2 基于Eclipse平臺(tái)的開(kāi)發(fā)工具

    2001年11月IBM將新一代開(kāi)發(fā)工具項(xiàng)目Eclipse開(kāi)源，并建立了Eclipse社區(qū)。Eclipse是替代IBM VisualAge for Java的下一代IDE開(kāi)發(fā)環(huán)境，但其目標(biāo)不僅是成為專(zhuān)門(mén)開(kāi)發(fā)Java程序的IDE環(huán)境，而是用戶(hù)可以根據(jù)Eclipse的體系結(jié)構(gòu)，通過(guò)開(kāi)發(fā)插件，擴(kuò)展到任何語(yǔ)言的開(kāi)發(fā)，甚至成為圖片繪制的工具。

    Eclipse最有魅力的地方就是其插件體系結(jié)構(gòu)。E—clipse平臺(tái)類(lèi)似PC機(jī)的主板，插件類(lèi)似于PC機(jī)的擴(kuò)展卡。由于Eclipse這種開(kāi)發(fā)的積木式體系結(jié)構(gòu)，使其發(fā)展得非常迅猛。很多行業(yè)軟件提供商，例如IBM、Intel、Sybase、Borland、BEA、WindRiver等公司都成為了Eclipse會(huì)員；Eclipse下載量已經(jīng)超過(guò)3 000萬(wàn)人次，遍布120個(gè)國(guó)家；50個(gè)著名IT企業(yè)已經(jīng)提供了超過(guò)600個(gè)各種插件，有了C、Ja—va、COBOL、Perl、Python、XML等語(yǔ)言開(kāi)發(fā)插件，還有建模、數(shù)據(jù)庫(kù)、GUI等開(kāi)發(fā)插件，甚至圖形編輯的插件；在J2EE開(kāi)發(fā)方面，Eclipse更是以90％的速度增長(zhǎng)。

    嵌入式系統(tǒng)開(kāi)發(fā)往往需要多種工具配合，如果采用Eclipse平臺(tái)，各種工具都以插件的方式出現(xiàn)，則開(kāi)發(fā)人員非常容易定制自己的開(kāi)發(fā)工具集。從編輯、建模、編譯、仿真、調(diào)試、測(cè)試工具到操作系統(tǒng)定制、版本管理、項(xiàng)目管理工具都可以無(wú)縫集成，構(gòu)建成一個(gè)界面風(fēng)格完全統(tǒng)一的開(kāi)發(fā)工具集合。

    目前，嵌入式工具提供商已經(jīng)開(kāi)始提供大量的嵌入式開(kāi)發(fā)Eclipse插件。例如，ARM公司的RVDS 3.2模塊就有很大部分是Eclipse插件；MIPS公司的開(kāi)發(fā)環(huán)境Sourecery G++基于GNU工具鏈和Eclipse IDE；WindRiver公司的WindRiver Workbench 2.O則完全基于E—clipse平臺(tái)，該IDE同時(shí)支持VxWorks、Linux和其他專(zhuān)用操作系統(tǒng)；很多芯片廠商例如ADl、TI、Xilinx等公司都開(kāi)始提供各種針對(duì)自已芯片的Eclipse插件工具；著名的CPLD／FPGA開(kāi)發(fā)工具商Altera推出的Nios II IDE也是基于Eclipse平臺(tái)的；而Nokia也推出了稱(chēng)為Nokia Widget的Eclipse插件，用于開(kāi)發(fā)Nokia手機(jī)上的應(yīng)用程序。另外，國(guó)內(nèi)嵌入式工具公司Embest也推出了完全基于Eclipse的ADl處理器開(kāi)發(fā)工具BDT.總之，在整個(gè)嵌入式系統(tǒng)開(kāi)發(fā)的領(lǐng)域中，從硬件FPGA的設(shè)計(jì)工具到軟件的編譯工具、應(yīng)用層開(kāi)發(fā)工具已經(jīng)都有了相應(yīng)的Eclipse插件，而且這一趨勢(shì)正在迅猛擴(kuò)展。預(yù)計(jì)，在未來(lái)的2～3年內(nèi)中國(guó)的嵌入式開(kāi)發(fā)工程師也將開(kāi)始普遍使用基于Eclipse平臺(tái)的開(kāi)發(fā)工具，定制適合自身的開(kāi)發(fā)工具，進(jìn)行更加復(fù)雜的嵌入式系統(tǒng)開(kāi)發(fā)。

    3 CoreSight調(diào)試體系結(jié)構(gòu)

    2004年ARM公司推出了一種新的調(diào)試體系結(jié)構(gòu)CoreSight，以獲得更為強(qiáng)大的調(diào)試能力。CoreSight體系結(jié)構(gòu)支持多核系統(tǒng)的調(diào)試，能對(duì)全系統(tǒng)進(jìn)行高帶寬的實(shí)時(shí)跟蹤，包括對(duì)系統(tǒng)總線的跟蹤與監(jiān)視。CoreSight體系結(jié)構(gòu)非常靈活，其中各個(gè)部件可以根據(jù)處理器廠商的需要進(jìn)行組合。圖1是一個(gè)典型的CoreSight調(diào)試結(jié)構(gòu)，其組成部分很多，主要分為4類(lèi)。

    （1）控制訪問(wèn)部件用于配置和控制跟蹤數(shù)據(jù)流的產(chǎn)生、獲取跟蹤數(shù)據(jù)流，但不產(chǎn)生也不處理跟蹤數(shù)據(jù)流，典型的有：①DAP（Debug Access Port），可以實(shí)時(shí)訪問(wèn)AMBA總線上的系統(tǒng)內(nèi)存、外設(shè)寄存器，以及所有調(diào)試配置寄存器，而無(wú)需掛起系統(tǒng)；②ECT（Embedded CrOSS Trigger），包含CTI（CrossTrigger Interface）和CTM（Cross Trigger Matrix），為ETM（Embedded Trace Macrocell）提供一個(gè)接口，用于將一個(gè)處理器的調(diào)試事件傳遞到另一個(gè)處理器。

    （2）源部件用于產(chǎn)生向ATB（AMBA Trace Bus）發(fā)送的跟蹤數(shù)據(jù)，典型的有：①HTM（AHB Trace Maerocell），用于獲取AHB總線跟蹤信息，包括總線的層次、存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)、時(shí)序、數(shù)據(jù)流和控制流等；②ETM（Embedded Trace Macrocell），用于獲取處理器核的跟蹤信息；③ITM（Instrumentation Trace Macrocell），是一個(gè)由軟件驅(qū)動(dòng)跟蹤源，其輸出的跟蹤信息可以由軟件設(shè)置，包括Printf類(lèi)型的調(diào)試信息、操作系統(tǒng)以及應(yīng)用程序的事件信息等。

    （3）連接部件用于實(shí)現(xiàn)跟蹤數(shù)據(jù)的連接、觸發(fā)和傳輸，典型的有：①ATB 1：1 bridge，具有2個(gè)ATB接口，用于傳遞跟蹤源發(fā)出的控制信號(hào)；②Replicator，可以讓來(lái)自同一跟蹤源的數(shù)據(jù)同時(shí)寫(xiě)到2個(gè)不同的匯集點(diǎn)去；③Trace Funnel，用于將多個(gè)跟蹤數(shù)據(jù)流組合起來(lái)，在ATB總線上傳輸。

    （4）匯集點(diǎn)是芯片上跟蹤數(shù)據(jù)的終點(diǎn)，典型的有：①TPIU（Trace Port Interface Unit），將片內(nèi)各種跟蹤源獲取的信息按照TPIU幀的格式進(jìn)行組裝，然后通過(guò)Trace Port傳送到片外；②ETB（Embedded Trace Buffer），一個(gè)32位的RAM，作為片內(nèi)跟蹤信息緩沖區(qū)；③SWO（Serial wire Output），類(lèi)似TPIU，但僅輸出ITM單元的跟蹤信息，只需要一個(gè)引腳來(lái)實(shí)現(xiàn)。

    對(duì)于帶有CoreSight調(diào)試體系結(jié)構(gòu)的處理器，工程師可以實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)調(diào)試，當(dāng)應(yīng)用程序在處理器上全速運(yùn)行時(shí)，可以透明地觀察并記錄處理器中的各種事件，包括內(nèi)存單元讀寫(xiě)、中斷異常的發(fā)生與處理、操作系統(tǒng)任務(wù)之間的觸發(fā)關(guān)系與運(yùn)行過(guò)程等等。這一新的調(diào)試體系結(jié)構(gòu)將嵌入式系統(tǒng)調(diào)試從黑盒變成了白盒，使工程師有能力應(yīng)付更復(fù)雜系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與調(diào)試。

    使用Trace Port接口進(jìn)行調(diào)試還需要專(zhuān)用的跟蹤器（Tracer）。如圖2所示，ARM公司的開(kāi)發(fā)工具RVDS中RVT（RealView Tracer）就是這種跟蹤器，其價(jià)格較為昂貴，因此RVDS更適合SoC的設(shè)計(jì)和開(kāi)發(fā)。如圖3所示，為了提供廉價(jià)的實(shí)時(shí)調(diào)試工具，ARM公司在其針對(duì)MCU的開(kāi)發(fā)工具RealView MDK中，增加了圖l中的SWO接口完成實(shí)時(shí)跟蹤的功能；使用仿真器ULINK 2的JTAG接口中的2根引腳作為SWO接口，可以對(duì)Correx—M3處理器實(shí)時(shí)調(diào)試分析，能從ITM單元中實(shí)時(shí)獲取內(nèi)存單元讀寫(xiě)信息、Printf打印信息、操作系統(tǒng)任務(wù)信息等。