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嵌入式系統(tǒng)交叉調(diào)試方法一般分為兩種，一種是基于JTAG的片上調(diào)試方法，一種是基于調(diào)試代理的遠(yuǎn)程調(diào)試方法。 JTAG是一種國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)芯片測(cè)試協(xié)議，目前大多數(shù)CPU體系都支持JTAG。基于JTAG的片上調(diào)試方法最突出的代表就是JLink調(diào)試器，其定義了一個(gè)軟件調(diào)試層面的RDI接口標(biāo)準(zhǔn)，然后JLink調(diào)試器將調(diào)試環(huán)境軟件（IAR、KEIL等）發(fā)出的RDI接口轉(zhuǎn)化為JTAG命令，對(duì)芯片進(jìn)行調(diào)試。該方法多適用于嵌入式系統(tǒng)底層驅(qū)動(dòng)調(diào)試、裸系統(tǒng)調(diào)試和單應(yīng)用調(diào)試。 file:///C:\Users\郭曉娟\AppData\Local\Temp\ksohtml\wpsC5E6.tmp.png 基于調(diào)試代理的遠(yuǎn)程調(diào)試方法是在目標(biāo)機(jī)上運(yùn)行一個(gè)調(diào)試代理程序，與宿主機(jī)的調(diào)試器進(jìn)行通信交互，一起配合完成調(diào)試的任務(wù)。該方法主要使用軟件陷入來(lái)模擬斷點(diǎn)以接管CPU來(lái)完成調(diào)試。GDB遠(yuǎn)程調(diào)試是主要代表，其提供兩種方式。一種是gdbserver，其能在目標(biāo)機(jī)的系統(tǒng)上獨(dú)立運(yùn)行，用于調(diào)試有操作系統(tǒng)的應(yīng)用程序；另一種是stub，其和嵌入式系統(tǒng)程序一起鏈接運(yùn)行，一般用于調(diào)試系統(tǒng)程序。Gdbserver比較容易，但需要操作系統(tǒng)支持；stub調(diào)試比較難，需要針對(duì)具體的芯片體系進(jìn)行移植。兩者的工作原理是相似的。GDB調(diào)試基于串口協(xié)議或者TCP/IP協(xié)議。由于調(diào)試代理、串口驅(qū)動(dòng)或者TCP/IP驅(qū)動(dòng)需要占用大量的內(nèi)存空間，因此該方法一般用于內(nèi)存資源比較豐富的嵌入式系統(tǒng)的調(diào)試。 file:///C:\Users\郭曉娟\AppData\Local\Temp\ksohtml\wpsC5F7.tmp.png 嵌入式系統(tǒng)一般分資源寬裕型系統(tǒng)和資源緊缺型系統(tǒng)，前者CPU處理能力強(qiáng)、內(nèi)存資源豐富（一般在M字節(jié)級(jí)以上），如能支持Linux內(nèi)核運(yùn)行的嵌入式系統(tǒng)，而其一般都是選用基于調(diào)試代理的遠(yuǎn)程調(diào)試方法來(lái)進(jìn)行開(kāi)發(fā)；而后者的CPU處理能力一般、內(nèi)存資源有限（一般在100K字節(jié)以下），多見(jiàn)于單片機(jī)控制器類(lèi)成本敏感的消費(fèi)類(lèi)電子系統(tǒng)，系統(tǒng)程序難以和stub程序一起在內(nèi)存中運(yùn)行，因此難以選擇基于調(diào)試代理的遠(yuǎn)程調(diào)試方法來(lái)進(jìn)行開(kāi)發(fā)，而是選擇基于JTAG的片上調(diào)試方法或者直接串口打印的方式來(lái)進(jìn)行調(diào)試。但是，在資源緊缺型嵌入式系統(tǒng)上，針對(duì)帶操作系統(tǒng)（如基于UCOS內(nèi)核、FreeRTOS內(nèi)核）的應(yīng)用程序進(jìn)行調(diào)試，基于JTAG的片上調(diào)試方法也是難以勝任的。考慮以下類(lèi)型的嵌入式系統(tǒng)： 帶嵌入式操作系統(tǒng)的電子產(chǎn)品往往都具有多個(gè)應(yīng)用，例如一些帶LCD平的音頻播放器，它除了有音樂(lè)應(yīng)用，也有圖片應(yīng)用、FM應(yīng)用、電子書(shū)應(yīng)用等等，同時(shí)還可以充當(dāng)一個(gè)U盤(pán)進(jìn)行文件拷貝。該系統(tǒng)同時(shí)可能運(yùn)行一到兩個(gè)應(yīng)用，例如聽(tīng)音樂(lè)看電子書(shū)，而其他應(yīng)用則不能同時(shí)運(yùn)行。嵌入式系統(tǒng)學(xué)習(xí)加意義氣嗚嗚吧久零就易，這些應(yīng)用程序和操作系統(tǒng)、UI資源文件、配置文件都是存在于外存（如nand flash或者nor flash）的固件區(qū)，對(duì)使用用戶(hù)不可見(jiàn)；而音樂(lè)文件、電子書(shū)等則是存在于外存的用戶(hù)區(qū)，對(duì)使用用戶(hù)可見(jiàn)。從中可看成，各個(gè)應(yīng)用程序是分時(shí)復(fù)用寶貴的內(nèi)存資源。由于成本敏感，內(nèi)存資源的大小是經(jīng)過(guò)精心設(shè)計(jì)的。對(duì)于單個(gè)應(yīng)用程序，也會(huì)將代碼分為常駐內(nèi)存類(lèi)型和可切換類(lèi)型。例如，對(duì)性能影響比較大的解碼部分代碼就需要常駐內(nèi)存，而選擇文件相關(guān)的代碼則可以在需要時(shí)才加載到內(nèi)存。同時(shí)，使用固化一部分內(nèi)核的代碼，就能做到以100K左右的內(nèi)存來(lái)支撐整個(gè)系統(tǒng)的運(yùn)行。應(yīng)用程序在非運(yùn)行狀態(tài)時(shí)存儲(chǔ)在外存中，在應(yīng)用運(yùn)行時(shí)才會(huì)被操作系統(tǒng)加載到內(nèi)存中，同時(shí)對(duì)可切換類(lèi)型的代碼進(jìn)行調(diào)度切換。 如果要調(diào)試這種帶操作系統(tǒng)類(lèi)型的應(yīng)用程序，由于內(nèi)存的原因，依然不能選擇基于調(diào)試代理的遠(yuǎn)程調(diào)試方法，而選擇基于JTAG的片上調(diào)試方法會(huì)遇到以下問(wèn)題： 由于沒(méi)有STUB在目標(biāo)機(jī)運(yùn)行，所以基于JTAG的片上調(diào)試方法只能通過(guò)JTAG協(xié)議接口來(lái)對(duì)內(nèi)存進(jìn)行讀寫(xiě)。而上述應(yīng)用程序包括常駐代碼和可切換類(lèi)型代碼，在未運(yùn)行時(shí)需要存儲(chǔ)到外存中，在需要的時(shí)候才能由定制的操作系統(tǒng)加載到內(nèi)存中。很明顯，JTAG接口無(wú)法將代碼寫(xiě)到外存中去。因此，需要通過(guò)其他的手段將固件（包括操作系統(tǒng)、所有的應(yīng)用程序、UI資源文件、配置文件）燒寫(xiě)到固件區(qū)，才能使用基于JTAG的片上調(diào)試方法進(jìn)行調(diào)試。即不使用該方法的程序下載功能，而是使用讀內(nèi)存、設(shè)置斷點(diǎn)等功能。 因此，調(diào)試這種帶操作系統(tǒng)類(lèi)型的應(yīng)用程序一般的流程如下： 1） 調(diào)試過(guò)程中遇到問(wèn)題，停止調(diào)試，修改好，編譯鏈接該應(yīng)用程序。 2） 打包固件，將操作系統(tǒng)、所有的應(yīng)用程序、UI資源文件、配置文件等打包成一個(gè)固件。 3） 燒寫(xiě)固件，一般使用USB量產(chǎn)工具，或者直接的外存燒寫(xiě)工具。 4） 啟動(dòng)系統(tǒng)，并運(yùn)行到該程序，進(jìn)入調(diào)試狀態(tài)。 這種調(diào)試方式最大的問(wèn)題就是效率很低，因?yàn)槊看涡薷某绦颍家匦麓虬麄�(gè)固件，一般要耗費(fèi)10分鐘以上，同時(shí)，還要重新燒寫(xiě)整個(gè)固件，燒寫(xiě)前還要先擦除外存，這里也要耗費(fèi)不少時(shí)間。另外，由于燒寫(xiě)固件和JTAG調(diào)試是兩套不同的工具，板子上電到連接工具也需要消耗不少時(shí)間。 |
