基于JTAG的ARM系统调试

凌阳教育

传统的调试工具及方法存在过分依赖芯片引脚的特点，不能再处理器告诉运行时正常工作，并且具有占用系统资源、不能实时跟踪和设置硬件断点、价格过高等弊端。目前由于高度集成的嵌入式SoC的普遍使用，有很多动作都从不在芯片的外部I/O上体现，一些内部模块的控制、存储器的总线信号也并不完全体现在芯片的外部I/O引脚上。这种深度嵌入、软件越来越复杂的发展趋势给传统的调试工具带来了极大的挑战。调试经常是一个很大的难题，也给嵌入式开发工作带来了不便，这就需要更先进的调试技术和调试工具相配套。

为解决这一问题，在硬件和软件上设置很多断点的根本目的是能够通过断点，观察到所有的或者任何希望看到的内部结构。设置最大的断点数目等效于单步执行，即一次执行一条指令，并观察内部的状态。嵌入式在复杂SoC中、基于ARM核的调试系统代表着当今片上调试技术的前沿。

基于JTAG仿真器的调试时目前ARM开发采用最多的一种方法。大多数ARM设计采用了片上JTAG接口，并将它作为其测试和调试方法的重要组成。JATG仿真器，也称为JATG的在线调试器ICD，是通过ARM芯片的JATG边界扫描口进行调试的设备。JATG仿真器连接比较方便，实现价格也比较便宜，是通过现有的JAPG边界扫描口与ARM CPU核通信，实现了完全非插入式调试，不使用片上资源，不需要目标存储器，不占用目标系统的任何端口。由于JTAG调试的目标程序时在目标板上执行，仿真更加接近于目标硬件。JATG仿真器是通过ARN处理器特有的JATG边界扫描接口与目标机通信进行调试，并可通过并口或串口、USB口等与宿主机PC通信。

基于JTAG的ARM的内核调试通道，具有典型的ICE功能，包含有EmbeddedICE模块的基于ARM的SoC芯片通过JTAG调试端口与主计算机连接。通过配置，支持正常的断点、观察点以及处理器核系统状态的访问，完成调试。

为了对代码运行过程进行实时跟踪，ARM提供了跟踪宏单元ETM，通过嵌入式实时跟踪系统，实时观察其操作过程，对应用程序的调试将更加全面、客观和真实。

ARM开发者通过Embedded ICE和ETM获得了传统意义的在线仿真器工具能够提供的各种功能。通过这些技术能够全面观察应用代码的实时行为，并且能够设置断点、检查并修改处理器寄存器和存储器单元，还总是能够严格地反链接到高级语言源代码，构成ARM完整的调试、实时跟踪的完整解决方案，并降低了开发成本。

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