嵌入式Arm中斷調(diào)試方法

嵌入式軟件開發(fā)流程

參照嵌入式軟件的開發(fā)流程。第一步：工程建立和配置。第二步：編輯源文件。第三步：工程編譯和鏈接。第四步：軟件的調(diào)試。第五步：執(zhí)行文件的固化。

在整個流程中，用戶首先需要建立工程并對工程做初步的配置，包括配置處理器和配置調(diào)試設(shè)備。編輯工程文件，包括自己編寫的匯編和 C 語言源程序，還有工程編譯時需要編寫的鏈接腳本文件，調(diào)試過程中需要編寫存儲區(qū)映像文件和命令腳本文件，以及上電復(fù)位時的程序運行入口的啟動程序文件。

對后四種文件的理解很重要，其作用解釋如下。

(1) 鏈接腳本文件：在程序編譯時起作用。該文件描述代碼鏈接定位的有關(guān)信息，包括代碼段，數(shù)據(jù)段，地址段等，鏈接器必須使用該文件對整個系統(tǒng)的代碼做正確的定位。在 SDRAM 中調(diào)試程序、在 FLASH 中調(diào)試或固化后運行的鏈接腳本文件應(yīng)加以區(qū)分。（在 IDE 開發(fā)環(huán)境中使用擴展名*.ld）

(2)命令腳本文件：在 SDRAM 中調(diào)試程序時起作用。在集成環(huán)境與目標(biāo)連接時、軟件調(diào)試過程中以及目標(biāo)板復(fù)位后，有時需要集成環(huán)境自動完成一些特定的操作，比如復(fù)位目標(biāo)板、清除看門狗、屏蔽中斷寄存器、存儲區(qū)映射等。這些操作可以通過執(zhí)行一組命令序列來完成，保存一組命令序列的文本文件稱為命令腳本文件（在 IDE 開發(fā)環(huán)境中使用擴展名*.cs）。

(3)存儲區(qū)映像文件：在 SDRAM 中調(diào)試程序時起作用。在軟件調(diào)試過程中訪問非法存儲區(qū)在部分處理器和目標(biāo)板上會產(chǎn)生異常，如果異常沒有處理，則會導(dǎo)致軟件調(diào)試過程無法繼續(xù)，為了防止以上問題并調(diào)整仿真器訪問速度以達到最合適的水平，提供這樣一種用于描述各個存儲區(qū)性質(zhì)的文件叫存儲區(qū)映像文件（在 IDE 開發(fā)環(huán)境中使用擴展名*.map）。

在程序的調(diào)試過程中可以選擇使用存儲區(qū)映像文件*.map 和命令腳本文件*. cs 配合程序的調(diào)試。

(4) 啟動文件：它主要是完成一些和硬件相關(guān)的初始化的工作，為應(yīng)用程序做準(zhǔn)備。一般，啟動代碼的第一步是設(shè)置中斷和異常向量；第二步是完成系統(tǒng)啟動所必須的寄存器配置；第三步設(shè)置看門狗及用戶設(shè)計的部分外圍電路；第四步是配置系統(tǒng)所使用的存儲區(qū)分配地址空間；第五步是變量初始化；第六步是為處理器的每個工作模式設(shè)置棧指針；最后一步是進入高級語言入口函數(shù)（Main 函數(shù)）。

中斷程序設(shè)計

中斷調(diào)試方面可以采用類似矢量中斷動態(tài)處理方式，讓中斷對應(yīng)的確定地址代碼調(diào)轉(zhuǎn)到 RAM 的固定地址處，定義一個函數(shù)指針指向該固定地址，就可以隨時通過替換 RAM 固定地址處的代碼，實現(xiàn)動態(tài)改變中斷處理函數(shù)。

具體方法是：

(1)將中斷源函數(shù)指針定義在 RAM 中相對的固定地址，建立中斷矢量表；

void SetInterrupt (U32 vector, void (*handler)()){ InterruptHandlers[vector] = handler;}

(2)在程序中，調(diào)用具體某中斷源的中斷處理函數(shù)；

如：SetInterrupt(IIC_INT,IICWriteIsr);

/* 聲明 IIC 中斷處理函數(shù)，其中 IIC_INT 為 IIC 中斷源序號，IICWriteIsr 為 IIC 的寫中斷處理函數(shù) */

(3)在 0x18 處的 IRQ 或 0x1C 處的 FIQ 中斷入口函數(shù)中，獲取中斷源、清除中斷掛起標(biāo)志、通過已定義的中斷源函數(shù)指針進入用戶具體某中斷處理程序。

void ISR_IrqHandler(void){ IntOffSet = (unsigned int)INTOFFSET; Clear_PendingBit(IntOffSet>>2) ;

(*InterruptHandlers[IntOffSet>>2])();// 調(diào)用具體某中斷處理程序}

采用動態(tài)的中斷處理方法，在中斷源較多的情況下，中斷響應(yīng)時間和程序性能得到優(yōu)化。另外，在調(diào)試方面，此處理方法具有便于跟蹤調(diào)試的優(yōu)點，并且根據(jù)需要，可以方便變換中斷處理函數(shù)。

中斷調(diào)試

軟件調(diào)試可以在 SDRAM 中或 FLASH 中進行。在 SDRAM 中，讀寫方便，訪問速度快。一般軟件調(diào)試應(yīng)在 RAM 中完成，但當(dāng) RAM 空間小于 FLASH 程序空間，程序只能在 FLASH 運行和調(diào)試時，或者用戶希望了解程序在 FLASH 中實際運行情況時，就可以在 FLASH 中進行程序調(diào)試。

進行中斷調(diào)試時，應(yīng)注意中斷入口位于 SDRAM 中或 FLASH 中 0x18 或 0x1c 地址，鏈接腳本文件必須使整個系統(tǒng)的代碼正確定位于 0x0 起始處，但 SDRAM 或 FLASH 對應(yīng)的鏈接腳本文件及工程配置注意區(qū)別。

(1)程序在 SDRAM 中運行

在 SDRAM 中調(diào)試，使用 SDRAM 對應(yīng)的鏈接腳本文件。調(diào)試過程需要以下幾步：編譯、鏈接工程；連接仿真器和電路板；下載程序（在 IDE 開發(fā)環(huán)境中使用擴展名*.elf）；調(diào)試。

下載程序前必須啟動命令腳本文件完成前述的一些特定的操作，命令腳本文件的啟動在連接仿真器時自動進行，其中存儲區(qū)映射應(yīng)與程序在 SDRAM 中運行時相同，保證整個系統(tǒng)的代碼正確定位于 0x0 起始處。下載程序的起始地址也為 0x0，下載成功后便可進行調(diào)試工作。

(2)程序在 FLASH 中運行

在 FLASH 中調(diào)試，使用 FLASH 對應(yīng)的鏈接腳本文件。調(diào)試過程需要以下幾步：編譯、鏈接工程；連接仿真器和電路板；程序格式轉(zhuǎn)換（*.elf 轉(zhuǎn)換為*.bin）；固化*.bin 程序；調(diào)試。

連接仿真器后不需要下載程序，存儲區(qū)映射由本身工程中啟動文件運行完成，不需要命令腳本文件。在本環(huán)境調(diào)試過程中，可以設(shè)置兩個硬件斷點。

(3)程序從 FLASH 中調(diào)到 SDRAM 中運行

在某些應(yīng)用場合，強調(diào)程序運行速度的情況下，希望程序在 SDRAM 中運行，這樣就需要將 FLASH 中存儲的程序，在系統(tǒng)上電后搬運到 SDRAM 某空間位置，然后自動運行。這種所謂的 Bootloader 技術(shù)，在 DSP 系統(tǒng)中常被采用。

調(diào)試過程分兩步：

(a)首先將用戶程序在 SDRAM 中調(diào)試通過，然后將*.bin 文件固化到 FLASH 某一非 0 扇區(qū)地址空間；

(b) 將自己編寫的 Bootloader 搬運程序調(diào)試通過并將 Bootloader.bin 文件固化到 FLASH 的 0 扇區(qū)地址空間，搬運程序在系統(tǒng)上電后，將（a）中 FLASH 某一非 0 扇區(qū)地址空間存儲的程序，搬運到在 SDRAM 調(diào)試中同樣的空間位置，實現(xiàn)程序在 SDRAM 中運行的目的。

另外注意，因為用戶實際的程序中斷入口必須位于 FLASH 的 0x18 或 0x1c 地址，所以 Bootloader 搬運程序還應(yīng)具有中斷入口的跳轉(zhuǎn)功能，即把 PC 指針由此轉(zhuǎn)向處于 SDRAM 空間的中斷程序入口表，就是整個用戶程序被搬運到 SDRAM 的那一位置。

如：LDR PC, =HandleIRQ

// HandleIRQ 位于 SDRAM 空間中斷程序入口表

審核編輯黃昊宇