CN102567196A

CN102567196A - 一种处理器仿真调试方法及装置

Info

Publication number: CN102567196A
Application number: CN2010106063824A
Authority: CN
Inventors: 杨耀武
Original assignee: BEIJING GUORUI ZHONGSHU TECHNOLOGY CO LTD
Current assignee: BEIJING GUORUI ZHONGSHU TECHNOLOGY CO LTD
Priority date: 2010-12-27
Filing date: 2010-12-27
Publication date: 2012-07-11

Abstract

本发明公开了一种用于处理器仿真调试的方法。所述处理器仿真调试方法包括接收由调试器发送的调试命令；将调试命令转换为处理器调试接口可用的调试命令；以及将经过转换的调试命令传送到处理器调试接口。本发明提出的处理器仿真调试方法，通过在源代码仿真平台上建立调试器接入的接口，使得处理器在仿真运行时使用调试器进行交互调试。比起传统的处理器仿真调试方法来，本方法更适合对大型软件(如操作系统等)进行调试。本发明还公开了一种处理器仿真调试装置。

Description

一种处理器仿真调试方法及装置

技术领域

本发明涉及处理器仿真的技术领域，具体涉及处理器仿真的调试方法及调试装置。

背景技术

随着集成电路的发展，越来越多的处理器投入设计，同时也包括片上系统。这些产品在开发中都需要进行仿真验证以保证功能的正确性，减少设计投入的风险。通常会在开发中使用仿真工具进行仿真，运行一些测试程序，并检查结果正确与否。对于仿真时发现的bug一般的调试方法是使用仿真工具抓取仿真程序的波形，然后对波形进行调试。这样的调试方法对于大型软件（比如linux操作系统）的调试就显得很不方便和直观，并且这种调试方法没有将软件调试和硬件调试分开，使得bug的定位不够迅速。所以就需要一种以软件工程师的视角来看待处理器逻辑仿真时出现的bug的调试方法。

本发明提出的处理器仿真调试方法不改变软件人员常用的调试工具（比如GDB），也不改变处理器的结构和代码，仅使用处理器自带的调试接口(比如标准JTAG接口)，也不改变处理器仿真平台的仿真工具，软件人员就可以使用熟悉的调试工具排除处理器仿真出现的bug。

本发明要解决的技术问题是如何利用现有的调试工具和处理器自带的调试接口对处理器的仿真进行调试。

发明内容

根据本发明的第一方面，提供了一种利用调试器对处理器仿真进行调试的方法，其中所述调试器包括调试器接口，所述处理器包括处理器调试接口，该调试方法包括：步骤a 接收由调试器通过调试器接口发送的调试命令；步骤b 将该调试命令转换为处理器调试接口可用的调试命令；以及步骤c 将经过转换的调试命令传送到处理器调试接口。

所述方法进一步包括所述处理器执行所述经过转换的调试命令并返回数据或应答，其中所述数据或应答表示处理器执行所述调试命令的结果或状态。

其中，所返回的数据或应答被转换成所述调试器接口可用的格式并被发送到所述调试器接口。

其中，在接收步骤之前，初始化所述调试器接口和所述处理器调试接口。

其中，所述方法进一步包括对于不同的调试命令，重复执行所述步骤a、b和c。

根据本发明的第二方面，提供了一种对处理器仿真进行调试的调试系统，所述调试系统包括：调试器，其具有调试器接口；以及仿真调试装置，其与所述调试器接口和所述处理器的处理器调试接口耦合，用于将来自调试器的调试命令转换成处理器可用的调试命令并将经过转换的调试命令发送到所述处理器调试接口。

其中，所述仿真调试装置还被配置为将处理器执行调试命令所返回的数据或应答转换成调试器可用的格式并将经过转换的数据或应答发送到调试器接口。

其中，所述仿真调试装置包括调试器侧接口、处理器侧接口和调试命令通讯机构，其中调试器侧接口和处理器侧接口分别耦合到所述调试器接口和所述处理器调试接口，所述调试命令通讯机构用于在调试器侧接口和处理器侧接口之间传递命令和数据。

其中，所述调试命令通讯机构包括：命令通讯器，用于存放命令和数据；命令发送器，用于将调试命令放入命令通讯器中；命令检查器，用于检查所述命令通讯器中是否存在调试命令并且如果存在则取出所述命令；数据返回器，用于将处理器执行调试命令返回的数据放入命令通讯器中；应答返回器，用于将处理器执行调试命令返回的应答放入命令通讯器中；数据接收器，用于接收命令通讯器中由数据返回器放入的数据并将该数据发送到调试器接口；以及应答接收器，用于接收命令通讯器中由应答返回器放入的应答并将该应答发送到调试器接口。

其中，所述调试命令通讯机构还包括：命令地址发送器，用于将与调试命令有关的命令地址放入命令通讯器中；命令数据发送器，用于将调试命令的命令数据放入命令通讯器中；命令地址接收器，用于从命令通讯器中接收所述命令地址；以及命令数据接收器，用于从命令通讯器中接收所述命令数据。

其中，所述处理器调试接口包括标准JTAG接口并且根据JTAG协议操作。

其中，所述调试器接口包括GDB接口并且根据RSP协议来操作。

其中，所述命令通讯器由PLI或VPI来实现。

其中，所述调试器侧接口、命令发送器、命令地址发送器、数据接收器和应答接收器由编程语言来实现，并且所述命令检查器、命令地址接收器、命令数据接收器、数据返回器和应答返回器由HDL来实现。

其中，所述处理器使用HDL来描述。所述HDL包括Verilog或VHDL。

根据本发明的第三方面，提供了一种在处理器仿真调试中使用的调试命令通讯机制，其中所述调试命令通讯机制使用调试命令通讯机构来实现，其中将来自调试器的调试命令存储在调试命令通讯机构中以使得处理器调试接口能够访问并且将来自处理器的执行调试命令的结果存储在所述调试命令通讯机构中以使得调试器能够访问。

其中，所述机制要求仿真器支持HDL以及编程语言接口(PLI)和Verilog程序接口（VPI）之一。

其中，所述机制包括将处理器调试接口与调试器接口使用编程语言接口描述使得命令在这两个接口之间进行交互。

根据本发明的第四方面，提供了一种在处理器仿真调试中使用的仿真调试装置，所述仿真调试装置包括：调试器侧接口，用于在调试器和仿真调试装置之间进行通信；处理器侧接口，用于在仿真调试装置和处理器之间进行通信；以及调试命令通讯机构，用于接收来自调试器侧接口的调试命令并将该调试命令发送到处理器侧接口以及用于将处理器返回的应答或数据从处理器侧接口发送到调试器侧接口。

其中，所述调试器侧接口在发送来自调试器的调试命令之前将所述调试命令转换为处理器调试接口可用的调试命令。

附图说明

图1是根据本发明的处理器仿真调试框图；

图2是根据本发明的处理器仿真调试装置的框图；以及

图3是根据本发明的处理器仿真调试方法的流程图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明进一步详细描述。

现在参照图1，图1示出了根据本发明的处理器仿真调试框图。如图1所示，由调试器100和仿真调试装置104的组合对处理器107进行调试。调试器100具有调试器接口101，调试器接口101按照RSP（Remote Serial Protocol）协议操作。如本领域中已知的，RSP允许对嵌入式软件进行远程调试。一般而言，桌面平台的GDB用来调试本地计算机的软件，而要调试另一台计算机则可以用RSP链接。调试器100通过调试器接口101可以发送遵循RSP协议的调试命令。如本领域技术人员所理解的，调试命令可以包括但不限于复位、中断等。另外，如本领域技术人员所理解的，所述调试命令是广义的，其包括具体要执行的命令（下文称为具体命令）、还可以包括与该命令有关的地址（下文称为命令地址）、与该命令有关的数据（下文称为命令数据），或包括具体命令和命令数据和/或命令地址的组合。另外，本发明中所用的调试器100可以是现有技术中已知的能够执行软件调试的任何调试工具，包括但不限于GDB等。如图1所示，HDL仿真器108运行处理器107的仿真，该HDL仿真器108可以是本领域众所周知的仿真器。处理器107具有处理器调试接口106，从处理器调试接口106可以接收处理器107要执行的调试命令。处理器调试接口106例如可以按照标准的JTAG（Joint Test Action Group）协议操作。仿真调试装置104包括调试器侧接口102、调试命令通讯机构103、和处理器侧接口105。调试器侧接口102和处理器侧接口105分别耦合到调试器接口101和处理器调试接口106。调试器侧接口102例如可以由编程语言实现并且与调试器接口101按照相同的标准协议（诸如RSP协议）操作，所述编程语言包括本领域已知的任何编程语言，例如但不限于C、C++等。处理器侧接口105例如可以由HDL（硬件描述语言）实现并且与处理器调试接口106按照相同的标准协议（例如JTAG协议）操作。调试命令通讯机构103用于在调试器侧接口102和处理器侧接口105之间传递命令和数据。调试命令通讯机构103接收并存储来自调试器侧接口102的调试命令。处理器侧接口105可以从调试命令通讯机构103读取调试命令并将调试命令发送到处理器调试接口106。处理器107执行从处理器调试接口106接收的调试命令。执行完调试命令之后，处理器107通过处理器调试接口106、调试命令通讯机构103、调试器侧接口102、和调试器接口101将执行结果返回到调试器100，所述结果可以是数据或应答。

现在参照图2，图2是根据本发明的图1所示的仿真调试装置的详细组件框图。如图2所示，仿真调试装置200包括调试器侧接口201、命令发送器202、命令地址发送器203、命令数据发送器204、数据接收器205、应答接收器206、命令通讯器207、命令检查器208、命令地址接收器209、命令数据接收器210、数据返回器211、应答返回器212和处理器侧接口213。其中，命令发送器202、命令地址发送器203、命令数据发送器204、数据接收器205、应答接收器206、命令通讯器207、命令检查器208、命令地址接收器209、命令数据接收器210、数据返回器211和应答返回器212的组合对应于图1所示的调试命令通讯机构103。调试器接口201对应于图1所示的调试器接口102，并且处理器侧接口213对应于图1所示的处理器侧接口105。

根据本发明的一个实施例，调试器侧接口201、命令发送器202，命令地址发送器203，命令数据发送器204、数据接收器205和应答接收器206由编程语言（例如但不限于C,C++）实现；处理器侧接口213、命令检查器208、命令地址接收器209、命令数据接收器210、数据返回器211和应答返回器212由HDL实现；命令通讯器207由PLI（编程语言接口）或VPI（Verilog程序接口）来实现并且被配置为在编程语言和HDL之间进行沟通传递数据。根据本发明的一个实施例，对命令通讯器207操作的命令有：检查命令、应答命令、发送命令地址、发送命令数据、接收命令数据。其中，检查命令用于判断命令通讯器中是否存在命令并且如果有的话则取出该命令；应答命令用于表示命令处理完成；发送命令地址用来区分不同的命令；发送命令数据包含要向处理器发送的数据；接收命令数据指的是接收处理器向调试器返回的数据。

现在结合图1和图2来详细描述本发明的仿真调试装置的操作。在操作中，调试器100通过调试器接口101发出遵循RSP协议的调试命令。命令发送器202将调试命令中包含的具体命令放入命令通讯器207中。命令地址发送器203将调试命令中的命令地址放入命令通讯器207中。命令数据发送器204将调试命令中的命令数据放入命令通讯器207中。命令检查器208检查命令通讯器207中是否存在具体命令并且如果存在的话则取出该具体命令。命令地址接收器209接收调试命令的命令地址并将其发送给处理器侧接口213。命令数据接收器210接收调试命令的命令数据并将其发送给处理器侧接口213。处理器侧接口213将从命令检查器208、命令地址接收器209及命令数据接收器210接收的具体命令、命令地址和命令数据组合成遵循JTAG协议的调试命令并将其发送给处理器调试接口106。处理器107执行该调试命令，完成后将应答或数据返回到处理器侧接口213；数据返回器211接收返回的数据并将该数据放到命令通讯器207中；应答返回器212接收应答并将该应答放到命令通讯器207中；数据接收器205接收命令通讯器207里的数据并交给调试器侧接口201；应答接收器206接收命令通讯器207里的应答并交给调试器侧接口201。调试器侧接口201将数据和/或应答发送到调试器接口101，调试器100因此得知调试命令的执行情况。这样，仿真器就执行了一条调试器发来的调试命令。调试器按照上述方式不断进行调试直到退出。

值得注意的是，在此过程中，调试器接口101发出的是遵循RSP协议的调试命令；调试器侧接口201接收该遵循RSP协议的调试命令，并且提取其中包含的具体命令、命令地址和命令数据以分别由命令发送器202、命令地址发送器203和命令数据发送器204读取。命令通讯器207负责在C语言实现的组件202、203和204与HDL实现的组件208、209和210之间进行沟通，使得数据能够从调试器侧传递到处理器侧。在处理器侧接口213处，将所述具体命令、命令地址和命令数据重新组合成遵循JTAG协议的调试命令以供处理器107执行。这样，实现了从遵循RSP协议的来自调试器101的调试命令到遵循JTAG协议的可由处理器107执行的调试命令的转换。类似地，在处理器107执行完命令返回应答或数据的时候，该应答或数据也要经过类似的从JTAG协议到RSP协议的转换过程。

现在参照图3，图3示出根据本发明的处理器仿真调试方法300的流程图。方法300开始于步骤302，在该步骤302处执行初始化过程，其中例如复位调试器侧接口201和处理器侧接口214。复位完成后，调试器接口启动RSP服务。在步骤304，接收来自调试器100的调试命令。在步骤306，将该调试命令转换为处理器调试接口106可用的调试命令，例如将遵循RSP协议的调试命令转换为遵循JTAG协议的调试命令。在步骤308，将经过转换的调试命令发送到处理器调试接口106。在步骤310，处理器执行调试命令并将结果返回到调试器。在步骤312，该方法结束。对于不同的调试命令，可以重复上述过程。

下面描述根据本发明的两个具体实施例。

实施例1．调试器复位处理器。

调试器100向处理器107发送复位命令。调试器接口101将遵循RSP协议的复位命令发送到调试器侧接口201。调试器侧接口201按照RSP协议接收、提取出该复位命令并将其交给命令发送器202。命令发送器202将复位命令放入到命令通讯器207中，命令检查器208检查到命令通讯器207中存在命令，然后取出命令通信器207里的命令并且分析得知该命令是复位命令。命令检查器208然后将复位命令发送到处理器侧接口213。处理器侧接口213对该复位命令进行处理以使其遵循JTAG协议并且将遵循JTAG协议的复位命令发送到处理器调试接口106。处理器107执行复位，完成后返回成功状态（即应答）到处理器调试接口106。处理器调试接口106按照JTAG协议将该应答发送给处理器侧接口213。处理器侧接口213接收该应答并将其发送到应答返回器212。应答返回器212将应答放入命令通讯器207，应答接收器206从命令通讯器207中接收该应答。之后，调试器侧接口201对该应答进行处理以使其遵循RSP协议并且将该应答发送到调试器接口101。这样，调试器100里看到程序重新开始执行。

实施例2．调试器中断处理器执行。

调试器100向处理器107发出中断处理器执行的命令。调试器接口101将遵循RSP协议的中断命令发送到调试器侧接口201。调试器侧接口201按照RSP协议接收、提取出该中断命令并将其交给命令发送器202。命令发送器202将中断命令放入到命令通讯器207中，命令检查器208检查到命令通讯器207中存在命令，然后取出命令通信器207里的命令并且分析得知该命令是中断命令。命令检查器208然后将中断命令发送到处理器侧接口213。处理器侧接口213对该中断命令进行处理以使其遵循JTAG协议并且将遵循JTAG协议的中断命令发送到处理器调试接口106。处理器107中断执行，完成后返回成功状态（即应答）到处理器调试接口106。处理器调试接口106按照JTAG协议将该应答发送给处理器侧接口213。处理器侧接口213接收该应答并将其发送到应答返回器212。应答返回器212将应答放入命令通讯器207，应答接收器206从命令通讯器207中接收该应答。之后，调试器侧接口201对该应答进行处理以使其遵循RSP协议并且将该应答发送到调试器接口101。这样，调试器100里看到处理器中断执行。

Claims

1.一种利用调试器对处理器仿真进行调试的方法，其中所述调试器包括调试器接口，所述处理器包括处理器调试接口，该调试方法包括：

步骤a 接收由调试器通过调试器接口发送的调试命令；

步骤b 将该调试命令转换为处理器调试接口可用的调试命令；以及

步骤c 将经过转换的调试命令传送到处理器调试接口。

2.根据权利要求1所述的处理器仿真调试方法，其中所述方法进一步包括所述处理器执行所述经过转换的调试命令并返回数据或应答，其中所述数据或应答表示处理器执行所述调试命令的结果或状态。

3.根据权利要求2所述的处理器仿真调试方法，其中所返回的数据或应答被转换成所述调试器接口可用的格式并被发送到所述调试器接口。

4.根据权利要求1所述的处理器仿真调试方法，其中在接收步骤之前，初始化所述调试器接口和所述处理器调试接口。

5.根据权利要求1所述的处理器仿真调试方法，其中所述方法进一步包括：对于不同的调试命令，重复执行所述步骤a、b和c。

6.一种对处理器仿真进行调试的调试系统，所述调试系统包括：

调试器，其具有调试器接口；以及

仿真调试装置，其与所述调试器接口和所述处理器的处理器调试接口耦合，用于将来自调试器的调试命令转换成处理器可用的调试命令并将经过转换的调试命令发送到所述处理器调试接口。

7.根据权利要求6所述的调试系统，其中，所述仿真调试装置还被配置为将处理器执行调试命令所返回的数据或应答转换成调试器可用的格式并将经过转换的数据或应答发送到调试器接口。

8.根据权利要求6所述的调试系统，其中，所述仿真调试装置包括调试器侧接口、处理器侧接口和调试命令通讯机构，其中调试器侧接口和处理器侧接口分别耦合到所述调试器接口和所述处理器调试接口，所述调试命令通讯机构用于在调试器侧接口和处理器侧接口之间传递命令和数据。

9.根据权利要求8所述的调试系统，其中，所述调试命令通讯机构包括：

命令通讯器，用于存放命令和数据；

命令发送器，用于将调试命令放入命令通讯器中；

命令检查器，用于检查所述命令通讯器中是否存在调试命令并且如果存在则取出所述命令；

数据返回器，用于将处理器执行调试命令返回的数据放入命令通讯器中；

应答返回器，用于将处理器执行调试命令返回的应答放入命令通讯器中；

数据接收器，用于接收命令通讯器中由数据返回器放入的数据并将该数据发送到调试器接口；以及

应答接收器，用于接收命令通讯器中由应答返回器放入的应答并将该应答发送到调试器接口。

10.根据权利要求9所述的调试系统，其中，所述调试命令通讯机构还包括：

命令地址发送器，用于将与调试命令有关的命令地址放入命令通讯器中；

命令数据发送器，用于将调试命令的命令数据放入命令通讯器中；

命令地址接收器，用于从命令通讯器中接收所述命令地址；以及

命令数据接收器，用于从命令通讯器中接收所述命令数据。

11.根据权利要求6所述的调试系统，其中，所述处理器调试接口包括标准JTAG接口并且根据JTAG协议操作。

12.根据权利要求6所述的调试系统，其中，所述调试器接口包括GDB接口并且根据RSP协议来操作。

13.根据权利要求9所述的调试系统，其中所述命令通讯器由PLI或VPI来实现。

14.根据权利要求9所述的调试系统，其中所述调试器侧接口、命令发送器、命令地址发送器、数据接收器和应答接收器由编程语言来实现，并且所述命令检查器、命令地址接收器、命令数据接收器、数据返回器和应答返回器由HDL来实现。

15.根据权利要求9所述的调试系统，其中，所述处理器使用HDL来描述。

16.根据权利要求14或15所述的调试系统，其中所述HDL包括verilog或VHDL。