ARM基础教程 | ARM Cortex-M的调试和跟踪技术

Posted 2022-04-16 strongerHuang

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作者 | strongerHuang

微信公众号 | strongerHuang

如今众多Cortex-M处理器能这么方便调试，在于有一项基于Arm Cortex-M处理器设备的CoreSight技术，该技术引入了强大的新调试（Debug）和跟踪（Trace）功能。

下面就来重点讲讲关于CoreSight中调试和跟踪的相关内容。

调试和跟踪功能

CoreSight两个主要功能就是调试和跟踪功能。

1.调试功能

• 运行处理器的控制，允许启动和停止程序

• 单步调试源码和汇编代码

• 在处理器运行时设置断点

• 即时读取/写入存储器内容和外设寄存器

• 编程内部和外部FLASH存储器

2.跟踪功能

• 串行线查看器（SWV）提供程序计数器（PC）采样，数据跟踪，事件跟踪和仪器跟踪信息

• 指令（ETM）跟踪直接流式传输到您的PC，从而实现历史序列的调试，软件性能分析和代码覆盖率分析

一张图了解整体内容：

JTAG

JTAG是行业标准的接口，用于下载和调试目标处理器上的程序以及许多其他功能。它提供了连接设备的简便方法，并且在所有基于Arm处理器的设备上都可用。JTAG接口可与基于Cortex-M的设备一起使用，以访问CoreSight调试功能。

1.JTAG历史

JTAG是联合测试工作组（Joint Test Action Group）的简称，是在名为标准测试访问端口和边界扫描结构的IEEE的标准1149.1的常用名称。此标准用于验证设计与测试生产出的印刷电路板功能。

1990年JTAG正式由IEEE的1149.1-1990号文档标准化，在1994年，加入了补充文档对边界扫描描述语言（BSDL）进行了说明。从那时开始，这个标准被全球的电子企业广泛采用，边界扫描几乎成为了JTAG的同义词。

---引用维基百科

2.JTAG接口

JTAG的接口通常是4/5个接脚接口连到芯片上：

• TDI（测试数据输入）

• TDO（测试数据输出）

• TCK（测试时钟）

• TMS（测试模式选择）

• TRST（测试复位）可选

SWD串行线调试

SWD，Serial Wire Debug（串行线调试）模式是标准JTAG接口的替代方法，它仅使用两个引脚即可提供与JTAG相同的调试功能，而不会降低性能，并通过串行线查看器（SWV）引入了数据跟踪功能。

在JTAG引脚中包含SWD接口引脚，从而允许标准目标连接器中使用。引脚包含：

• TCLK-SWCLK（串行时钟）

• TMS-SWDIO（串行数据输入/输出）

• TDO-SWO（串行线输出-SWV使用）

关于SWV

SWV：Serial Wire Viewer，串行线查看器

基于Cortex-M3、 M4、 M7的设备能够根据所需信息或分析的类型，以多种方式提供高速数据跟踪信息。当系统处理器继续全速运行时，它通过SWO引脚传输。

可从ITM（仪器跟踪宏单元）和DWT（数据观察点和跟踪）单元获得信息，其中包括：

• PC（程序计数器）采样

• 显示CPU周期统计信息的事件计数器

• 具有定时统计信息的异常和中断执行

• 跟踪数据-用于时序分析的数据读取和写入

• 用于简单printf样式调试的ITM跟踪信息

可参看我之前的文章《打印输出教程》。

拓展：下载调试器

之前给大家分享过《下载调试接口 SWD 和 JTAG的区别》，选择下载调试器时也可以对比一下二者差异。

支持JTAG和SWD模式的下载调试器很多，J-Link、 ST-LINK、 ULINK这些大众化的工具都支持，还有很多小众的下载调试器（比如e-Link、 GD-Link等）同样也支持SWD模式。

那么，我们该选择哪一种呢？ 哪一种更香呢？

支持全面的一点的算J-Link了，但正版的价格，对于普通个人来说，有压力。

有多种版本，算下来好几千一个。

同样，正版ULINK也和J-Link一样，价格上千。当然，很多人买到的ULINK和J-Link都是盗版。

相比ULINK和J-Link而言，正版的ST-Link价格就很划算，一个正版ST-Link V2才两三百，但缺点就是只能针对STM8/32使用。

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