了解片上系統（SoC）的調試架構

　　本文將介紹調試的基本概念并簡(jiǎn)要闡述其在片上系統(SoC)中的實(shí)施方法，統稱(chēng)為調試架構，其中參考了Nexus和ARM CoreSight標準。

　　基本調試原理

　　片上系統(SoC)正在變得日趨復雜，為了充分利用先進(jìn)的硬件，軟件的復雜性也相應地增加了;因此，軟件調試逐漸成為擺在開(kāi)發(fā)人員面前的一個(gè)難題。為了幫助開(kāi)發(fā)人員調試他們的軟件，在SoC內部構建了一個(gè)硬件生態(tài)系統，通常被稱(chēng)為SoC調試架構。在深入研究調試架構的細節之前，讓我們首先了解一下調試需求。

　　總的來(lái)說(shuō)，調試需求包括以下幾點(diǎn)。

　　● 觀(guān)察系統寄存器和處理器的狀態(tài)，并能夠在不影響代碼執行的情況下修改它們;

　　● 能夠根據需要暫停和啟動(dòng)處理器;

　　● 獲得SoC上運行的各種軟件線(xiàn)程的信息，從而對軟件進(jìn)行調試和優(yōu)化，以獲得更好的性能配置在出現特定運行時(shí)事件時(shí)觸發(fā)對此類(lèi)信息的收集;

　　● 使用調試資源防止對系統進(jìn)行未經(jīng)授權的訪(fǎng)問(wèn);

　　● 能夠在不同的系統低功率模式下進(jìn)行調試。

　　中止處理器以獲得系統的各種狀態(tài)和參數，這被稱(chēng)為靜態(tài)/暫停模式調試，而在不干擾正常代碼執行流的情況下訪(fǎng)問(wèn)系統被稱(chēng)為動(dòng)態(tài)/監視模式調試。在動(dòng)態(tài)/監視模式調試中，通常會(huì )在出現調試事件時(shí)執行一個(gè)監視程序。該程序隨后與外部調試器通信，在不中斷系統的情況下執行請求的訪(fǎng)問(wèn)。這種調試模式適用于實(shí)時(shí)系統，如引擎控制器和硬盤(pán)控制器中的伺服機制。

　　獲得有關(guān)運行線(xiàn)程和相關(guān)程序和/或數據流的信息的過(guò)程稱(chēng)為跟蹤。在這種調試模式下，數據在專(zhuān)用的并行接口而不是調試接口上輸出。

　　過(guò)去，軟件程序主要通過(guò)系統的電路內仿真器(ICE)和周期準確的軟件模型進(jìn)行調試。在ICE調試模式中，將要進(jìn)行調試的組件(通常為處理器)替換為一個(gè)仿真器組件，后者允許對組件的各種內部狀態(tài)和寄存器進(jìn)行訪(fǎng)問(wèn)，同時(shí)執行被替換組件的工作。盡管這種方案非?？焖俸陀行?，但是ICE模塊引入了非常高的成本。雖然周期準確的軟件模型的成本更低，但是速度比ICE更慢，并且開(kāi)發(fā)這種模型會(huì )顯著(zhù)地增加系統的復雜性。為了克服這兩種方法的局限性，制定了許多用于開(kāi)發(fā)專(zhuān)用硬件生態(tài)系統/調試架構的標準（如Nexus、CoreSight）。這種專(zhuān)用硬件生態(tài)系統/調試架構構成了完整系統的一部分，為復雜軟件的調試提供幫助并以較低的成本實(shí)現ICE功能。