通用调试模块提升小型嵌入式处理器在线调试效率

本文主要探讨了一种新的嵌入式处理器在线调试方法，针对嵌入式处理器在FPGA中的普遍应用，特别针对那些资源有限、缺乏调试接口的小型处理器，如PicoBlaze，这类处理器在SOPC（System-on-a-ProgrammableChip）系统设计中不可或缺但调试能力受限的问题。传统的大型处理器调试机制无法直接应用，因此，指令集仿真和软硬件协同仿真成为主要的验证手段，但它们在某些复杂系统中的测试覆盖率和故障定位上存在不足。 新提出的在线调试方法引入了通用的调试模块(UDM)，它利用处理器的中断机制来实现处理器对断点的响应，这是通过定制的调试中断以及相应的调试服务程序实现的。UDM的核心创新在于采用双端口RAM的地址映射机制，使得开发者能够同时设置多行代码的断点，极大地提高了调试效率。这种方法突破了传统调试方式的限制，使得小型嵌入式处理器也能享受到标准的调试功能。 在线调试的一般原理主要包括两种主流技术：一是后台调试模式(BDM)，常见于摩托罗拉微控制器，以及基于IEEE P1149.1协议的JTAG调试技术，后者如ARM、MIPS和PowerPC等处理器内置了JTAG接口用于调试。新方法通过在处理器内核中添加支持调试的扩展设计，实现了对无调试接口处理器的在线调试，从而弥补了现有调试手段的不足。 UDM的优势在于其灵活性和可扩展性。在一个SOPC系统中，即使有多个处理器，也可以共享一个通用的UDM，这大大节省了硬件资源并简化了调试过程。这种新的调试方法在实际工程应用中证明了其有效性，显著提升了小型嵌入式处理器的开发效率，为复杂的系统设计提供了更全面、高效的调试手段。