選擇合適的嵌入式系統(tǒng)軟、硬件調(diào)試工具

嵌入式系統(tǒng)設(shè)計(jì)人員正同時(shí)面臨著調(diào)試工具的漸變和劇變。在漸變方面，調(diào)試工具正遵循著一般的設(shè)計(jì)趨勢(shì)，向標(biāo)準(zhǔn)化開放式系統(tǒng)邁進(jìn)。而劇變則可能表現(xiàn)在操作層面，因?yàn)殚_發(fā)人員在向嵌入式調(diào)試工具中增加無(wú)線連接功能。

嵌入式系統(tǒng)需要兩種調(diào)試形式，其中一種基于軟件，另一種則以硬件為中心。而且，業(yè)界在這兩方面都已經(jīng)做了大量標(biāo)準(zhǔn)化工作。其中，基于軟件的調(diào)試正在轉(zhuǎn)向一種基于Eclipse框架的開放式系統(tǒng)方法。大多數(shù)軟件開發(fā)工具公司現(xiàn)在都有相應(yīng)的插件，使其調(diào)試工具成為Eclipse集成開發(fā)環(huán)境(IDE)的一部分。例如，由于Altium公司的TaskingVX工具集允許內(nèi)部集成在Eclipse平臺(tái)中，以支持更多的工具配置選項(xiàng)。嵌入式工具公司也在加入到Eclipse基金會(huì)中來(lái)，從而有助于確保嵌入式工具能在未來(lái)Eclipse平臺(tái)的進(jìn)一步開發(fā)中扮演重要的角色。

這些工具插件的普及正在幫助催生Eclipse的標(biāo)準(zhǔn)化擴(kuò)展途徑，使原本針對(duì)企業(yè)級(jí)軟件開發(fā)而創(chuàng)建的Eclipse平臺(tái)如今也包含了嵌入式和器件級(jí)軟件。這其中的一個(gè)倡導(dǎo)項(xiàng)目，便是由風(fēng)河系統(tǒng)公司牽頭的器件軟件開發(fā)平臺(tái)(DSDP)，該平臺(tái)涵蓋了嵌入式系統(tǒng)的大量特定硬件要求。

DSDP倡導(dǎo)組織正在努力克服Eclipse處理調(diào)試方式的嚴(yán)苛性問(wèn)題。原來(lái)的Eclipse(3.1版以前)接口具有“target-process-thread”堆棧幀層次，當(dāng)調(diào)試視圖改變時(shí)會(huì)跟著改變調(diào)試的相關(guān)內(nèi)容。而DSDP組織則提供了可自適應(yīng)的接口層，如用作瀏覽器和調(diào)試模型之間的橋的內(nèi)容適配器，因此允許內(nèi)容定制和模型驅(qū)動(dòng)的內(nèi)容瀏覽。這種方法還支持針對(duì)目標(biāo)硬件的特殊配置實(shí)現(xiàn)調(diào)試器的定制。朝著實(shí)現(xiàn)這種方法邁出的第一步出現(xiàn)在2006年中期發(fā)布的Eclipse(3.2版)中，并且仍在不斷得到修正。

JTAG主導(dǎo)處理器探測(cè)

在硬件調(diào)試方面，通過(guò)在線仿真(ICE)以及類似的工具來(lái)查看處理器內(nèi)部的方法，正在從用外綁定處理器的定制探測(cè)轉(zhuǎn)向內(nèi)置調(diào)試。目前可以訪問(wèn)這種內(nèi)置功能的標(biāo)準(zhǔn)接口是IEEE標(biāo)準(zhǔn)1149.1所定義的JTAG接口。JTAG的初衷是使用每個(gè)芯片內(nèi)部的硬件資源檢查高密度PCB上的連接完整性。如今，JTAG可以用作以追蹤內(nèi)置軟件、讀取內(nèi)部處理器寄存器的訪問(wèn)端口，甚至用于存儲(chǔ)器和可配置邏輯的板上編程。

將JTAG用于硬件調(diào)試的其中一個(gè)新興趨勢(shì)是通過(guò)單個(gè)接口同時(shí)控制多個(gè)器件的能力。JTAG的定義允許器件以菊花鏈的結(jié)構(gòu)鏈接在一起，因此單個(gè)控制器可以訪問(wèn)電路板上的所有器件。而在嵌入式開發(fā)中，工具供應(yīng)商最早是將JTAG接口用于單器件訪問(wèn)—也就是訪問(wèn)處理器。

然而，現(xiàn)代系統(tǒng)設(shè)計(jì)通常要使用兩個(gè)以上的處理器，因此開發(fā)人員需要將單獨(dú)的工具連接到每個(gè)處理器，然后獨(dú)立地調(diào)試每個(gè)器件。硬件工具的因應(yīng)措施是逐漸能夠使用調(diào)試器探測(cè)菊花鏈處理器，并對(duì)它們同時(shí)實(shí)施控制以獲得更協(xié)調(diào)的調(diào)試效果。另外，探測(cè)器逐漸能夠通過(guò)處理器的JTAG接口訪問(wèn)其它硬件，如存儲(chǔ)器。

Macraigor系統(tǒng)公司的OCDemon系列探測(cè)器就是近期涌現(xiàn)出來(lái)的這類多功能JTAG探測(cè)的一個(gè)例子。器件通過(guò)支持軟件的配置可以控制目標(biāo)處理器，從而提供了對(duì)處理器操作和寄存器訪問(wèn)的控制。

此外，它還能控制與目標(biāo)處理器連接的閃存。這種功能允許開發(fā)人員用單個(gè)器件和連接來(lái)加載軟件，并測(cè)試它的執(zhí)行情況，從而提高反復(fù)調(diào)試的速度。
然而，由于有潛力改變嵌入式系統(tǒng)調(diào)試實(shí)現(xiàn)的地點(diǎn)和方式，硬件調(diào)試的下一步發(fā)展將不僅是這類簡(jiǎn)單的功能擴(kuò)展。當(dāng)JTAG硬件調(diào)試象其它各種數(shù)據(jù)傳送方式那樣采用無(wú)線連接時(shí)，這將成為事實(shí)。到處理器的JTAG連接已經(jīng)從并行端口轉(zhuǎn)向USB，因此再?gòu)腢SB轉(zhuǎn)到無(wú)線USB或其它無(wú)線形式只需一小步即可。

硬件調(diào)試連接無(wú)線化所提供的優(yōu)勢(shì)不言而喻：簡(jiǎn)化訪問(wèn)連接，并且無(wú)須使用線纜，還給現(xiàn)場(chǎng)系統(tǒng)維護(hù)和升級(jí)提供了新的可能性。通過(guò)JTAG接口已經(jīng)可以使用硬件調(diào)試和存儲(chǔ)器編程的全部功能。而使連接無(wú)線化，將允許已部署系統(tǒng)中這些功能的性能隨時(shí)得以充分發(fā)揮。

根據(jù)所實(shí)現(xiàn)的無(wú)線鏈路類型，嵌入式系統(tǒng)設(shè)計(jì)可以通過(guò)筆記本電腦實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試和維護(hù)，或者甚至通過(guò)與互聯(lián)網(wǎng)的Wi-Fi連接實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程操作。這樣就擴(kuò)展了維護(hù)方式，并且開啟多種應(yīng)用可能性，如收集事件統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)用于故障分析，或確定應(yīng)用模式以改進(jìn)設(shè)計(jì)。