CN101150450A - 一种系统调试监控通用平台及其方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种系统调试监控通用平台及其方法，其中通用平台(2)包括采用JTAG接口的JTAG处理主机；其中方法包括通过各自的JTAG接口按JTAG的通讯接口标准建立通用平台和目标系统芯片之间的相互通讯连接；利用通讯连接发送由用户指令转化的标准JTAG格式协议流，目标系统(1)芯片响应；利用通讯连接读取由目标系统芯片调试信息和寄存器状态信息转化的标准JTAG格式数据流；将标准JTAG格式数据流还原成计算机可读数据处理后再显示输出。这种通用平台及其方法，采用JTAG标准，可为不同的带有JTAG接口的芯片提供一种通用工具，监控性能、调试在非调试情况下系统或单板出现的异常现象如：死循环，内存泄漏，极大满足了包括现场在内的各种环境下调试监控系统或单板的需要。

Description

一种系统调试监控通用平台及其方法

技术领域

本发明涉及硬件系统调试监控，具体涉及利用JTAG技术对在包括现场在内的各种环境下各类含带JTAG接口芯片的硬件系统尤其是单板进行调试监控的通用平台及其方法。

背景技术

目前，产品研发过程中存在不同类型的单板使用不同调试工具和不同调试接口(如串口，网口等)，给开发者带来了很多不便，并且只能观察和定位调试环境下系统出现的异常现象，而对正式发布的系统中所出现的问题，却无法定位和排除。造成上面问题的原因主要是：传统的调试工具及方法存在过分依赖芯片引脚、不能在处理器高速运行下正常工作、占用系统资源且不能实时跟踪和硬件断点、价格过于昂贵等弊端。当前，嵌入式高端处理器的使用渐趋普及。这些处理器常常运行在100MHz，并且一些内部控制以及内部存储器的总线信号并不体现在外部引脚上。这种嵌入式高端处理器是System on Chip片上系统，其深度嵌入、软件复杂的发展趋势给传统的调试工具带来了极大的挑战，也给嵌入式处理器开发工程师的工作带来了不便；同时开发人员在真正应用环境与开发过程中的环境的差异所引起的问题定位比较难，就都需要更先进的调试技术和工具进行配套。

标准测试访问接口与边界扫描结构Standard Test Access PortandBoundary Scan Architecture，简称JTAG，遵循IEEE1149.1国际标准，是一种先进的调试技术和工具。JTAG标准主要分为两个层面：JTAG的通讯接口标准；JTAG的状态机标准。JTAG的通讯接口实质上是一个带有控制信号的同步串行接口。主要的JTAG信号及功能包括：

①JTAG通讯接口，如下表所列：

TMS	测试模式选择Test Mode Select简称TMS，通过TMS信号控制JTAG状态机的状态
		TCK	JTAG的时钟信号
TDI	数据输入信号
		TDO	数据输出信号
nTRST	JTAG复位信号，复位JTAG的状态机和内部的宏单元Macrocell

②JTAG状态机。JTAG标准定义了TAP状态机，TAP控制器的状态机通过TCK和TMS进行状态的改变，实现数据和指令的输入。状态机分成16种状态。每一个状态都有其相应的功能。通过JTAG的通讯接口可以控制TAP的状态，从而实现数据的捕获与传递。不管JTAG状态机，处于哪个状态，当TMS信号等于逻辑1的时候，连续5个时钟信号以后，JTAG状态机必然回到Test-logic Reset状态。这也是JTAG状态机的复位时的状态。

③JTAG扫描链结构，主要包括了如下3条扫描链：

Scan Chain 0：有113个扫描单元，包括ARM核的所有的IO、地址数据总线和输入输出控制信号。这条链上的信号复杂，不易控制，但是，包含的信息丰富，可以通过这条链，得到ARM7TDMI内核输入输出的所有信息。

Scan Chain 1：有33个扫描单元，包括ARM核的数据总线和一个断点控制信号。这是一条很有用的链，通过控制这条链，可以控制ARM内核执行指定的指令，从而实现对ARM的内部寄存器、协处理器以及外部存储器的读写操作。

Scan Chain 2：有38个扫描单元，通过控制EmbeddedICE宏单元，实现对ARM执行指令的断点、观察点的控制。

发明内容

本发明需要解决的技术问题是提供一种系统调试监控通用平台及其方法，可以适用不同的芯片或单板或其他硬件系统，进一步可以非调试情况下使用。

本发明的上述第一个技术问题这样解决，提供一种系统调试监控通用方法，其特征在于，采用系统调试监控通用平台，包括以下步骤：

1.1)通过各自的JTAG接口物理链接所述通用平台和目标系统芯片，并按JTAG的通讯接口标准建立相互之间的通讯连接；

1.2)所述通用平台利用所述通讯连接发送由用户指令转化的标准JTAG格式协议流，所述目标系统芯片接收并响应；

1.3)所述通用平台利用所述通讯连接读取由所述目标系统芯片调试信息和寄存器状态信息转化的标准JTAG格式数据流；

1.4)所述通用平台将所述标准JTAG格式数据流还原成计算机可读数据处理后，通过数据分析，统计等数据处理再显示输出。

按照本发明提供的系统调试监控通用方法，所述步骤1.2)包括以下具体步骤：

1.2.1)操作人员根据所述通用平台的显示设备中显示的人机交互界面，利用该通用平台的输入设备输入计算机可识别用户指令；

1.2.2)所述调试监控通用平台主机接收该用户指令并将它转化为标准JTAG格式协议流；

1.2.3)该主机利用所述通讯连接将该标准JTAG格式协议流发送给所述目标系统芯片；

1.2.4)所述目标系统芯片处理该标准JTAG格式协议流并响应。

按照本发明提供的系统调试监控通用方法，所述步骤1.2.2)中的转化包括JTAG输出处理：对每次协议流输出任务的输出TDO序列按JTAG标准分别进行拆解。

按照本发明提供的系统调试监控通用方法，所述步骤1.4)中的还原包括JTAG输入处理：对每次数据流输入任务的输入TDI序列按JTAG标准进行链合。

按照本发明提供的系统调试监控通用方法，所述步骤1.4)中的处理包括统计。

按照本发明提供的系统调试监控通用方法，所述物理链接包括所述各自的JTAG接口的物理结构及其之间的连接电缆，所述调试监控通用平台JTAG接口的物理结构可以是网口、串口、JTAG转接口或直接电缆方式。

按照本发明提供的系统调试监控通用方法，所述目标系统可以是不同种类或型号的单板，所述目标系统芯片也可以是不同种类或型号的带JTAG接口的处理器。

本发明的上述另一个技术问题这样解决，提供一种系统调试监控通用平台，包括显示设备和输入设备，其特征在于，还包括：

JTAG接口，通过电缆与带JTAG口的目标系统芯片物理链接，并按JTAG的通讯接口标准建立相互之间的通讯连接；

JTAG处理主机，连接所述JTAG接口、显示设备和输入设备，接收处理用户指令、利用所述通讯连接发送由用户指令转化的JTAG格式协议流，或读取由所述目标系统芯片调试信息和寄存器状态信息转化的JTAG格式数据流并还原成计算机可读数据进一步处理和输出。

按照本发明提供的系统调试监控通用平台，所述电缆可以是14帧或20帧的JTAG线。

按照本发明提供的系统调试监控通用平台，所述JTAG接口的物理结构可以是网口、串口、JTAG转接口或直接电缆方式。

本发明提供的系统调试监控通用平台及其方法，采用行业通用JTAG标准在平台与目标系统芯片之间建立通讯连接，可以为不同的只要带有JTAG接口的芯片提供一种通用的调试监控工具，用来进行断点设置，单步执行等操作；还可以观察和定位在生产过程等非调试情况下系统出现的异常现象如：死循环，内存泄漏，性能检测等功能，极大满足了包括现场在内的各种环境下调试监控异常的需要。

附图说明

下面结合附图和具体实施例进一步对本发明进行详细说明。

图1是本发明系统调试监控通用平台与单板系统的连接示意图。

图2是本发明系统调试监控通用平台向单板系统发送用户指令的数据流示意图。

图3是本发明系统调试监控通用平台从单板系统读取信息的数据流示意图。

图4是本发明系统调试监控通用平台运行软件主流程示意图。

图5是本发明系统调试监控通用平台JTAG接口驱动模块流程示意图。

具体实施方式

本发明系统调试监控通用平台采用硬件辅助软件的系统构架，如图1所示：该通用平台2通过JTAG线或JTAG转接口连接到目标硬件系统，该目标硬件系统可以是带有JTAG接口的目标单板1，从而获取JTAG信号，通过平台软件进一步实现调试、性能检测和内存分析等功能。

该通用平台主要分为3部分，分别是JTAG接口部分A、数据处理部分B和人机交互界面C。

信息流向如图2和3所示，包括：210)用户通过人机界面C输入操作信息及要求，如调试或跟踪信息和设置断点要求；220)人机界面C将操作信息及要求转化为CPU可识别数据流；230)数据处理部分B将该操作转换为标准JTAG格式的数据流，240)通过JTAG接口部分A将该数据流发送到被测芯片中。之后，再通过310)JTGA接口部分A将芯片调试信息和寄存器状态信息读取回来；320)数据处理部分B获取JTAG标准得数据流，(处理为CPU可处理的数据，再进一步处理)；330)处理完毕后将结果由人机界面C显示输出来。

JTAG接口部分A：是该系统与被测试系统的信息接口，硬件可以是14帧或20帧的JTAG线；也可以是网口-JTAG转接口；或串口-JTAG转接口；由具体情况确定。软件部分包括JTAG底层驱动，主要是将软件形成的TAP输入输出序列通过硬件接口输出或接收，屏蔽底层硬件IO的具体细节。如图5所示

数据处理部分B：完成系统主要的统计和处理功能。硬件包括CPU，存储单元等。软件主要包括一个主流程单元和JTAG输入输出处理模块。其中JTAG输入输出处理模块主要实现TDI输入序列组装、TDO输出序列拆解.TAP输入输出处理模块提供的方法主要功能就是对每次输入输出任务的TDI/TDO序列按JTAG标准进行链合/拆解。这些JTAG数据流序列符合IEEE1149.1国际标准。

人机交互界面C：主要实现用户和系统之间的信息交流。硬件主要由显示器和键盘组成。软件应该包括显示器和键盘驱动程序。

当开发人员想要跟踪目标硬件系统时，只需设置本发明通用平台，进入软件跟踪状态，同时与目标硬件系统通过JTAG线相连。启动后，通用平台控制TAP状态机的变化，并从通用平台显示器上得到所需要的信息，进行调试等工作。

进一步，详细说明本发明通用平台的软件，主程序软件，如图4所示，包括以下步骤：

410)初始化；

420)检查是否有键盘信息？是，进入下一步；否，返回本步骤开始；

430)处理键盘信息；

440)调用JTAG输入输出处理模块；

450)调用JTAG接口驱动模块；

460)获取目标硬件系统信息；

470)调用显示驱动程序显示。

其中，调用的JTAG接口驱动模块流程，如图5所示，包括步骤：

510)JTAG TAP control复位；

520)选择SCAN CHAIN；

530)通过扫描路径移入或移出指定长度bit数据；

540)JTAG TAP control复位。

Claims (10)

1.一种系统调试监控通用方法，其特征在于，采用系统调试监控通用平台(2)，包括以下步骤：

1.1)通过各自的JTAG接口物理链接所述通用平台和目标系统(1)芯片，并按JTAG的通讯接口标准建立相互之间的通讯连接；

1.2)所述通用平台利用所述通讯连接发送由用户指令转化的标准JTAG格式协议流，所述目标系统芯片接收并响应；

1.3)所述通用平台利用所述通讯连接读取由所述目标系统芯片调试信息和寄存器状态信息转化的标准JTAG格式数据流；

1.4)所述通用平台将所述标准JTAG格式数据流还原成计算机可读数据，通过数据分析，统计等数据处理再显示输出处理后再显示输出。

2.根据权利要求1所述系统调试监控通用方法，其特征在于，所述步骤1.2)包括以下具体步骤：

1.2.1)操作人员根据所述通用平台的显示设备中显示的人机交互界面，利用该通用平台的输入设备输入计算机可识别用户指令；

1.2.2)所述调试监控通用平台(2)主机接收该用户指令并将它转化为标准JTAG格式协议流；

1.2.3)该主机利用所述通讯连接将该标准JTAG格式协议流发送给所述目标系统芯片；

1.2.4)所述目标系统(1)芯片处理该标准JTAG格式协议流并响应。

3.根据权利要求2所述系统调试监控通用方法，其特征在于，所述步骤1.2.2)中的转化包括JTAG输出处理：对每次协议流输出任务的输出TDO序列按JTAG标准分别进行拆解。

4.根据权利要求1所述系统调试监控通用方法，其特征在于，所述步骤1.4)中的还原包括JTAG输入处理：对每次数据流输入任务的输入TDI序列按JTAG标准进行链合。

5.根据权利要求1所述系统调试监控通用方法，其特征在于，所述步骤1.4)中的处理包括统计。

6.根据权利要求1所述系统调试监控通用方法，其特征在于，所述物理链接包括所述各自的JTAG接口的物理结构及其之间的连接电缆，所述调试监控通用平台JTAG接口的物理结构可以是网口、串口、JTAG转接口或直接电缆方式。

7.根据权利要求1或2所述系统调试监控通用方法，其特征在于，所述目标系统可以是不同种类或型号的单板，所述目标系统芯片也可以是不同种类或型号的带JTAG接口的处理器。

8.一种系统调试监控通用平台(2)，包括显示设备和输入设备，其特征在于，还包括：

JTAG接口，通过电缆与带JTAG口的目标系统(1)芯片物理链接，并按JTAG的通讯接口标准建立相互之间的通讯连接；

JTAG处理主机，连接所述JTAG接口、显示设备和输入设备，接收处理用户指令、利用所述通讯连接发送由用户指令转化的JTAG格式协议流，或读取由所述目标系统芯片调试信息和寄存器状态信息转化的JTAG格式数据流并还原成计算机可读数据进一步处理和输出。

9.根据权利要求8所述系统调试监控通用平台，其特征在于，所述电缆可以是14帧或20帧的JTAG线。

10.根据权利要求8所述系统调试监控通用平台，其特征在于，所述JTAG接口的物理结构可以是网口、串口、JTAG转接口或直接电缆方式。

Images