GDB RSP協(xié)議與USB通信在嵌入式調(diào)試系統(tǒng)中的應(yīng)用

　　1 引言

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

　　一般嵌入式CPU都設(shè)計有JTAG口來進(jìn)行硬件仿真調(diào)試。硬件仿真器通過JTAG口輸入該CPU型號專有的JTAG時序來控制CPU的運行，并通過JTAG指令來觀察CPU以及開發(fā)板上硬件設(shè)備的運行情況，主要是各種寄存器以及相關(guān)內(nèi)存地址空間的實時數(shù)據(jù)。

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

　　硬件仿真器通常采用USB總線與PC機端的調(diào)試軟件通信，因此硬件仿真器需要采用相關(guān)的USB芯片來支持USB通信功能，同時PC端的調(diào)試軟件也需要開發(fā)針對該款USB芯片的驅(qū)動功能以支持與硬件仿真器USB芯片的數(shù)據(jù)交互。此外，PC端的調(diào)試系統(tǒng)還包括調(diào)試器（比如GDB調(diào)試器）、協(xié)議轉(zhuǎn)換器以及位于它們之間的遠(yuǎn)程調(diào)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。

　　本文通過對GDB RSP協(xié)議與USB通信技術(shù)的研究與應(yīng)用，針對一款具有自主知識產(chǎn)權(quán)的ZW100DSP處理器成功開發(fā)了一套調(diào)試系統(tǒng)，從而為該款DSP的應(yīng)用提供了極大的便利。該調(diào)試系統(tǒng)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(yuǎn)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(guī)定有服務(wù)器端（RSP Server）與客戶端（RSP Client）之分，通常在GDB中實現(xiàn)客戶端功能，而服務(wù)器端通常另起一個進(jìn)程實現(xiàn)與GDB的RSP協(xié)議通信，兩者之間的數(shù)據(jù)交互一般采用進(jìn)程間的通信方式來實現(xiàn)，常用的有網(wǎng)絡(luò)socket通信等。

　　調(diào)試系統(tǒng)的RSP Server和RSP Client雙方通過RSP協(xié)議進(jìn)行數(shù)據(jù)的接收和發(fā)送。RSP 數(shù)據(jù)包包含了調(diào)試信息和校驗兩個部分。調(diào)試信息是以“＄”作為開始、以“#”作為結(jié)尾的ASCⅡ碼字符流，后面跟兩個字節(jié)的校驗碼，該校驗碼的值是調(diào)試信息中所有字符的 ASCⅡ碼相加后取256的模，該值用兩個十六進(jìn)制字符表示，數(shù)據(jù)包格式如圖2所示。

　　接收方接收到數(shù)據(jù)包后進(jìn)行解析，如果接收到的數(shù)據(jù)包正確，會返回響應(yīng)信息“+”字符，如果接收到的數(shù)據(jù)包出錯，需要重新傳送數(shù)據(jù)包，則返回響應(yīng)信息“-”字符。發(fā)送方通過接收方發(fā)回的響應(yīng)信息判斷數(shù)據(jù)是否發(fā)送成功。

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

　　● C:報告目標(biāo)CPU掛起的原因；

　　● c、C、s和S:恢復(fù)運行或者單步調(diào)試目標(biāo)CPU;

　　● D:與目標(biāo)板斷開連接；

　　● g和G:讀寫通用寄存器；

　　● m和M:讀寫內(nèi)存地址空間；

　　● p和P:讀寫指定寄存器；

　　● X:加載二進(jìn)制數(shù)據(jù)；

　　● z和Z:清除或者設(shè)置斷點。

　　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(diào)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.