說說嵌入式調(diào)試方式

對嵌入式軟件的開發(fā)，講解的教程、教材都比較多，但這些都還只是在理論上進行說明，并且，對開發(fā)環(huán)境、仿真器的作用對于一個嵌入式開發(fā)的門外漢來講都是非常復(fù)雜的知識，這里就將我所總結(jié)出來的嵌入式開發(fā)過程的相關(guān)概念進行一下解釋，主要是對ARM嵌入式中關(guān)于片內(nèi)flash,片外flash,片內(nèi)RAM,片外RAM的相關(guān)調(diào)試工作進行一下詳細的說明。

我所獲取的知識的實踐環(huán)境還是老樣子：IAR+JLINK V7.0，這套環(huán)境說明一下：IAR是一套非常成熟的嵌入式開發(fā)環(huán)境，之所以選擇它，是因為入門時的項目就是拿他做的，當時用的是LM1138 是M3的ARM核。

作為一個嵌入式的門外漢辛辛苦苦的詳細了解了IAR環(huán)境的一個調(diào)試過程，然后就產(chǎn)生了惰性，哈哈，懶得用別的開發(fā)環(huán)境了。其實就是這樣的，做軟件開發(fā)的，尤其是嵌入式軟件開發(fā)，你用什么開發(fā)工具其實都是一樣的，幾種開發(fā)工具ADS,IAR,MDK其實都是各有優(yōu)缺點的，我感覺IAR的環(huán)境下官方例程較多，如果采用比較常見的MCU的話，基本在里面都能找到相應(yīng)的例程的;并且IAR是在不斷更新的，目前的最新版本已經(jīng)到了5.4.1了，相對非常成熟，對各種新的核心支持非常及時;ADS是早期對ARM開發(fā)支持的最好的環(huán)境之一，兼容所有ARM指令集、偽指令集，應(yīng)該可以說是標準的開發(fā)環(huán)境了，但ADS環(huán)境永遠停留在了1.2版本上，對新ARM核的支持已經(jīng)無從談起，它在設(shè)計上比較優(yōu)越的就是將軟件調(diào)試AXD與編輯ADS是分開兩個程序的，我們可以使用ASD對非ADS開發(fā)的bin程序進行調(diào)試，算是比較方便的，網(wǎng)上的資源相對來講也是比較多的，如果是嵌入式愛好者使用ADS作為開發(fā)環(huán)境還是相當不錯的。MDK沒有用過，不太清楚，不過MDK是ARM在放棄ADS環(huán)境支持后選擇的第二個官方編譯環(huán)境，對新內(nèi)核的支持也是非常迅速的。總的說來，做嵌入式軟件開發(fā)，選用哪一中開發(fā)環(huán)境其實都是沒有什么關(guān)系的，從開發(fā)上來講，他們的主要區(qū)別主要還是集中在匯編指令不同、程序入口函數(shù)名不同等等，這些非常細節(jié)上的東西，對程序主體所使用的C語言是完全相同的。這些開發(fā)環(huán)境在網(wǎng)上都有相應(yīng)的破解版，如果是個人作為學(xué)習(xí)之用選擇哪一個都是無所謂的。

作為仿真器來講，JLINK我認為是非常值得推薦的，主要原因還是JLINK破解的非常完善，隨便在淘寶上一搜就有一堆，現(xiàn)在的價錢又非常的便宜，一般在80塊左右使用起來就沒有問題了，與正版的JLINK在功能上現(xiàn)在已經(jīng)沒有什么區(qū)別了。JLINK支持幾乎所有片內(nèi)flash燒錄，以及大部分的Norflash的燒錄。但JLINK不支持直接的NANK flash的燒錄。而目前對產(chǎn)品開發(fā)來說所使用的仿真器如ZLG的AK100來說是支持NAND flash的直接燒錄的。并且在IAR下不論使用JLINK方式還是RDI的調(diào)試方式，都是不能使用JLINK的Norflash燒錄程序的，只能使用片內(nèi)flash的燒錄算法。

好啦，上面的工具說明就說到這里;下面主要說一下關(guān)于IAR環(huán)境調(diào)試的主要方式。在嵌入式開發(fā)中，由于對flash芯片的燒錄速度較慢，讀取flash芯片的速度也非常慢，而調(diào)試的時候需要頻繁修改程序，對程序的讀取、寫入速度對開發(fā)速度影響很大。因此對調(diào)試來說，一般講程序直接燒入片內(nèi)ram或者是片外的ram中運行的，這樣調(diào)試速度極快。這在IAR中是通過在linker中所設(shè)置的icf文件所實現(xiàn)的，在調(diào)試時，我們一般講icf中RAM ROM都設(shè)置為片內(nèi)ram的地址范圍，這樣程序在鏈接時所使用的地址范圍都在片內(nèi)ram中，IAR調(diào)試時將程序鏡像放于片內(nèi)RAM中，跳轉(zhuǎn)到入口程序__iar_start就可以對程序進行調(diào)試了。但有時片內(nèi)RAM空間并不夠使用，我們需要使用片外的RAM，但是我們需要知道，使用片外RAM的話我們需要首先設(shè)置CPU內(nèi)相應(yīng)的存儲器管理寄存器，告訴CPU如何訪問片外RAM(主要有片外RAM 地址、大小、位寬、時序等)這部分工作是需要在程序?qū)懭肫釸AM之前就完成的，所以將這部分指令實現(xiàn)為IAR下的linker設(shè)置中的mac文件，在該文件中完成對CPU相關(guān)寄存器的設(shè)置后，IAR通過仿真器向片外RAM寫入數(shù)據(jù)。這里需要說明一個問題就是異常向量的訪問，我們在片內(nèi)或者片外RAM中調(diào)試程序的時候，是不能夠運行正常的異常向量的，我們知道異常向量表是在地址空間0x000000的位置的，一般是flash空間，(不經(jīng)過Remap,MMU的修改，關(guān)于Remap,MMU在這里就不進行展開說明了，改日再討論)而我們的程序都是寫入RAM地址空間的，這就導(dǎo)致我們的程序如果進入異常狀態(tài)那就肯定會跑飛，就是說程序跳轉(zhuǎn)到異常處理函數(shù)，而異常處理函數(shù)又指向一個不存在的函數(shù)地址，這樣就非常不方便調(diào)試異常狀態(tài)了。

再說一下關(guān)于片內(nèi)flash，片外flash的調(diào)試方法,首先，我們要明確，只要是flash不管是NAND，還是Norflash，對flash芯片的訪問都是需要驅(qū)動程序的，這是嵌入式初學(xué)者經(jīng)常糊涂的地方，對Norflash來說，它的地址線、數(shù)據(jù)線連接與片外SRAM,SDRAM其實是差不多的，為什么對SRAM,SDRAM我們只需要在mac文件中設(shè)置寄存器，而flash確一定要使用驅(qū)動程序那，這里，主要是對RAM的訪問，我們只需要設(shè)置地址、大小、位寬、時序就可以訪問了，而對flash來說，我們在向其中寫入或者讀出數(shù)據(jù)，我們首先要向flash芯片內(nèi)相應(yīng)的寄存器寫入命令才能都完成后續(xù)的讀取、寫入、設(shè)置的操作，這就是flash芯片驅(qū)動程序的作用?？赡苡腥税l(fā)現(xiàn)，IAR下對片內(nèi)flash并沒有設(shè)置flash驅(qū)動程序啊，其實這部分在我們設(shè)置工程中使用的DEVICE名稱時就自動設(shè)置好啦，如我們使用LM1138的芯片，IAR在將程序?qū)懭肫瑑?nèi)flash時，自動調(diào)用LM1138的flash驅(qū)動函數(shù)向flash中寫入程序。這樣片外flash又該如何操作那，這里就要說一下啦，只要是flash就必須要有驅(qū)動，對flash芯片的燒錄過程就是首先，IAR在芯片的片內(nèi)RAM中運行flash驅(qū)動程序，將程序燒錄入片內(nèi)或者片外的flash芯片中。片內(nèi)非flash驅(qū)動IAR已經(jīng)自動設(shè)置好啦，片外的flash就需要我們來寫驅(qū)動了，這里就有兩種方式來調(diào)用驅(qū)動了，一個是在IAR下編譯根據(jù)flash芯片的數(shù)據(jù)手冊編寫驅(qū)動，然后通過IAR的flashloader調(diào)用編譯好的驅(qū)動程序，片外flash芯片寫入數(shù)據(jù)。還有就是功能比較全面的仿真器，可以直接在設(shè)置時指定片外flash芯片驅(qū)動程序，IAR通過相應(yīng)的調(diào)試接口支持相關(guān)的仿真器的在線調(diào)試。使用JLINK的話只能通過在IAR下編寫片外flash芯片驅(qū)動的方式開實現(xiàn)對片外flash芯片讀寫的需要。

最后說一下程序鏈接與程序燒錄的關(guān)系，在程序鏈接時指定ROM,RAM地址的范圍，ROM,RAM其實就相當于程序燒錄地址，也就是說，設(shè)置鏈接器地址時需要對應(yīng)芯片數(shù)據(jù)手冊、開發(fā)板的地址空間范圍等，設(shè)計好程序運行地址空間，設(shè)置鏈接地址。