嵌入式系統(tǒng)開發(fā)環(huán)境和調(diào)試方法

第四章嵌入式系統(tǒng)的

開發(fā)環(huán)境和調(diào)試方法目錄嵌入式系統(tǒng)的調(diào)試方法基于仿真頭的傳統(tǒng)調(diào)試方法基于JTAG的調(diào)試方法基于Angel的調(diào)試方法基于軟件仿真的調(diào)試方法嵌入式Linux的開發(fā)環(huán)境和調(diào)試方法WindowsCE的開發(fā)環(huán)境和調(diào)試方法嵌入式系統(tǒng)的調(diào)試方法嵌入式調(diào)試系統(tǒng)應(yīng)含調(diào)試主機、仿真器(協(xié)議轉(zhuǎn)換)和目標板3個部分。調(diào)試主機即一臺安裝有開發(fā)工具軟件的通用計算機；目標板即被調(diào)試對象，在這塊目標板上應(yīng)該焊接一片所使用的目標CPU。調(diào)試也有多種方法，按其原理分類敘述如下。(1)基于仿真頭的傳統(tǒng)調(diào)試方法(2)基于JTAG的調(diào)試方法(3)基于Angel的調(diào)試方法(4)基于軟件仿真的調(diào)試方法基于仿真頭的傳統(tǒng)調(diào)試方法在嵌入式系統(tǒng)的開發(fā)中，有時也使用傳統(tǒng)的調(diào)試方法，即使用一個單片機作為仿真頭，取代目標板上的CPU。這種在線仿真器和調(diào)試主機之間可以有多種連接方式。它具有下列局限性：①由于要使用一個比目標CPU更復(fù)雜的單片機做仿真器，就必須先解決這個更復(fù)雜的單片機的生產(chǎn)和仿真調(diào)試問題。②必須為每一種單片機研制仿真器，這不但增加產(chǎn)品開發(fā)成本，在實際上也是很困難的。③使用傳統(tǒng)的調(diào)試方法必須把仿真器焊接或插接在目標板上，這對于引腳數(shù)量很大的貼片式目標CPU，也是不可能的?；贘TAG的調(diào)試方法嵌入式系統(tǒng)最常用的調(diào)試方法。調(diào)試主機上必須安裝的工具包括程序編輯和編譯系統(tǒng)、調(diào)試器和程序所涉及的庫文件。目標板必須含有JTAG接口。調(diào)試主機和目標板之間有一個協(xié)議轉(zhuǎn)換模塊，稱為調(diào)試代理，主要作用有兩個：●在調(diào)試主機和目標板之間進行協(xié)議轉(zhuǎn)換；●進行接口轉(zhuǎn)換，目標板一端是標準的JTAG接口，調(diào)試主機一端可能是串口、并口或是USB接口等。

常見的ARM仿真器大都是基于JTAG的仿真器?；贘TAG的調(diào)試方法

使用邊界掃描技術(shù)可以全面地解決了傳統(tǒng)調(diào)試方法所帶來的困難。近年來生產(chǎn)的大多數(shù)結(jié)構(gòu)復(fù)雜的單片機，都使用邊界掃描技術(shù)為用戶提供仿真調(diào)試方法。這種調(diào)試方法具有下列特點：①需要把目標CPU焊接在目標板上。在調(diào)試過程中，執(zhí)行用戶指令和控制調(diào)試過程的是目標CPU本身；不需要其他單片機參與調(diào)試。使用邊界掃描技術(shù)實現(xiàn)系統(tǒng)調(diào)試必須保證目標板的最小系統(tǒng)正常工作?；贘TAG的調(diào)試方法②仿真系統(tǒng)可以通用。例如，一個ARM7的仿真系統(tǒng)可以調(diào)試所有以ARM7為核的單片機，即使這些單片機來自不同的廠家，即使這些單片機的性能相差很大。但要注意，在對單片機內(nèi)的程序存儲器進行用戶程序固化時，仿真系統(tǒng)不是通用的。③仿真器與被調(diào)試的目標CPU的復(fù)雜程度無關(guān)。這是由ARM處理器的特點決定的?；贘TAG的調(diào)試方法③仿真器與被調(diào)試的目標CPU的復(fù)雜程度無關(guān)。這是由ARM處理器的特點決定的。④仿真系統(tǒng)開發(fā)成本比較低。因為系統(tǒng)能夠通用，所以開發(fā)成本可以大幅度降低。雖然ARM處理器結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，但是并沒有增加仿真器的開發(fā)難度。⑤結(jié)構(gòu)簡單。ARM仿真器結(jié)構(gòu)都比較簡單，原因是調(diào)試中的大部分工作都由處理器完成?；贘TAG的調(diào)試方法—邊界掃描技術(shù)每個邊界掃描單元的檢測對象都是一條引線，并假定一個邊界，只在這個邊界位置檢測和控制這條引線，對邊界以外的結(jié)構(gòu)不予關(guān)心。引線A和B之間插入一個邊界掃描單元，當掃描單元不工作時，A和B引線是“透明”的；當掃描單元工作時，A和B引線也可以是“透明”的，也可以是不“透明”的。串行數(shù)據(jù)輸出可以采樣A端信號，也可以采樣B端信號。在不“透明”的情況下，串行數(shù)據(jù)輸入信號可以傳送到A端，也可以傳送到B端。這樣就可以達到檢測和控制引線A和B的目的?；贘TAG的調(diào)試方法—ARM調(diào)試原理ARM處理器內(nèi)核包括調(diào)試邏輯和接口邏輯。對于不同版本的ARM處理器內(nèi)核，調(diào)試邏輯和接口邏輯略有差別。ARM7的調(diào)試邏輯包括3個部分：①嵌入式ICE—RT邏輯。支持實時調(diào)試的嵌入式在線仿真邏輯。實現(xiàn)在線調(diào)試功能，可以通過兩種方式進行訪問：●通過ARM處理器主核訪問。ARM主核把嵌入式ICE-RT作為外部協(xié)處理器14，使用協(xié)處理器指令MCR和MRC進行訪問?！裢ㄟ^掃描鏈進行訪問。調(diào)試系統(tǒng)通過掃描鏈2訪問嵌入式ICE-RT。②TAP控制器。調(diào)試系統(tǒng)通過TAP控制器控制掃描鏈的工作。③由多個掃描鏈組成的掃描邏輯。供用戶使用的共有3個掃描鏈?；贘TAG的調(diào)試方法—ARM調(diào)試原理①嵌入式ICE—RT邏輯。支持實時調(diào)試的嵌入式在線仿真邏輯。②TAP控制器。調(diào)試系統(tǒng)通過TAP控制器控制掃描鏈的工作。③由多個掃描鏈組成的掃描邏輯。供用戶使用的共有3個掃描鏈?；贘TAG的調(diào)試方法—ARM調(diào)試原理在ARM處理器中，主要的掃描鏈共有3條：●掃描鏈0：允許調(diào)試系統(tǒng)對整個ARM處理器主核外圍進行訪問，掃描鏈0長度為105位。包括32位數(shù)據(jù)總線和32位地址總線?！駫呙桄?：長度是33位，是掃描鏈0的的前33位，包括32位數(shù)據(jù)總線和1位控制位。●掃描鏈2：允許調(diào)試系統(tǒng)對嵌入式ICE—RT邏輯中的寄存器進行訪問。嵌入式ICE—RT邏輯中有多個寄存器，調(diào)試系統(tǒng)通過掃描鏈中串行數(shù)據(jù)的輸入／輸出訪問這些寄存器。掃描鏈2長度是38位，包括32位數(shù)據(jù)、5位地址和1位讀／寫控制位?；贘TAG的調(diào)試方法—ARM調(diào)試原理基于JTAG的調(diào)試方法—JTAG接口TAP控制器外部有4條引線，分別是測試數(shù)據(jù)輸入TDI、測試數(shù)據(jù)輸出TDO、測試時鐘TCK和測試模式選擇TMS。這4條引線是芯片的外部引腳，連接到外部調(diào)試系統(tǒng)。TDI和TDO是串行數(shù)據(jù)輸入／輸出，TCK用做同步時鐘。由這4條線(還有一條可選線TRST)組成的接口一般稱為JTAG接口，其符合IEEE1149．1標準。這個標準是一個關(guān)于測試訪問接口和邊界掃描結(jié)構(gòu)的標準。JTAG接口是目標CPU在調(diào)試時與外部連接的最主要的接口?；贘TAG的調(diào)試方法—ARM調(diào)試原理仿真調(diào)試的工作過程由外部調(diào)試器發(fā)出的調(diào)試命令經(jīng)由JTAG接口TDI引線進入掃描鏈，由TAP控制器控制掃描鏈的工作，對處理器進行調(diào)試；處理器的寄存器和系統(tǒng)內(nèi)的數(shù)據(jù)經(jīng)由掃描鏈串行到TDO引線，然后通過JTAG接口傳送到調(diào)試器?；贘T聰AG的調(diào)巨試方炕法—JT菌AG接口引腳名英文全名說明TDITestDataIn測試數(shù)據(jù)輸入TMSTestModeSelect測試模式選擇TCKTestClockOut測試時鐘輸入TDOTestDataOut測試數(shù)據(jù)輸出JT抽AG接口州與測稀試主俯機的灰連接矛有并口臘、串蠅口、US禁B和以望太網(wǎng)意等基于JT窯AG的調(diào)覆試方躁法—簡易JT狐AG接口基于JT專AG的調(diào)晉試方亮法—AD與S開發(fā)甲工具AD貿(mào)S是現(xiàn)葵在應(yīng)揭用比做較廣仇泛的AR零M開發(fā)含工具袋之一胞，它劑是由AR篇M公司遼自己悲推出鞭的AR圍M處理前器專亡用開習(xí)發(fā)軟想件，狹成熟陜版本秧為AD偏S1檢.2。AD扎S1破.2支持AR最M1刃0之前承的所觀有AR份M系列亡微控庭制器具，支迅持軟膏件調(diào)粘試及JT開AG硬件愛仿真芒調(diào)試妄，支色持匯覆編、C、C+扇+源程孤序，辮具有頑編譯鋤效率結(jié)高、牢系統(tǒng)哄庫功澆能強歌等特踐點，慘可以暈在Wi恰nd乎ow臭s及Re文dH報atLi宇nu霉x上運舍行?；贘T肅AG的調(diào)子試方躍法—AD齒S開發(fā)攜工具AD業(yè)S中提重供了遭兩種趙關(guān)于智編譯親、鏈術(shù)接、陪調(diào)試毒的方傻法，括一種是命仔令行各方式寺，另銳一種扭是GU橫I環(huán)境叔方法咽或稱料圖形杏方式園。圖形方朝式是竊把命章令行鹿方式絹中的托命令晌集成認到一喇起形隆成的腦。這血兩種方棍法使偉用AD新S中同擠一資感源?；贘T勵A(yù)G的調(diào)總試方問法—AD謎S的組觸成部響分名稱描述使用方式代碼生成工具ARM匯編器ARM的C、C++編譯器Thumb的C、C++編譯器ARM連接器由CodeWarriorIDE調(diào)用集成開發(fā)環(huán)境CodeWarriorIDE工程管理，編譯連接調(diào)試器AXDADW/ADUArmsd仿真調(diào)試指令模擬器ARMulator由AXD調(diào)用ARM開發(fā)包一些底層的例程，實用程序(如fromELF)一些實用程序由CodeWarriorIDE調(diào)用ARM應(yīng)用庫C、C++函數(shù)庫等用戶程序使用基于JT無AG的調(diào)說試方蛋法—Co服de遍Wa帳rr堤io帶r鈴ID尖EAD唉S夠1.勻2使用輩了Co拔de耳Wa離rr忘io裁r愿ID威E集成繩開發(fā)撇環(huán)境，旗并集糞成以霞下內(nèi)值容AR堤M匯編住器、AR希M的C/億C+抄+編譯詢器Th坦um拒b的C/浮C+做+編譯疏器AR響M連接呼器，Co寨de饒Wa宮rr伯io冠r鐘ID課E包含幫工程該管理歇器、水代碼映生成接口壟、語找法敏蘿感(對關(guān)達鍵字撲以不虹同顏去色顯據(jù)示)編輯器、葉源文脊件和皇類瀏片覽器六等等雄?；贘T元AG的調(diào)夸試方燥法—Co照de械Wa熟rr槐io乓r精ID伸E主窗添口基于JT絡(luò)AG的調(diào)廚試方呀法—AX腰D調(diào)試勻器?AX質(zhì)D調(diào)試腹器為AR懂M擴展賊調(diào)試剃器。?AX漁D支持晶硬件滑仿真悅和軟喉件仿閥真(AR杰Mu棗la饞to逆r)。?AX頌D能夠烘裝載俱映像猜文件帽到目辦標內(nèi)非存，匯具有串單步早、全噸速和奴斷點拖等調(diào)毅試功萬能，服可以痰觀察匪變量歉、寄管存器研和內(nèi)越存的肯數(shù)據(jù)灶等等見?；贘T歐AG的調(diào)款試方名法—AX手D主窗泛口基于JT鍬AG的調(diào)全試方撤法—AD來S開發(fā)百過程工程畢的編前輯建立蹲工程神，使移用工控程模闊板建劉立工許程建立鴿文件港，建塊立一穿個文職本文飯件，性以便曠輸入麥用戶堆程序般。添加虎文件浴到工舞程用戶血也可鑼以用信添加纏源文紛件和巷建立趟源文覽件時喂選擇爐加入檢工程蛋的方走法添療加文劇件到斯工程案。基于JT乎AG的調(diào)牢試方刺法—AD槽S開發(fā)梁過程編譯倘并連呈接工瞞程編譯論連接塵前可赴進行短編譯鼓器中猴工程宗的地鏈址設(shè)竊置、肺輸出蛇文件攜設(shè)置腸等編瞞譯選目項的疫設(shè)置煌；對于蹲簡單炒的軟明件調(diào)仙試，論可以忠不進擾行連斯接地脅址的滑設(shè)置蛋，直閣接點邊擊工載程窗截口的車“Ma盞ke弦”圖標羨按鈕慶，即晉可完嶄成編捕譯連算接。若編某譯出覆錯，惑會有賄相應(yīng)貍的出廚錯提疊示，沙雙擊旬出錯赤提示漏行信廟息，跟編輯決窗即傳會使墊用光挖標指槽出當加前出鵝錯的育源代船碼行基?；贘T襖AG的調(diào)捆試方遇法—AD縣S開發(fā)撿過程工程椅的調(diào)拴試當工莫程編械譯連蔬接通際過后推，在仗工程繳窗口禾中點判擊“De泰bu仆g”圖標窮按鈕搭，即陳可啟評動AX苗D進行腫調(diào)試(也可泥以通援過【開始】菜單詠起動AX稅D)。在Ch柄oo羞se掀T糞ar義ge尺t窗口口中設(shè)虛置調(diào)杯試器勿。在由沒有呆添加期其它筋仿真氧驅(qū)動漁程序該前，Ta陽rg他et項中跡只有倚兩項側(cè)，分卷別為AD誕P(爺JT鎖AG硬件療仿真)和AR照MU請L(軟件拘仿真)。選擇婦仿真醒驅(qū)動僑程序之后，疲加載EL壺F格式爽的可禍執(zhí)行坑文件軍，即惠*.ax丸f文件難。工程啦編譯雙連接盡通過番后，交在“哥工程蜻名\工程什名_D腥at憂a\當前酸的生滔成目撇標”流目錄半下會貌生成狼一個食*.ax常f調(diào)試誤文件敲?；贘T戶AG的調(diào)萌試方是法—AD號S工程差模板用各鼠個工彈程模膜板建驢立的伴工程綱，它采們的偵各項新設(shè)置均可有不窗同之倉處，回方便寸生成匙不同棉結(jié)構(gòu)挖的代變碼，想常見的腿工程騎模板轉(zhuǎn)有：AR馳M可執(zhí)鐮行映慚象（敲生成AR夜M指令爹的代拳碼）Th楚um距b可執(zhí)陰行映仙象(生成Th逐um挑b指令英的代腔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弟工具Pl少at駕fo俊rm殘Bu朽il慕de沿r喉(P驢B)是微曠軟提震供給Wi坑nd似ow冤s預(yù)CE開發(fā)近人員償進行偶基于Wi軋nd何ow狠s菜CE平臺鈔下嵌淘入式企操作層系統(tǒng)艙定制鉗的集良成開葛發(fā)環(huán)貧境。閃它提著供了笨所有虛進行恥設(shè)計天、創(chuàng)致建、遞編譯迷、測葉試和過調(diào)試Wi鏡nd暫ow略s善而屈從CE操作聞系統(tǒng)陡平臺穗的工揮具。它運突行在芒桌面Wi哀nd腐ow隨s下，列開發(fā)財人員避可以宇通過仇交互薪式的每環(huán)境憂來設(shè)乒計和鹿定制死內(nèi)核感、選維擇系順統(tǒng)特品性，嫁然后禿進行凝編譯叔和調(diào)俊試。桶該工避具能蠻夠根巨據(jù)用茶戶的衫需求輸，選互擇構(gòu)盯建具努有不糠同內(nèi)械核功橫能的CE系統(tǒng)娘。同訓(xùn)時，遞它也受是一屆個集坡成的質(zhì)編譯岸環(huán)境燦，可碧以為攤所有CE支持聯(lián)的CP攪U目標欄代碼倒編澤C／C+創(chuàng)+程序簽。一幸旦成袋功地近編譯騰了一邪個CE系統(tǒng)獄，就辣會得趙到一阿個名竟為*.b品in的映摟像文蛇件。銜將該皆文件灑下載斗到目部標板場中，凱就能識夠運升行CE了。Wi永nd寶ow店s冷CE的開鐵發(fā)環(huán)怕境和蒸調(diào)試鬼方法Pl西at訂fo報rm盛B蘭ui撕ld榮er提供霧的主旦要特師性包希括：平臺垂開發(fā)務(wù)向?qū)雍虰S恭P開發(fā)膜向?qū)г悖洪_硬發(fā)向岸導(dǎo)用燭于引閉導(dǎo)開眼發(fā)人