GDB RSP協(xié)議與USB通信在嵌入式調(diào)試系統(tǒng)中的應(yīng)用

EZ-USB FX2的前身是EZ-USB,其芯片固件也是存儲(chǔ)在主機(jī)上而不是芯片內(nèi)部，顯著特點(diǎn)是代碼容易升級(jí)。芯片結(jié)構(gòu)也與EZ-USB類似，主要包括USB2.0收發(fā)器、串行接口引擎、增強(qiáng)型8051、16 KB的RAM、4 KB的FIFO存儲(chǔ)器、I/O口、數(shù)據(jù)總線、地址總線和通用可編程接口GPIF.

　　采用Cypress EZ-USB FX2芯片進(jìn)行USB通信傳輸性能穩(wěn)定，其硬件性能可以進(jìn)行靈活配置。該芯片的特點(diǎn)在于：

　?。?）USB2.0單芯片解決方案，包括USB2.0收發(fā)器，串行接口引擎（SIE）和增強(qiáng)型51內(nèi)核?？伞败浥渲谩盧AM,大小為16 K,可取代傳統(tǒng)51的RAM和ROM,程序可以通過(guò)USB口下載或者通過(guò)外部EEPROM裝載，同時(shí)也支持外界存儲(chǔ)設(shè)備。

　　（2）通用可編程接口GPIF.GPIF是FX2一個(gè)重要技術(shù)，可設(shè)置為主從模式，主從模式下可對(duì)外部FIFO、存儲(chǔ)器、ATA接口設(shè)備進(jìn)行高速讀寫操作，從模式下外部主控器（如DSP,MCU）可把GPIF端口當(dāng)做FIFO進(jìn)行高速讀寫操作；支持與外設(shè)通過(guò)并行8位或者16位總線傳輸；支持通過(guò)GPIF編程工具編程，靈活產(chǎn)生各種波形。支持多CTL輸出和RDY輸入。

　?。?）增強(qiáng)工業(yè)級(jí)8051內(nèi)核：支持48 MHz時(shí)鐘；4個(gè)時(shí)鐘指令周期，在時(shí)鐘為48 MHz時(shí)，單指令執(zhí)行時(shí)間為83.3 ns;兩個(gè)UART;三個(gè)TIMER;多中斷系統(tǒng)；多數(shù)據(jù)指針。

　　3 研究與實(shí)現(xiàn)

　　GDB RSP協(xié)議與USB通信技術(shù)在調(diào)試系統(tǒng)中主要由三部分組成：EZ-USB FX2芯片USB通信功能開(kāi)發(fā)、RSP Server與GDB的RSP通信、RSP Server與EZUSBFX2芯片的USB數(shù)據(jù)交互。在進(jìn)行功能開(kāi)發(fā)之前，我們需要將EZ-USB FX2的開(kāi)發(fā)包安裝到PC機(jī)上，該開(kāi)發(fā)包主要包括了EZ-USB FX2芯片的USB驅(qū)動(dòng)、EZ-USB FX2進(jìn)行USB開(kāi)發(fā)所需的鏈接庫(kù)和相關(guān)頭文件、增強(qiáng)型8051單片機(jī)開(kāi)發(fā)所需的頭文件等開(kāi)發(fā)要件。

　　3.1 EZ-USB FX2芯片USB通信功能開(kāi)發(fā)

　　為了簡(jiǎn)化固件編程，Cypress提供了固件編程框架，開(kāi)發(fā)人員只需要在此基礎(chǔ)上添加少量代碼就可以完成固件編程。固件編程框架已經(jīng)將USB標(biāo)準(zhǔn)請(qǐng)求和USB電源管理包括進(jìn)去了，并且提供了任務(wù)調(diào)度函數(shù)，只需要在這任務(wù)調(diào)度函數(shù)中添加部分代碼就完成了固件編程。

　　上電復(fù)位時(shí)，固件先初始化一些全局變量，接著調(diào)用初始化函數(shù)TD_Init（），初始化設(shè)備到?jīng)]有配置的狀態(tài)和打開(kāi)中斷，循環(huán)1 s后重新枚舉，直到端點(diǎn)0接收到SETUP包退出循環(huán)，進(jìn)入循環(huán)語(yǔ)句while,執(zhí)行任務(wù)函數(shù)，函數(shù)包括：

　?。?）TD_POLL（）用戶任務(wù)調(diào)度函數(shù)；

　?。?）如果發(fā)現(xiàn)USB設(shè)備請(qǐng)求，則執(zhí)行對(duì)應(yīng)的USB請(qǐng)求；

　?。?3 ） 如果發(fā)現(xiàn)U S B 空閑置位， 則調(diào)用TD_Suspend（）這個(gè)掛起函數(shù)，調(diào)用成功則內(nèi)核掛起，直到出現(xiàn)USB遠(yuǎn)程喚醒信號(hào)，調(diào)用TD_Resume（），內(nèi)核喚醒重新進(jìn)入while循環(huán)。

　　3.2 PC端USB通信開(kāi)發(fā)

　　PC端USB通信的開(kāi)發(fā)主要由三部分組成：設(shè)置要讀寫的內(nèi)存空間地址、讀內(nèi)存地址空間、寫內(nèi)存地址空間。這三個(gè)功能主要由3個(gè)函數(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)：voidSetAddr（DWORD addr）、int ReadReg（ULONGaddr, ULONG *val）、int WriteReg（ULONG addr,ULONG data）。

　　3.2.1 void SetAddr（DWORD addr）函數(shù)的實(shí)現(xiàn)

　　SetAddr函數(shù)的實(shí)現(xiàn)過(guò)程可以由圖4來(lái)表示。

　　3.2.2 int ReadReg（ULONG addr, ULONG *val）函數(shù)的實(shí)現(xiàn)

　　考慮到GDB調(diào)試器要頻繁讀取DS P 內(nèi)核寄存器及相關(guān)的內(nèi)存地址空間內(nèi)容， 因此USB采用異步通信的方式來(lái)完成讀取功能， P C 端的RSP Se r v e r 通過(guò)啟動(dòng)傳送線程實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的異步傳輸。R e a d R e g 函數(shù)的實(shí)現(xiàn)流程如圖5 所示。

　　3.2.3 int WriteReg（ULONG addr, ULONG data）函數(shù)的實(shí)現(xiàn)

　　在調(diào)試過(guò)程中，通常寫寄存器的操作由程序員在調(diào)試過(guò)程中手動(dòng)實(shí)現(xiàn)，USB通信量相比較于讀操作要小得多，因此本調(diào)試系統(tǒng)采用簡(jiǎn)單的Write函數(shù)操作來(lái)實(shí)現(xiàn)DSP內(nèi)存地址空間的寫操作，其實(shí)現(xiàn)流程如圖6所示。