ARM體系中調(diào)試系統(tǒng)概述

在嵌入式系統(tǒng)中，通常將運(yùn)行目標(biāo)程序的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)稱為目標(biāo)機(jī)。由于目標(biāo)系統(tǒng)中常常沒有進(jìn)行輸入／輸出處理的必要的人機(jī)接口，因此就需要在另一臺計(jì)算機(jī)上運(yùn)行調(diào)試程序，這個(gè)運(yùn)行調(diào)試程序的計(jì)算機(jī)通常是一臺PC，稱為宿主機(jī)（或調(diào)試機(jī)、主機(jī)）。在主機(jī)和目標(biāo)機(jī)之間需要一定的信道迸行通信。這樣一個(gè)調(diào)試系統(tǒng)應(yīng)該包括3部分，即主機(jī)、目標(biāo)機(jī)、目標(biāo)機(jī)和主機(jī)之間的通信信道。

如圖所示為ARM體系中調(diào)試系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)。圖中各部分的含義將在下面介紹。

圖 ARM體系中調(diào)試系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)

在主機(jī)上運(yùn)行的調(diào)試程序用于接收用戶的命令，把用戶命令通過主機(jī)和目標(biāo)機(jī)之間的通信信道發(fā)送到目標(biāo)機(jī)，接收從目標(biāo)機(jī)返回的數(shù)據(jù)并按照用戶制定的格式進(jìn)行顯示。調(diào)試代理（debugagent）通常運(yùn)行在目標(biāo)機(jī)（ARMulator除外，它運(yùn)行于主機(jī)上）上，它接收主機(jī)上調(diào)試器發(fā)來的命令，可以在目標(biāo)程序中設(shè)置斷點(diǎn)，單步執(zhí)行目標(biāo)程序，顯示程序斷點(diǎn)處的運(yùn)行狀態(tài)（寄存器和內(nèi)存值）。在ARM體系中，調(diào)試代理可以有下面4種方式。

（1）ARMulator是一種比較特殊的調(diào)試代理。它與其他的調(diào)試代理運(yùn)行在目標(biāo)機(jī)上有所不同，它是一個(gè)指令級的仿真程序，運(yùn)行在主機(jī)上。使用ARMulator，不需要硬件目標(biāo)系統(tǒng)，就可以運(yùn)行于特定ARM處理器上的應(yīng)用程序。由于ARMulator可以報(bào)告各指令執(zhí)行時(shí)的周期，它還可以用來進(jìn)行應(yīng)用程序的性能分析。

（2）基于JTAG的ICE類型的調(diào)試代理。ARM公司的Multi-ICE及EmbeddedICE屬于這種類型的調(diào)試代理。這類調(diào)試代理利用ARM處理器中的JTAG接口及一個(gè)嵌入的調(diào)試單元可以和主機(jī)上的調(diào)試器進(jìn)行通信，完成下面的工作。

·實(shí)時(shí)地設(shè)置基于指令地址值或基于數(shù)據(jù)值的斷點(diǎn)。

·控制程序單步執(zhí)行。

·訪問并且可以控制ARM處理器內(nèi)核。

·訪問ASIC系統(tǒng)。

·訪問系統(tǒng)中存儲器。

·訪問I/O系統(tǒng)。

（3）Angel調(diào)試監(jiān)控程序。它是一組運(yùn)行在目標(biāo)機(jī)上的程序，可以接收主機(jī)上調(diào)試器發(fā)送的命令，執(zhí)行諸如設(shè)置斷點(diǎn)、單步執(zhí)行目標(biāo)程序、觀察或修改寄存器｀存儲器內(nèi)容之類的操作。與基于JTAG的調(diào)試代理不同，Angel調(diào)試監(jiān)控程序需要占用一定的系統(tǒng)資源，如內(nèi)存、串行端口等。使用Angel調(diào)試監(jiān)控程序可以調(diào)試在目標(biāo)系統(tǒng)運(yùn)行的ARM程序或Thumb程序。

（4）調(diào)試網(wǎng)關(guān)。通過調(diào)試網(wǎng)關(guān)，主機(jī)上的調(diào)試器可以使用Agilent公司的仿真模塊開發(fā)基于ARM的應(yīng)用系統(tǒng)。在主機(jī)和目標(biāo)機(jī)之間需要一定的通信信道，通常使用的是串行端口、并行端口或以太網(wǎng)卡。在主機(jī)和目標(biāo)機(jī)之間進(jìn)行數(shù)據(jù)通信時(shí)使用了一定的協(xié)議，這樣主機(jī)上的調(diào)試器就可以使用一個(gè)統(tǒng)一的接口與不同的調(diào)試代理進(jìn)行通信。在早期使用的是一個(gè)稱為RDP（Remote Debug Protocol）的協(xié)議，它是一個(gè)基于字節(jié)流的簡單協(xié)議，沒有糾錯(cuò)功能。后來廣泛使用的是稱為ADP（Angel Debug Protocol）的協(xié)議，它是一個(gè)基于數(shù)據(jù)包的通信協(xié)議，具有糾錯(cuò)功能。