嵌入式開(kāi)發(fā)工具發(fā)展趨勢

2 基于Eclipse平臺的開(kāi)發(fā)工具
2001年11月IBM將新一代開(kāi)發(fā)工具項目Eclipse開(kāi)源，并建立了Eclipse社區。Eclipse是替代IBM VisualAge for Java的下一代IDE開(kāi)發(fā)環(huán)境，但其目標不僅是成為專(zhuān)門(mén)開(kāi)發(fā)Java程序的IDE環(huán)境，而是用戶(hù)可以根據Eclipse的體系結構，通過(guò)開(kāi)發(fā)插件，擴展到任何語(yǔ)言的開(kāi)發(fā)，甚至成為圖片繪制的工具。
Eclipse最有魅力的地方就是其插件體系結構。E―clipse平臺類(lèi)似PC機的主板，插件類(lèi)似于PC機的擴展卡。由于Eclipse這種開(kāi)發(fā)的積木式體系結構，使其發(fā)展得非常迅猛。很多行業(yè)軟件提供商，例如IBM、Intel、Sybase、Borland、BEA、WindRiver等公司都成為了Eclipse會(huì )員；Eclipse下載量已經(jīng)超過(guò)3 000萬(wàn)人次，遍布120個(gè)國家；50個(gè)著(zhù)名IT企業(yè)已經(jīng)提供了超過(guò)600個(gè)各種插件，有了C、Ja―va、COBOL、Perl、Python、XML等語(yǔ)言開(kāi)發(fā)插件，還有建模、數據庫、GUI等開(kāi)發(fā)插件，甚至圖形編輯的插件；在J2EE開(kāi)發(fā)方面，Eclipse更是以90％的速度增長(cháng)。
嵌入式系統開(kāi)發(fā)往往需要多種工具配合，如果采用Eclipse平臺，各種工具都以插件的方式出現，則開(kāi)發(fā)人員非常容易定制自己的開(kāi)發(fā)工具集。從編輯、建模、編譯、仿真、調試、測試工具到操作系統定制、版本管理、項目管理工具都可以無(wú)縫集成，構建成一個(gè)界面風(fēng)格完全統一的開(kāi)發(fā)工具集合。
目前，嵌入式工具提供商已經(jīng)開(kāi)始提供大量的嵌入式開(kāi)發(fā)Eclipse插件。例如，ARM公司的RVDS 3．2模塊就有很大部分是Eclipse插件；MIPS公司的開(kāi)發(fā)環(huán)境Sourecery G++基于GNU工具鏈和Eclipse IDE；WindRiver公司的WindRiver Workbench 2．O則完全基于E―clipse平臺，該IDE同時(shí)支持VxWorks、Linux和其他專(zhuān)用操作系統；很多芯片廠(chǎng)商例如ADl、TI、Xilinx等公司都開(kāi)始提供各種針對自已芯片的Eclipse插件工具；著(zhù)名的CPLD／FPGA開(kāi)發(fā)工具商Altera推出的Nios II IDE也是基于Eclipse平臺的；而Nokia也推出了稱(chēng)為Nokia Widget的Eclipse插件，用于開(kāi)發(fā)Nokia手機上的應用程序。另外，國內嵌入式工具公司Embest也推出了完全基于Eclipse的ADl處理器開(kāi)發(fā)工具BDT?？傊?，在整個(gè)嵌入式系統開(kāi)發(fā)的領(lǐng)域中，從硬件FPGA的設計工具到軟件的編譯工具、應用層開(kāi)發(fā)工具已經(jīng)都有了相應的Eclipse插件，而且這一趨勢正在迅猛擴展。預計，在未來(lái)的2～3年內中國的嵌入式開(kāi)發(fā)工程師也將開(kāi)始普遍使用基于Eclipse平臺的開(kāi)發(fā)工具，定制適合自身的開(kāi)發(fā)工具，進(jìn)行更加復雜的嵌入式系統開(kāi)發(fā)。

3 CoreSight調試體系結構
2004年ARM公司推出了一種新的調試體系結構CoreSight，以獲得更為強大的調試能力。CoreSight體系結構支持多核系統的調試，能對全系統進(jìn)行高帶寬的實(shí)時(shí)跟蹤，包括對系統總線(xiàn)的跟蹤與監視。CoreSight體系結構非常靈活，其中各個(gè)部件可以根據處理器廠(chǎng)商的需要進(jìn)行組合。圖1是一個(gè)典型的CoreSight調試結構，其組成部分很多，主要分為4類(lèi)。
(1)控制訪(fǎng)問(wèn)部件
用于配置和控制跟蹤數據流的產(chǎn)生、獲取跟蹤數據流，但不產(chǎn)生也不處理跟蹤數據流，典型的有：
①DAP(Debug Access Port)，可以實(shí)時(shí)訪(fǎng)問(wèn)AMBA總線(xiàn)上的系統內存、外設寄存器，以及所有調試配置寄存器，而無(wú)需掛起系統；
②ECT(Embedded CrOSS Trigger)，包含CTI(CrossTrigger Interface)和CTM(Cross Trigger Matrix)，為ETM(Embedded Trace Macrocell)提供一個(gè)接口，用于將一個(gè)處理器的調試事件傳遞到另一個(gè)處理器。
(2)源部件
用于產(chǎn)生向ATB(AMBA Trace Bus)發(fā)送的跟蹤數據，典型的有：
①HTM(AHB Trace Maerocell)，用于獲取AHB總線(xiàn)跟蹤信息，包括總線(xiàn)的層次、存儲結構、時(shí)序、數據流和控制流等；
②ETM(Embedded Trace Macrocell)，用于獲取處理器核的跟蹤信息；
③ITM(Instrumentation Trace Macrocell)，是一個(gè)由軟件驅動(dòng)跟蹤源，其輸出的跟蹤信息可以由軟件設置，包括Printf類(lèi)型的調試信息、操作系統以及應用程序的事件信息等。
(3)連接部件
用于實(shí)現跟蹤數據的連接、觸發(fā)和傳輸，典型的有：
①ATB 1：1 bridge，具有2個(gè)ATB接口，用于傳遞跟蹤源發(fā)出的控制信號；
②Replicator，可以讓來(lái)自同一跟蹤源的數據同時(shí)寫(xiě)到2個(gè)不同的匯集點(diǎn)去；
③Trace Funnel，用于將多個(gè)跟蹤數據流組合起來(lái)，在A(yíng)TB總線(xiàn)上傳輸。
(4)匯集點(diǎn)
是芯片上跟蹤數據的終點(diǎn)，典型的有：
①TPIU(Trace Port Interface Unit)，將片內各種跟蹤源獲取的信息按照TPIU幀的格式進(jìn)行組裝，然后通過(guò)Trace Port傳送到片外；
②ETB(Embedded Trace Buffer)，一個(gè)32位的RAM，作為片內跟蹤信息緩沖區；
③SWO(Serial wire Output)，類(lèi)似TPIU，但僅輸出ITM單元的跟蹤信息，只需要一個(gè)引腳來(lái)實(shí)現。
對于帶有CoreSight調試體系結構的處理器，工程師可以實(shí)現實(shí)時(shí)調試，當應用程序在處理器上全速運行時(shí)，可以透明地觀(guān)察并記錄處理器中的各種事件，包括內存單元讀寫(xiě)、中斷異常的發(fā)生與處理、操作系統任務(wù)之間的觸發(fā)關(guān)系與運行過(guò)程等等。這一新的調試體系結構將嵌入式系統調試從黑盒變成了白盒，使工程師有能力應付更復雜系統的設計與調試。
使用Trace Port接口進(jìn)行調試還需要專(zhuān)用的跟蹤器(Tracer)。如圖2所示，ARM公司的開(kāi)發(fā)工具RVDS中RVT(RealView Tracer)就是這種跟蹤器，其價(jià)格較為昂貴，因此RVDS更適合SoC的設計和開(kāi)發(fā)。如圖3所示，為了提供廉價(jià)的實(shí)時(shí)調試工具，ARM公司在其針對MCU的開(kāi)發(fā)工具RealView MDK中，增加了圖l中的SWO接口完成實(shí)時(shí)跟蹤的功能；使用仿真器ULINK 2的JTAG接口中的2根引腳作為SWO接口，可以對Correx―M3處理器實(shí)時(shí)調試分析，能從ITM單元中實(shí)時(shí)獲取內存單元讀寫(xiě)信息、Printf打印信息、操作系統任務(wù)信息等。