MXT0106處理器調(diào)試環(huán)境的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

引言

        隨著軟件開(kāi)發(fā)規(guī)模的不斷擴(kuò)大，調(diào)試工具在軟件開(kāi)發(fā)中的作用顯得越來(lái)越重要。針對(duì)嵌入式處理器的調(diào)試環(huán)境的搭建有很多的方法，包括在線仿真器、ROM(只讀存儲(chǔ)器)仿真器及類似于調(diào)試支持單元(Debug Support Unit，簡(jiǎn)稱DSU)的硬件調(diào)試，而GDB(GNU的軟件調(diào)試器)完全是通過(guò)軟件方式實(shí)現(xiàn)調(diào)試。

        本文針對(duì)國(guó)產(chǎn)SPARC v8處理器，設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)了其基于處理器硬件調(diào)試機(jī)制的GDB調(diào)試環(huán)境。

調(diào)試環(huán)境的硬件基礎(chǔ)


        MXT0106是北京時(shí)代民芯公司設(shè)計(jì)的一款SPARC V8體系結(jié)構(gòu)的嵌入式處理器，具有非常豐富的外設(shè)接口，只需加上存儲(chǔ)器和應(yīng)用相關(guān)的外圍電路，就可以構(gòu)成完整的單板計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。
它具有片內(nèi)硬件調(diào)試功能，可以輔助軟件在目標(biāo)硬件上進(jìn)行調(diào)試。該部分功能包括兩個(gè)模塊：調(diào)試支持單元(DSU)和調(diào)試通訊連接模塊(如圖1所示)。對(duì)這兩個(gè)模塊的理解和使用，是開(kāi)發(fā)調(diào)試環(huán)境的基礎(chǔ)。
 
調(diào)試支持單元

        調(diào)試支持單元(DSU)可以通過(guò)任何在內(nèi)部總線上的主設(shè)備來(lái)調(diào)試處理器。通過(guò)DSU將處理器置于調(diào)試模式(進(jìn)入調(diào)試模式時(shí)流水線凍結(jié))，允許從外部調(diào)試處理器。DSU主設(shè)備在內(nèi)部總線上占有一個(gè)地址空間，通過(guò)這個(gè)地址空間，可以訪問(wèn)處理器的寄存器和跟蹤緩沖區(qū)的內(nèi)容，CPU內(nèi)部的所有寄存器、cache(緩存)在總線上都有映射的空間，調(diào)試時(shí)直接由DSU按地址訪問(wèn)。用戶也可以調(diào)試和/或從中斷的位置重新執(zhí)行。

        DSU還有兩個(gè)斷點(diǎn)寄存器來(lái)匹配任何內(nèi)部的總線地址或者執(zhí)行的指令。

DSU通訊連接

        DSU通訊連接包含一個(gè)串口，該串口在內(nèi)部總線上作為一個(gè)主設(shè)備。該串口支持簡(jiǎn)單的通信協(xié)議傳輸訪問(wèn)參數(shù)和數(shù)據(jù)。連接命令由一個(gè)控制字節(jié)、32位地址和可選的寫(xiě)入數(shù)據(jù)組成。數(shù)據(jù)以8位為基礎(chǔ)進(jìn)行發(fā)送：包括一個(gè)起始位、8位數(shù)據(jù)位和一個(gè)停止位。


        通過(guò)通訊鏈路，可以對(duì)內(nèi)部總線上任何地址進(jìn)行讀/寫(xiě)操作。通過(guò)設(shè)置長(zhǎng)度字段為n-1(其中n標(biāo)明傳輸字的長(zhǎng)度)，可以進(jìn)行塊傳輸。其協(xié)議格式如圖2。