了解片上系統(tǒng)（SoC）的調(diào)試架構(gòu)

　　本文將介紹調(diào)試的基本概念并簡要闡述其在片上系統(tǒng)(SoC)中的實施方法，統(tǒng)稱為調(diào)試架構(gòu)，其中參考了Nexus和ARM CoreSight標(biāo)準(zhǔn)。

　　基本調(diào)試原理

　　片上系統(tǒng)(SoC)正在變得日趨復(fù)雜，為了充分利用先進的硬件，軟件的復(fù)雜性也相應(yīng)地增加了;因此，軟件調(diào)試逐漸成為擺在開發(fā)人員面前的一個難題。為了幫助開發(fā)人員調(diào)試他們的軟件，在SoC內(nèi)部構(gòu)建了一個硬件生態(tài)系統(tǒng)，通常被稱為SoC調(diào)試架構(gòu)。在深入研究調(diào)試架構(gòu)的細節(jié)之前，讓我們首先了解一下調(diào)試需求。

　　總的來說，調(diào)試需求包括以下幾點。

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

　　● 能夠根據(jù)需要暫停和啟動處理器;

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

　　● 使用調(diào)試資源防止對系統(tǒng)進行未經(jīng)授權(quán)的訪問;

　　● 能夠在不同的系統(tǒng)低功率模式下進行調(diào)試。

　　中止處理器以獲得系統(tǒng)的各種狀態(tài)和參數(shù)，這被稱為靜態(tài)/暫停模式調(diào)試，而在不干擾正常代碼執(zhí)行流的情況下訪問系統(tǒng)被稱為動態(tài)/監(jiān)視模式調(diào)試。在動態(tài)/監(jiān)視模式調(diào)試中，通常會在出現(xiàn)調(diào)試事件時執(zhí)行一個監(jiān)視程序。該程序隨后與外部調(diào)試器通信，在不中斷系統(tǒng)的情況下執(zhí)行請求的訪問。這種調(diào)試模式適用于實時系統(tǒng)，如引擎控制器和硬盤控制器中的伺服機制。

　　獲得有關(guān)運行線程和相關(guān)程序和/或數(shù)據(jù)流的信息的過程稱為跟蹤。在這種調(diào)試模式下，數(shù)據(jù)在專用的并行接口而不是調(diào)試接口上輸出。

　　過去，軟件程序主要通過系統(tǒng)的電路內(nèi)仿真器(ICE)和周期準(zhǔn)確的軟件模型進行調(diào)試。在ICE調(diào)試模式中，將要進行調(diào)試的組件(通常為處理器)替換為一個仿真器組件，后者允許對組件的各種內(nèi)部狀態(tài)和寄存器進行訪問，同時執(zhí)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(zhǔn)確的軟件模型的成本更低，但是速度比ICE更慢，并且開發(fā)這種模型會顯著地增加系統(tǒng)的復(fù)雜性。為了克服這兩種方法的局限性，制定了許多用于開發(fā)專用硬件生態(tài)系統(tǒng)/調(diào)試架構(gòu)的標(biāo)準(zhǔn)（如Nexus、CoreSight）。這種專用硬件生態(tài)系統(tǒng)/調(diào)試架構(gòu)構(gòu)成了完整系統(tǒng)的一部分，為復(fù)雜軟件的調(diào)試提供幫助并以較低的成本實現(xiàn)ICE功能。