[發明專利]一種針對嵌入式系統的程序調試方法及嵌入式系統

無效

• 申請號: 201210081161.9
• 申請日: 2012-03-23
• 公開（公告）號: CN102662835A
• 公開（公告）日: 2012-09-12
• 發明（設計）人: 王泰運;林淑琴;方嘉崧
• 申請（專利權）人: 凌陽科技股份有限公司;北京北陽電子技術有限公司
• 主分類號: G06F11/36
• 分類號: G06F11/36
• 代理公司: 北京德琦知識產權代理有限公司 11018
• 代理人: 牛崢;王麗琴

技術領域

本發明涉及程序調試技術領域，尤其涉及一種針對嵌入式系統的程序調試方法及嵌入式系統。

背景技術

程序調試的主要工作是跟蹤變量的賦值過程，以及查看內存堆棧的內容，查看這些內容的目的在于觀察變量的賦值過程與賦值情況，從而達到調試的目的。目前，程序調試除了有軟件調試方式外，還有硬件調試。

所謂硬件調試是指在計算上調試軟件的配合下實現的一種交叉調試過程。硬件調試的過程主要是：計算機軟件把編譯好的程序通過串行口、并行口或者USB口傳輸到仿真器中，仿真器仿真全部的目標板資源如所有的目標板接口且真實的引腳輸出。仿真器可以接入實際的電路中，然后像目標板一樣執行。同時，仿真器也會返回目標板內部內存與時序等情況給計算機的輔助軟件，這樣，通過利用調試軟件設置單步、全速、運行到光標的常規調試指令就可以利用輔助軟件在計算機上觀測到程序真實的執行情況。

現有技術中，常用的針對嵌入式系統的硬件調試方式包括采用在線仿真器(ICE，In-Circuit?Emulator)方式以及采用在線調試器(ICD，In-Circuit?Debug)方式。由于嵌入式系統應用的一個顯著特點是與現實世界中的硬件直接相關，存在各種異變和事先未知的變化，從而給微處理器的指令執行帶來各種不確定因素，這種不確定性在目前情況下只有通過在線仿真器ICD才有可能發現。但是，由于在線仿真器ICE的發展遠遠落后于CPU的發展，其運行速度也難以跟上CPU的主頻，使得其在模擬CPU的同時向外輸送調試信息變得較為困難。另外，一種CPU就需要與之對應的專用在線仿真器ICE，這樣，也就導致開發成本較高。針對這些問題，業界開發出在線仿真器ICD在線調試方式，在這種調試方式中，通過在芯片中內嵌一在線仿真器ICE，同時利用在開發板上引出的調試端口，通過一具有核心硬件的在線調試器ICE的接口盒即在線仿真器ICD將來自主機的高層調試指令轉換成該調試端口可以發送或接收的調試指令，從而完成調試過程。目前，已有ARM公司、MOTO公司開發出相應的在線調試器ICD調試方案。

下面以ARM公司開發ARM9基于JTAG端口的ICD程序調試方案對通用的在線調試器ICD方案進行說明。聯合測試行動小組(JTAG，Joint?Test?Action?Group)是一種國際標準測試協議(IEEE?1149.1兼容)，通常所說的JTAG端口大致分兩類，一類用于測試芯片的電氣特性，檢測芯片是否有問題；另一類用于程序的調試(Debug)；JTAG端口最初是用來對芯片進行測試的，但后來發現也可以用JTAG端口對程序進行調試。現在多數的高級器件都支持JTAG協議，如與JTAG端口兼容的器件可以是微處理器(MPU，micro-processing?unit)、微控制器(MCU，micro-controlling?unit)、可編程邏輯器件(PLD，programmable?logic?device)、現場可編程門陣列(Field-Programmable?Gate?Array，FPGA)、數字信號處理器(DSP，Digital?signal?processor)、特殊應用集成電路(ASIC，Application?Specific?Integrated?Circuit)或其它符合IEEE1149.1規范的芯片。標準的JTAG端口是4線：調試模式選擇(TMS，Test?Mode?Selection)信號、調試時鐘輸入(TCK，Test?Clock?Input)信號、調試數據串行輸入(TDI，Test?Data?Input)信號、調試數據串行輸出(TDO，Test?Data?Output)信號，只要通過調試時鐘輸入信號TCK和調試模式選擇信號TMS的設置即可實現調試數據串行輸入信號TDI和調試數據串行輸出信號TDO的控制。調試時鐘輸入信號TCK用于輸入調試時鐘，調試時鐘輸入信號TCK上升沿時將數據通過調試數據串行輸入信號TDI輸入JTAG端口；調試時鐘輸入信號TCK下降沿數據通過調試數據串行輸出信號TDO從JTAG端口輸出；調試時鐘輸入信號TCK上升沿時調試模式選擇信號TMS用來設置JTAG端口處于某種特定的調試模式，也就是選擇對應的掃描鏈使掃描鏈對應的芯片與外界IO隔離開來，避免外界IO干擾，以對該掃描鏈對應的芯片進行數據輸入輸出，而掃描鏈在非調試狀態下，對于芯片來說是透明的，并不影響芯片的正常工作。

圖1為ARM9的ICD硬件調試的硬件連接示意圖。

PC主機101作為調試主機(調試主機也可以是工控機、工作站)，發出高層調試指令，如設置斷點、設置觀察點、訪問內存等。