說(shuō)說(shuō)嵌入式調(diào)試方式

對(duì)嵌入式軟件的開(kāi)發(fā)，講解的教程、教材都比較多，但這些都還只是在理論上進(jìn)行說(shuō)明，并且，對(duì)開(kāi)發(fā)環(huán)境、仿真器的作用對(duì)于一個(gè)嵌入式開(kāi)發(fā)的門(mén)外漢來(lái)講都是非常復(fù)雜的知識(shí)，這里就將我所總結(jié)出來(lái)的嵌入式開(kāi)發(fā)過(guò)程的相關(guān)概念進(jìn)行一下解釋?zhuān)饕菍?duì)ARM嵌入式中關(guān)于片內(nèi)flash,片外flash,片內(nèi)RAM,片外RAM的相關(guān)調(diào)試工作進(jìn)行一下詳細(xì)的說(shuō)明。

我所獲取的知識(shí)的實(shí)踐環(huán)境還是老樣子：IAR+JLINK V7.0，這套環(huán)境說(shuō)明一下：IAR是一套非常成熟的嵌入式開(kāi)發(fā)環(huán)境，之所以選擇它，是因?yàn)槿腴T(mén)時(shí)的項(xiàng)目就是拿他做的，當(dāng)時(shí)用的是LM1138 是M3的ARM核。

作為一個(gè)嵌入式的門(mén)外漢辛辛苦苦的詳細(xì)了解了IAR環(huán)境的一個(gè)調(diào)試過(guò)程，然后就產(chǎn)生了惰性，哈哈，懶得用別的開(kāi)發(fā)環(huán)境了。其實(shí)就是這樣的，做軟件開(kāi)發(fā)的，尤其是嵌入式軟件開(kāi)發(fā)，你用什么開(kāi)發(fā)工具其實(shí)都是一樣的，幾種開(kāi)發(fā)工具ADS,IAR,MDK其實(shí)都是各有優(yōu)缺點(diǎn)的，我感覺(jué)IAR的環(huán)境下官方例程較多，如果采用比較常見(jiàn)的MCU的話，基本在里面都能找到相應(yīng)的例程的;并且IAR是在不斷更新的，目前的最新版本已經(jīng)到了5.4.1了，相對(duì)非常成熟，對(duì)各種新的核心支持非常及時(shí);ADS是早期對(duì)ARM開(kāi)發(fā)支持的最好的環(huán)境之一，兼容所有ARM指令集、偽指令集，應(yīng)該可以說(shuō)是標(biāo)準(zhǔn)的開(kāi)發(fā)環(huán)境了，但ADS環(huán)境永遠(yuǎn)停留在了1.2版本上，對(duì)新ARM核的支持已經(jīng)無(wú)從談起，它在設(shè)計(jì)上比較優(yōu)越的就是將軟件調(diào)試AXD與編輯ADS是分開(kāi)兩個(gè)程序的，我們可以使用ASD對(duì)非ADS開(kāi)發(fā)的bin程序進(jìn)行調(diào)試，算是比較方便的，網(wǎng)上的資源相對(duì)來(lái)講也是比較多的，如果是嵌入式愛(ài)好者使用ADS作為開(kāi)發(fā)環(huán)境還是相當(dāng)不錯(cuò)的。MDK沒(méi)有用過(guò)，不太清楚，不過(guò)MDK是ARM在放棄ADS環(huán)境支持后選擇的第二個(gè)官方編譯環(huán)境，對(duì)新內(nèi)核的支持也是非常迅速的?？偟恼f(shuō)來(lái)，做嵌入式軟件開(kāi)發(fā)，選用哪一中開(kāi)發(fā)環(huán)境其實(shí)都是沒(méi)有什么關(guān)系的，從開(kāi)發(fā)上來(lái)講，他們的主要區(qū)別主要還是集中在匯編指令不同、程序入口函數(shù)名不同等等，這些非常細(xì)節(jié)上的東西，對(duì)程序主體所使用的C語(yǔ)言是完全相同的。這些開(kāi)發(fā)環(huán)境在網(wǎng)上都有相應(yīng)的破解版，如果是個(gè)人作為學(xué)習(xí)之用選擇哪一個(gè)都是無(wú)所謂的。

作為仿真器來(lái)講，JLINK我認(rèn)為是非常值得推薦的，主要原因還是JLINK破解的非常完善，隨便在淘寶上一搜就有一堆，現(xiàn)在的價(jià)錢(qián)又非常的便宜，一般在80塊左右使用起來(lái)就沒(méi)有問(wèn)題了，與正版的JLINK在功能上現(xiàn)在已經(jīng)沒(méi)有什么區(qū)別了。JLINK支持幾乎所有片內(nèi)flash燒錄，以及大部分的Norflash的燒錄。但JLINK不支持直接的NANK flash的燒錄。而目前對(duì)產(chǎn)品開(kāi)發(fā)來(lái)說(shuō)所使用的仿真器如ZLG的AK100來(lái)說(shuō)是支持NAND flash的直接燒錄的。并且在IAR下不論使用JLINK方式還是RDI的調(diào)試方式，都是不能使用JLINK的Norflash燒錄程序的，只能使用片內(nèi)flash的燒錄算法。

好啦，上面的工具說(shuō)明就說(shuō)到這里;下面主要說(shuō)一下關(guān)于IAR環(huán)境調(diào)試的主要方式。在嵌入式開(kāi)發(fā)中，由于對(duì)flash芯片的燒錄速度較慢，讀取flash芯片的速度也非常慢，而調(diào)試的時(shí)候需要頻繁修改程序，對(duì)程序的讀取、寫(xiě)入速度對(duì)開(kāi)發(fā)速度影響很大。因此對(duì)調(diào)試來(lái)說(shuō)，一般講程序直接燒入片內(nèi)ram或者是片外的ram中運(yùn)行的，這樣調(diào)試速度極快。這在IAR中是通過(guò)在linker中所設(shè)置的icf文件所實(shí)現(xiàn)的，在調(diào)試時(shí)，我們一般講icf中RAM ROM都設(shè)置為片內(nèi)ram的地址范圍，這樣程序在鏈接時(shí)所使用的地址范圍都在片內(nèi)ram中，IAR調(diào)試時(shí)將程序鏡像放于片內(nèi)RAM中，跳轉(zhuǎn)到入口程序__iar_start就可以對(duì)程序進(jìn)行調(diào)試了。但有時(shí)片內(nèi)RAM空間并不夠使用，我們需要使用片外的RAM，但是我們需要知道，使用片外RAM的話我們需要首先設(shè)置CPU內(nèi)相應(yīng)的存儲(chǔ)器管理寄存器，告訴CPU如何訪問(wèn)片外RAM(主要有片外RAM 地址、大小、位寬、時(shí)序等)這部分工作是需要在程序?qū)懭肫釸AM之前就完成的，所以將這部分指令實(shí)現(xiàn)為IAR下的linker設(shè)置中的mac文件，在該文件中完成對(duì)CPU相關(guān)寄存器的設(shè)置后，IAR通過(guò)仿真器向片外RAM寫(xiě)入數(shù)據(jù)。這里需要說(shuō)明一個(gè)問(wèn)題就是異常向量的訪問(wèn)，我們?cè)谄瑑?nèi)或者片外RAM中調(diào)試程序的時(shí)候，是不能夠運(yùn)行正常的異常向量的，我們知道異常向量表是在地址空間0x000000的位置的，一般是flash空間，(不經(jīng)過(guò)Remap,MMU的修改，關(guān)于Remap,MMU在這里就不進(jìn)行展開(kāi)說(shuō)明了，改日再討論)而我們的程序都是寫(xiě)入RAM地址空間的，這就導(dǎo)致我們的程序如果進(jìn)入異常狀態(tài)那就肯定會(huì)跑飛，就是說(shuō)程序跳轉(zhuǎn)到異常處理函數(shù)，而異常處理函數(shù)又指向一個(gè)不存在的函數(shù)地址，這樣就非常不方便調(diào)試異常狀態(tài)了。

再說(shuō)一下關(guān)于片內(nèi)flash，片外flash的調(diào)試方法,首先，我們要明確，只要是flash不管是NAND，還是Norflash，對(duì)flash芯片的訪問(wèn)都是需要驅(qū)動(dòng)程序的，這是嵌入式初學(xué)者經(jīng)常糊涂的地方，對(duì)Norflash來(lái)說(shuō)，它的地址線、數(shù)據(jù)線連接與片外SRAM,SDRAM其實(shí)是差不多的，為什么對(duì)SRAM,SDRAM我們只需要在mac文件中設(shè)置寄存器，而flash確一定要使用驅(qū)動(dòng)程序那，這里，主要是對(duì)RAM的訪問(wèn)，我們只需要設(shè)置地址、大小、位寬、時(shí)序就可以訪問(wèn)了，而對(duì)flash來(lái)說(shuō)，我們?cè)谙蚱渲袑?xiě)入或者讀出數(shù)據(jù)，我們首先要向flash芯片內(nèi)相應(yīng)的寄存器寫(xiě)入命令才能都完成后續(xù)的讀取、寫(xiě)入、設(shè)置的操作，這就是flash芯片驅(qū)動(dòng)程序的作用?？赡苡腥税l(fā)現(xiàn)，IAR下對(duì)片內(nèi)flash并沒(méi)有設(shè)置flash驅(qū)動(dòng)程序啊，其實(shí)這部分在我們?cè)O(shè)置工程中使用的DEVICE名稱(chēng)時(shí)就自動(dòng)設(shè)置好啦，如我們使用LM1138的芯片，IAR在將程序?qū)懭肫瑑?nèi)flash時(shí)，自動(dòng)調(diào)用LM1138的flash驅(qū)動(dòng)函數(shù)向flash中寫(xiě)入程序。這樣片外flash又該如何操作那，這里就要說(shuō)一下啦，只要是flash就必須要有驅(qū)動(dòng)，對(duì)flash芯片的燒錄過(guò)程就是首先，IAR在芯片的片內(nèi)RAM中運(yùn)行flash驅(qū)動(dòng)程序，將程序燒錄入片內(nèi)或者片外的flash芯片中。片內(nèi)非flash驅(qū)動(dòng)IAR已經(jīng)自動(dòng)設(shè)置好啦，片外的flash就需要我們來(lái)寫(xiě)驅(qū)動(dòng)了，這里就有兩種方式來(lái)調(diào)用驅(qū)動(dòng)了，一個(gè)是在IAR下編譯根據(jù)flash芯片的數(shù)據(jù)手冊(cè)編寫(xiě)驅(qū)動(dòng)，然后通過(guò)IAR的flashloader調(diào)用編譯好的驅(qū)動(dòng)程序，片外flash芯片寫(xiě)入數(shù)據(jù)。還有就是功能比較全面的仿真器，可以直接在設(shè)置時(shí)指定片外flash芯片驅(qū)動(dòng)程序，IAR通過(guò)相應(yīng)的調(diào)試接口支持相關(guān)的仿真器的在線調(diào)試。使用JLINK的話只能通過(guò)在IAR下編寫(xiě)片外flash芯片驅(qū)動(dòng)的方式開(kāi)實(shí)現(xiàn)對(duì)片外flash芯片讀寫(xiě)的需要。

最后說(shuō)一下程序鏈接與程序燒錄的關(guān)系，在程序鏈接時(shí)指定ROM,RAM地址的范圍，ROM,RAM其實(shí)就相當(dāng)于程序燒錄地址，也就是說(shuō)，設(shè)置鏈接器地址時(shí)需要對(duì)應(yīng)芯片數(shù)據(jù)手冊(cè)、開(kāi)發(fā)板的地址空間范圍等，設(shè)計(jì)好程序運(yùn)行地址空間，設(shè)置鏈接地址。