GDB RSP協(xié)議與USB通信在嵌入式調試系統中的應用

　　1 引言

　　調試嵌入式程序通常采用一種稱(chēng)為交叉調試的調試技術(shù)來(lái)調試已下載到嵌入式開(kāi)發(fā)板中的程序。該技術(shù)可以允許用戶(hù)通過(guò)PC機端的調試器以某種方式遠程控制目標開(kāi)發(fā)板上被調試程序的運行方式，并具有查看與修改目標開(kāi)發(fā)板上內存單元、寄存器以及被調試程序中變量值等功能。采用硬件仿真器來(lái)調試嵌入式程序是常用的一種開(kāi)發(fā)方式。

　　一般嵌入式CPU都設計有JTAG口來(lái)進(jìn)行硬件仿真調試。硬件仿真器通過(guò)JTAG口輸入該CPU型號專(zhuān)有的JTAG時(shí)序來(lái)控制CPU的運行，并通過(guò)JTAG指令來(lái)觀(guān)察CPU以及開(kāi)發(fā)板上硬件設備的運行情況，主要是各種寄存器以及相關(guān)內存地址空間的實(shí)時(shí)數據。

　　同時(shí)將嵌入式軟件的運行結果通過(guò)JTAG口按照特定的JTAG時(shí)序輸出反饋給硬件仿真器，硬件仿真器再通過(guò)USB或者串口、并口等總線(xiàn)返回給PC機端的調試軟件。

　　硬件仿真器通常采用USB總線(xiàn)與PC機端的調試軟件通信，因此硬件仿真器需要采用相關(guān)的USB芯片來(lái)支持USB通信功能，同時(shí)PC端的調試軟件也需要開(kāi)發(fā)針對該款USB芯片的驅動(dòng)功能以支持與硬件仿真器USB芯片的數據交互。此外，PC端的調試系統還包括調試器（比如GDB調試器）、協(xié)議轉換器以及位于它們之間的遠程調試協(xié)議（通常是GDB RSP協(xié)議），這些都是針對特定型號CPU定制的。

　　本文通過(guò)對GDB RSP協(xié)議與USB通信技術(shù)的研究與應用，針對一款具有自主知識產(chǎn)權的ZW100DSP處理器成功開(kāi)發(fā)了一套調試系統，從而為該款DSP的應用提供了極大的便利。該調試系統的框架如圖1所示。

　　2 GDB RSP協(xié)議與EZ-USB FX2芯片概述

　　2.1 GDB RSP協(xié)議

　　GDB 遠程串行通信協(xié)議RSP（GDB RemoteSerial Protocol）是基于消息的 ASCⅡ碼字符流協(xié)議，規定有服務(wù)器端（RSP Server）與客戶(hù)端（RSP Client）之分，通常在GDB中實(shí)現客戶(hù)端功能，而服務(wù)器端通常另起一個(gè)進(jìn)程實(shí)現與GDB的RSP協(xié)議通信，兩者之間的數據交互一般采用進(jìn)程間的通信方式來(lái)實(shí)現，常用的有網(wǎng)絡(luò )socket通信等。

　　調試系統的RSP Server和RSP Client雙方通過(guò)RSP協(xié)議進(jìn)行數據的接收和發(fā)送。RSP 數據包包含了調試信息和校驗兩個(gè)部分。調試信息是以“＄”作為開(kāi)始、以“#”作為結尾的ASCⅡ碼字符流，后面跟兩個(gè)字節的校驗碼，該校驗碼的值是調試信息中所有字符的 ASCⅡ碼相加后取256的模，該值用兩個(gè)十六進(jìn)制字符表示，數據包格式如圖2所示。

　　接收方接收到數據包后進(jìn)行解析，如果接收到的數據包正確，會(huì )返回響應信息“+”字符，如果接收到的數據包出錯，需要重新傳送數據包，則返回響應信息“-”字符。發(fā)送方通過(guò)接收方發(fā)回的響應信息判斷數據是否發(fā)送成功。

　　RSP協(xié)議的調試命令是通過(guò)第一個(gè)ASCⅡ碼字符進(jìn)行區別的。以下是比較常用的調試命令及其功能：

　　● C:報告目標CPU掛起的原因；

　　● c、C、s和S:恢復運行或者單步調試目標CPU;

　　● D:與目標板斷開(kāi)連接；

　　● g和G:讀寫(xiě)通用寄存器；

　　● m和M:讀寫(xiě)內存地址空間；

　　● p和P:讀寫(xiě)指定寄存器；

　　● X:加載二進(jìn)制數據；

　　● z和Z:清除或者設置斷點(diǎn)。

　　2.2 Cypress EZ-USB FX2功能

　　硬件仿真器采用Cypress的EZ-USB FX2芯片與PC端的調試進(jìn)程（RSP Server）進(jìn)行通信。Cypress公司的EZ-USB FX2系列芯片是世界第一個(gè)集成USB 2.0協(xié)議的微處理器，它支持12 Mb/s的全速傳輸和480 Mb/s的高速傳輸，可使用4種USB傳輸方式：控制傳輸、中斷傳輸、批量傳輸和同步傳輸；完全使用USB 2.0,并向下兼容USB1.1.