(diào)試工具，ARM公司在其針對MCU的開發(fā)工具RealView MDK中，增加了圖l中的SWO接口完成實(shí)時跟蹤的功能；使用仿真器ULINK 2的JTAG接口中的2根引腳作為SWO接口，可以對Correx―M3處理器實(shí)時調(diào)試分析，能從ITM單元中實(shí)時獲取內(nèi)存單元讀寫信息、Printf打印信息、操作系統(tǒng)任務(wù)信息等。