一種嵌入式系統實(shí)現的JTAG調試器

arm7TDMI寄存器和內存訪(fǎng)問(wèn)的實(shí)現

邊界掃描鏈分布在A(yíng)RM7TDMI的32位數據總線(xiàn)的周?chē)?arm7TDMI每次取指令或者進(jìn)行數據存儲時(shí)都要通過(guò)32位數據總線(xiàn)進(jìn)行。這樣， 通過(guò)邊界掃描鏈1， 就可以插入新指令或者新數據， 同時(shí)也可以捕獲出現在數據總線(xiàn)上的數據。通過(guò)這種方式， 可以檢查和修改arm7TDMI的通用寄存器和系統內存。

以讀取寄存器R0 的值為例， 介紹邊界掃描鏈1 的操作過(guò)程。

讀取寄存器R0的值可以用指令STR R0， [R0] （ 機器碼為0xE5800000） 來(lái)實(shí)現。該指令可將寄存器R0 的值存儲到內存單元R0中去。因為在A(yíng)RM7TDMI處于調試狀態(tài)時(shí)， ARM7TDMI和外部是隔離開(kāi)的， 所以該指令實(shí)際上不能訪(fǎng)問(wèn)內存單元，也不會(huì )對內存單元產(chǎn)生任何影響。使用指令STR R0， [R0]可使得寄存器R0的值出現在數據總線(xiàn)上， 這樣就可以通過(guò)掃描鏈1將其捕獲，然后從TDO輸出。指令STR R0， [R0]的執行需要兩個(gè)指令執行周期。在第一個(gè)指令執行周期， 執行地址計算； 在第二個(gè)指令執行周期，將寄存器R0的值放到數據總線(xiàn)上去。對arm寄存器寫(xiě)操作及訪(fǎng)問(wèn)內存的方法與此類(lèi)似，都是通過(guò)掃描鏈1， 只是所使用的指令不同而已。

網(wǎng)絡(luò )編程

通過(guò)網(wǎng)絡(luò )編程， 可以對目標系統實(shí)現遠程調試。網(wǎng)絡(luò )通信通過(guò)μClinux下的socket編程實(shí)現，首先PC（調試主機）通過(guò)網(wǎng)絡(luò )向仿真器發(fā)送命令， 仿真器通過(guò)統一的程序接口分析調試命令， 并將調試命令轉換成JTAG標準所要求的時(shí)序，通過(guò)I/O口線(xiàn)發(fā)送到目標板； 然后目標板執行命令，并將命令執行后得到的調試信息返回給仿真器， 接著(zhù)仿真器將調試信息通過(guò)網(wǎng)絡(luò )發(fā)送給PC，這樣用戶(hù)在PC上便得到了調試信息。

JTAG調試器測試及部分執行結果

本設計最終完成了一種在Linux終端下操作的JTAG調試器。調試器上電后便在μClinux 下自動(dòng)運行調試器客戶(hù)端程序， 同時(shí)在PC的Cygwin環(huán)境下運行JTAG調試器服務(wù)器端程序jtager ， 建立網(wǎng)絡(luò )連接。然后在Cygwin下鍵入用戶(hù)調試命令， 執行下列操作： （1）寫(xiě)目標板上的CPU狀態(tài)；（2）讀寫(xiě)編址在統一內存空間的外部設備寄存器； （3）讀寫(xiě)目標機上的RAM； （4）讀寫(xiě)目標機上的固態(tài)存儲設備， 如Flash；（5）對嵌入式ICE- RT進(jìn)行調試。

設計實(shí)現的調試器的用戶(hù)命令較多， 下面僅列出兩條典型命令I(lǐng)DCODE 和REG 執行后的結果。

執行IDCODE命令后， 讀出了一個(gè)基于S3C4510B的目標開(kāi)發(fā)板內的CPUID號， 從而得到Device ID=0x1F0F0F0F.通過(guò)邏輯分析儀分析幾個(gè)JTAG接口信號的時(shí)序關(guān)系， 可以觀(guān)察到JTAG掃描連的訪(fǎng)問(wèn)過(guò)程以及該過(guò)程中各種狀態(tài)的轉移，結果與JTAG＿調試原理吻合。

執行RE命令后， 得到了寄存器R0~R15及CPSR內容， 即讀出了目標開(kāi)發(fā)板處理器S3C4510B在當前處理器模式下的所有寄存器值， 而且還可以通過(guò)其他命令對其進(jìn)行修改。

此外， 通過(guò)掃描鏈2可以訪(fǎng)問(wèn)嵌入式ICE- RT的17個(gè)寬度不同的內部調試寄存器， 通過(guò)這些寄存器使目標arm7TDMI分別進(jìn)入調試狀態(tài)的3種方式， 即控制DBGRQ信號、斷點(diǎn)和觀(guān)察點(diǎn)， 實(shí)現在線(xiàn)調試功能。