CN114625639A - 一种基于片上系统的调试方法、系统以及芯片 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种基于片上系统的调试方法、系统及芯片，包括步骤：接收调试请求；判断是否有正在执行的启动代码，若否，将所述系统状态设置为所述调试状态；若是，则检测所述启动代码的执行状态，根据所述执行状态将所述系统状态设置为调试状态；在所述调试状态下执行所述调试请求对应的用户代码。本发明增加了调试用的用户代码(或调试脚本)的通用性，减少了调试人员为了适应当前系统状态而进行的用户代码(或者调试脚本)的修改的操作。
Description
技术领域
本发明涉及芯片技术领域，具体涉及一种基于片上系统的调试方法、系统以及芯片。
背景技术
现有的高性能RISC-V微控制器(MCU)，在芯片接收到调试请求后，会立刻对调试请求进行响应。然而当调试请求到来时，若芯片的启动代码处于执行状态时，调试请求的到来会打断启动代码，由于芯片在执行启动代码时改变了片上系统的状态，并会在当前状态下响应调试请求，从而使得被调试的用户代码所处的系统状态处于一种不确定的状态：例如被打断的时间点不同，片上系统的时钟配置、中断配置或外设配置的状态都不相同。
因此，会导致若以下问题：1、用户通过调试器下载用户代码到芯片的内存中，该用户代码被调试器下载并执行后，会出现该用户代码在调试期间遇到的系统状态不同于非调试状态下遇到的系统状态：如时钟、看门狗等。因此，会导致用户代码里需要很多额外的处理工作。2、若用户通过调试器下载代码到外部存储器中，需要在调试器脚本中增加很多将芯片恢复到确定状态的操作。因此会导致调试器脚本的可维护性不好且可重用性降低。
发明内容
鉴于以上现有技术的缺点，本发明提供一种基于片上系统的调试方法、系统以及芯片，以改善现有的芯片在执行调试代码时芯片的状态不确定的问题。
为实现上述目的及其它相关目的，本发明提供一种基于片上系统的调试方法，包括步骤：片上系统接收调试请求；片上系统判断是否有正在执行的启动代码，若否，通过芯片上的相应硬件或执行启动代码将所述系统状态设置为所述调试状态；若是，则检测所述启动代码的执行状态，根据所述执行状态，并通过芯片上的相应硬件或执行启动代码将所述系统状态设置为调试状态；片上系统在所述调试状态下执行所述调试请求对应的用户代码。
相应硬件是指能够对芯片进行设置的硬件。调试状态是某种固定状态，调试状态下用户代码在运行时所处的芯片环境是固定的、该芯片环境与非调试状态下用户代码在运行时所处的芯片环境相同。调试状态例如为：如关闭中断、恢复到恢复系统状态到复位时的设置，或者将时钟配置到高速状态从而避免用户代码重复配置，从而使得调试器下载执行的用户代码和被启动代码执行的用户代码见到片上系统环境一致。
在本发明一实施方式中，所述检测所述启动代码的执行状态，根据所述执行状态将所述系统状态设置为调试状态的步骤包括：检测到所述执行状态为调用状态时，则合法校验调用的执行代码后，再将所述系统状态设置为所述调试状态。
在本发明一实施方式中，所述执行代码存储于外部存储器中，所述执行代码包括至少一个能通过启动代码进行调用的子代码。所述调用状态为系统通过启动代码对存储于外部存储器中的所述执行代码进行调用。
在本发明一实施方式中，所述合法校验调用的执行代码的步骤包括：合法校验当前正在被调用的一个子代码。
在本发明一实施方式中，所述合法校验调用的执行代码的步骤包括：合法校验所述执行代码中的部分或者全部子代码。
在本发明一实施方式中，所述检测所述启动代码的执行状态，根据所述执行状态将所述系统状态设置为调试状态的步骤包括：片上系统检测到所述执行状态为空闲状态时，通过启动代码设置所述相关硬件的状态为接收所述用户代码状态，并将所述系统状态设置成所述调试状态。所述空闲状态是指系统未通过启动代码对存储于外部存储器中的所述执行代码进行调用。
在本发明一实施方式中，所述相关硬件包括：串口、USB接口、SPI接口或CAN接口中的至少一种。
在本发明一实施方式中，在所述调试状态下执行所述调试请求对应的用户代码的步骤包括：执行所述用户代码，并检测所述用户代码上是否设置有代码监视点，若是，当执行至代码监测点时，反馈监测点的执行结果，并依据用户指示执行对应的调试操作。。
本发明还提供一种调试系统，用于实现所述的方法，包括：接收模块、配置模块及执行模块；其中，接收模块用于接收调试请求；配置模块用于判断是否有正在执行的启动代码，若否，将所述系统状态设置为所述调试状态；若是，则检测所述启动代码的执行状态，根据所述执行状态将所述系统状态设置为调试状态；执行模块用于在所述调试状态下执行所述调试请求对应的用户代码。
本发明还提供一种芯片，所述芯片中存储有指令，当所述指令被执行时能实现所述的方法。
本发明基于片上系统的调试方法，接收到调试请求后，判断是否有正在执行的启动代码，并将系统状态设置为调试状态，系统在统一的调试状态下执行用户代码。本发明的调试方法，在接收到调试请求后，充分考虑了执行启动代码对系统配置的影响，在正式执行调试用的用户代码前，统一将系统的状态配置为调试状态，例如时钟配置、中段配置和外设配置的状态均采用同一配置，避免了调试过程当中，因系统状态未知导致的调试出错；增加了调试用的用户代码(或调试脚本)的通用性，减少了调试人员为了适应当前系统状态而进行的用户代码(或者调试脚本)的修改的操作。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明所述的基于片上系统的调试方法于一实施方式中的流程图；
图2为本发明所述的调试系统的原理结构框图。
元件标号说明
101、接收模块；102、配置模块；103、执行模块。
具体实施方式
以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其它优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。需说明的是，在不冲突的情况下，以下实施例及实施例中的特征可以相互组合。还应当理解，本发明实施例中使用的术语是为了描述特定的具体实施方案，而不是为了限制本发明的保护范围。下列实施例中未注明具体条件的试验方法，通常按照常规条件，或者按照各制造商所建议的条件。
须知，本说明书中所引用的如“上”、“下”、“左”、“右”、“中间”及“一”等的用语，亦仅为便于叙述的明了，而非用以限定本发明可实施的范围，其相对关系的改变或调整，在无实质变更技术内容下，当亦视为本发明可实施的范畴。
请参阅图1，本实施例提供一种基于片上系统的调试方法，包括步骤：S1,片上系统接收调试请求。S2，片上系统判断是否有正在执行的启动代码，若否，通过芯片上的相应硬件或执行启动代码将所述系统状态设置为所述调试状态；若是，则检测所述启动代码的执行状态，根据所述执行状态，并通过芯片上的相应硬件或执行启动代码将所述系统状态设置为调试状态。所述调试状态为关闭中断状态、复位状态、或高速时钟状态。其中，高速时钟状态是将时钟配置成高速状态。系统处于调试状态时，系统的各项配置是固定的，因此，无论是否通过启动代码调试用户代码，用户代码在调试过程中所处的芯片环境是相同的、是确定的。这有效避免了用户代码重复配置。S3，片上系统在所述调试状态下执行所述调试请求对应的用户代码。
片上系统(SoC：System-on-a-chip)指的是在单个芯片上集成一个完整的系统，所谓完整的系统一般包括中央处理器(CPU)、存储器、以及外围电路等。启动代码是指芯片上电后执行的第一个启动程序。相应硬件是指能够对芯片进行设置的硬件接口。调试状态是某种固定状态，调试状态下用户代码在运行时所处的芯片环境是固定的。调试请求对应的用户代码是指检测到的调试请求中请求执行的用户代码，即响应调试请求时需执行的用户代码。
步骤S1接收调试请求的步骤包括：
片上系统接收到调试请求时，保存所述调试请求至寄存器中，并将寄存器的标志位更改为请求状态，以供内核读取。通过执行启动代码定时查询寄存器标志位以判断是否存在调试请求。在本发明一较佳实施例中，给寄存器设置一用于辨识请求状态的标识位，例如，当该标识位为“1”时，表示为请求状态；当该标识位为“0”时，表示为非请求状态。片上系统的内核通过对寄存器标志位的“0”和“1”的识别，可以方便判断是否存在调试请求。
在本发明一实施方式中，步骤S1接收调试请求的步骤包括：
接收到调试请求时，系统生成调试请求，通过执行启动代码判断是否存在系统中断请求，从而判断是否存在调试请求。
在本发明一实施方式中，步骤S1接收调试请求的步骤包括：
接收到调试请求时，将系统状态设置为复位状态；检测系统是否处于复位状态，以判断是否存在调试请求。片上系统在判断到请求到来后会进入到一段专门配合调试而编写的片上调试固件，调试固件内包含有通过执行启动代码或芯片上的相应硬件将芯片设置为调试状态的代码或指令。
步骤S2检测所述启动代码的执行状态，根据所述执行状态将所述系统状态设置为调试状态，包括：
检测到所述执行状态为调用状态时，则合法校验调用的执行代码后，再将所述系统状态设置为所述调试状态；
检测到所述执行状态为空闲状态时，通过启动代码设置所述相关硬件的状态为接收所述用户代码状态，并将所述系统状态设置成所述调试状态。
启动代码的执行状态包括：调用状态和空闲状态。其中，所述调用状态为系统通过执行启动代码对存储于外部存储器内的所述执行代码进行调用；所述空闲状态为系统未通过执行启动代码对存储于外部存储器内的所述执行代码进行调用。所述空闲状态是系统在执行启动代码时的一种状态。
在本发明的一较佳实施方式中，存储于外部存储器的执行代码包括至少一个能通过启动代码进行调用的子代码。因此，在调用状态下，通过启动代码调用外部存储器中的所有子代码，并对所有子代码进行合法校验，并在校验成功后，将系统状态设置为调试状态。或者，仅调用外部存储器中的当前子代码，并对子代码进行合法校验，并在校验成功后，将系统状态设置为调试状态。
在空闲状态时，通过启动代码设置所述相关硬件的状态为接收所述用户代码状态，并将所述系统状态设置成所述调试状态。在本发明一实施方式中，所述相关硬件包括但不限于：串口、USB接口、SPI接口或CAN接口中的至少一种。所述相关硬件还可以包括DMA(Direct Memory Access，直接存储器访问)硬件。
在本发明一优选实施方式中，进行调试的用户代码预先设置有代码监测点。因此，步骤S3在所述调试状态下执行所述调试请求对应的用户代码，包括：
执行所述用户代码；
检测所述用户代码上是否设置有代码监视点：
若是，当执行至代码监测点时，反馈监测点的执行结果，并依据用户指示执行对应的操作。其中，用户指示包括但不限于：继续执行调试操作；中断调试操作；返回上一代码监测点；停止调试操作等等。
若否，则执行所述用户代码直至所述用户代码运行完毕。
请参阅图2，本发明还提供一种调试系统，用于实现所述的方法，包括：接收模块101、配置模块102及执行模块103；其中，接收模块用于接收调试请求；配置模块用于判断是否有正在执行的启动代码，若否，将所述系统状态设置为所述调试状态；若是，则检测所述启动代码的执行状态，根据所述执行状态将所述系统状态设置为调试状态；执行模块用于在所述调试状态下执行所述调试请求对应的用户代码。
本发明还提供一种芯片，所述芯片中存储有指令，当所述指令被执行时能实现所述的方法。
上述基于片上系统的调试方法可以通过在现有的片上系统增加一个控制调试请求逻辑实现，该控制调试请求逻辑用于检测调试请求的到来，并结合片上系统的启动代码使得调试器发送来的调试请求变得可控，待将片上系统配置成调试状态时再响应调试请求、执行需调试的用户代码。
本发明基于片上系统的调试方法，接收到调试请求后，判断是否有正在执行的启动代码，并将系统状态设置为调试状态，系统在统一的调试状态下执行用户代码。本发明的调试方法，在接收到调试请求后，充分考虑了执行启动代码对系统配置的影响，在正式执行调试用的用户代码前，统一将系统的状态配置为调试状态，例如时钟配置、中断配置和外设配置的状态均采用同一配置，避免了调试过程当中，因系统状态未知导致的调试出错；增加了调试用的用户代码(或调试脚本)的通用性，减少了调试人员为了适应当前系统状态而进行的用户代码(或者调试脚本)的修改的操作。
因此，本发明提供一种统一的硬件机制，该机制可用于协调芯片启动代码或硬件调试接口，保证在调试请求到达的时候不立刻打断正在执行的启动代码，并通过执行启动代码将系统状态设定到一个和应用代码执行时状态一致(包括时钟配置等)的状态后批准调试请求。所以，本发明有效克服了现有技术中的一些实际问题从而有很高的利用价值和使用意义。
上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。
Claims (10)
1.一种基于片上系统的调试方法，其特征在于，包括步骤：
接收调试请求；
判断是否有正在执行的启动代码，若否，将所述系统状态设置为所述调试状态；若是，则检测所述启动代码的执行状态，根据所述执行状态将所述系统状态设置为调试状态；
在所述调试状态下执行所述调试请求对应的用户代码。
2.根据权利要求1所述的基于片上系统的调试方法，其特征在于，所述检测所述启动代码的执行状态，根据所述执行状态将所述系统状态设置为调试状态的步骤包括：检测到所述执行状态为调用状态时，则合法校验调用的执行代码后，再将所述系统状态设置为所述调试状态。
3.根据权利要求2所述的基于片上系统的调试方法，其特征在于，所述执行代码存储于外部存储器中，所述执行代码包括至少一个能通过执行启动代码进行调用的子代码。
4.根据权利要求3所述的基于片上系统的调试方法，其特征在于，所述合法校验调用的执行代码的步骤包括：合法校验当前正在被调用的子代码。
5.根据权利要求3所述的基于片上系统的调试方法，其特征在于，所述合法校验调用的执行代码的步骤包括：合法校验所述执行代码中的部分或者全部子代码。
6.根据权利要求1所述的基于片上系统的调试方法，其特征在于，所述检测所述启动代码的执行状态，根据所述执行状态将所述系统状态设置为调试状态的步骤包括：
检测到所述执行状态为空闲状态时，设置相关硬件的状态为接收所述用户代码状态，并将所述系统状态设置成所述调试状态。
7.根据权利要求6所述的基于片上系统的调试方法，其特征在于，所述相关硬件包括：串口、USB接口、SPI接口或CAN接口中的至少一种。
8.根据权利要求1所述的基于片上系统的调试方法，其特征在于，在所述调试状态下执行所述调试请求对应的用户代码的步骤包括：执行所述用户代码，并检测所述用户代码上是否设置有代码监视点，若是，当执行至代码监测点时，反馈监测点的执行结果，并依据用户指示执行对应的调试操作。
9.一种调试系统，其特征在于，包括：
接收模块，用于接收调试请求；
配置模块，用于判断是否有正在执行的启动代码，若否，将所述系统状态设置为所述调试状态；若是，则检测所述启动代码的执行状态，根据所述执行状态将所述系统状态设置为调试状态；
执行模块，用于在所述调试状态下执行所述调试请求对应的用户代码。
10.一种芯片，其特征在于，所述芯片中存储有指令，当所述指令被执行时能实现权利要求1-8任一项所述的调试方法。
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