CN1851668A - 片上系统芯片、片上系统芯片的跟踪调试系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种片上系统芯片、片上系统芯片的跟踪调试系统及方法。所述片上系统芯片包括中央处理器、片内总线、功能模块，以及跟踪调试数据接口模块，所述跟踪调试数据接口模块用于根据输出的时钟信号及有效指示信号，输出有效的跟踪调试数据。本发明所述的片上系统芯片的跟踪调试方法，步骤包括：片上系统芯片输出跟踪调试数据；传送上述跟踪调试数据至跟踪调试数据分析模块；跟踪调试数据分析模块分析接收到的跟踪调试数据。本发明通过改变片上系统芯片的结构，提高了片上系统芯片跟踪调试的速度。

Description

片上系统芯片、片上系统芯片的跟踪调试系统及方法

技术领域

本发明涉及一种芯片及其控制系统与方法，尤其涉及一种片上系统芯片以及片上系统芯片的跟踪调试系统及方法。

背景技术

片上系统芯片是一种由具有可编程能力的处理器、功能模块以及片内总线组成的芯片，是近几年国际半导体发展的热点。

片上系统芯片包括中央处理器、片内总线和一些特定的功能模块。根据片上系统芯片实现功能的不同，上述的功能模块也不尽相同。如图1所示，片上系统芯片包括了中央处理器、片内总线、以及存储介质、协处理器和JTAG(Joint Test Action Group，联合检测行动组)接口模块等特定的功能模块。所述的JTAG接口模块可实现多种功能，例如，用于印刷电路板产品测试、片上系统芯片内部信号测试、以及片上系统芯片跟踪调试。在需要对片上系统芯片进行跟踪调试时，由上述的JTAG接口模块输出片上系统芯片的跟踪调试数据，由于JTAG接口模块能够完成的功能众多，因此其接口协议复杂，当其接收到要求输出跟踪调试数据的指令时，需要较长的处理时间，之后才能输出跟踪调试数据，这直接导致了输出跟踪调试数据的速度较慢。

图2为图1所示的片上系统芯片的跟踪调试系统示意图。由图2可以看出，所述片上系统芯片的跟踪调试系统由片上系统芯片、JTAG接口转换模块、计算机、以及芯片外部的其他外围器件构成。

在对片上系统芯片进行跟踪调试的过程中，计算机首先通过片上系统芯片的JTAG接口模块向片上系统芯片发送跟踪调试命令，片上系统芯片解析接收到的跟踪调试命令，然后依照跟踪调试命令向计算机发送跟踪调试数据，计算机对接收到的跟踪调试数据进行分析。

由以上对片上系统芯片的跟踪调试系统可以看出，对片上系统芯片的跟踪调试需要经过计算机发出跟踪调试命令和片上系统芯片响应跟踪调试命令两个过程，片上系统芯片只有在接收到计算机发出的跟踪调试命令后才输出跟踪调试数据，这样的交互过程造成了对片上系统芯片跟踪调试的速度较慢。

发明内容

本发明针对现有技术的缺点，提供一种片上系统芯片、片上系统芯片的跟踪调试系统及方法，可以更方便、快速的实现片上系统芯片的跟踪调试。

本发明所述的片上系统芯片包括中央处理器、片内总线、功能模块，以及跟踪调试数据接口模块，

其中，跟踪调试数据接口模块用于根据输出的时钟信号及有效指示信号，输出有效的跟踪调试数据。

上述有效指示信号通过高电平或低电平指示输出的跟踪调试数据的有效性。

上述跟踪调试数据接口模块实时输出跟踪调试数据、或在存储介质存储的数据容量满时输出跟踪调试数据、或根据中央处理器指令输出存储介质内存储的跟踪调试数据。

上述跟踪调试数据接口模块包含1至128根信号线。

本发明还提供一种片上系统芯片的跟踪调试系统，该系统包括输出跟踪调试数据的片上系统芯片、以及跟踪调试数据接口转换模块和跟踪调试数据分析模块，

其中，跟踪调试数据接口转换模块用于提供片上系统芯片输出跟踪调试数据的接口与跟踪调试数据分析模块接收跟踪调试数据的接口之间的转换；

跟踪调试数据分析模块用于分析接收到的跟踪调试数据。

本发明所述的片上系统芯片的跟踪调试系统中，还可以进一步包括连接于跟踪调试数据接口转换模块上的跟踪调试数据缓存模块，该模块用于缓存片上系统芯片输出的跟踪调试数据。

本发明还提供一种片上系统芯片的跟踪调试方法，其步骤包括：

步骤一，片上系统芯片输出跟踪调试数据；

步骤二，传送上述跟踪调试数据至跟踪调试数据分析模块；

步骤三，跟踪调试数据分析模块分析接收到的跟踪调试数据。

上述步骤一中进一步包括，缓存片上系统芯片输出的跟踪调试数据。

本发明中在片上系统芯片上设置了专用于输出片上系统芯片跟踪调试数据的跟踪调试数据接口模块，简化了片上系统芯片输出跟踪调试数据的接口协议，使片上系统芯片输出跟踪调试的速率得以加快；而且，片上系统芯片在输出跟踪调试数据时，同时采用多根信号线，也使得片上系统芯片输出跟踪调试数据的速度加快。同时，片上系统芯片主动输出跟踪调试数据，由跟踪调试数据分析模块接收并进行分析，改变了现有技术中需要跟踪调试数据分析模块先向片上系统芯片发送获取跟踪调试数据的指令，由片上系统芯片响应指令输出其跟踪调试数据，再由跟踪调试分析模块对接收到的数据进行分析的信息交互过程，节省了获取片上系统芯片跟踪调试数据的时间，提高了对片上系统芯片进行跟踪调试的速度。

附图说明

图1为现有技术中片上系统芯片的结构示意图；

图2为现有技术中片上系统芯片跟踪调试的系统结构示意图；

图3为本发明的片上系统芯片的结构示意图；

图4为本发明的片上系统芯片跟踪调试的系统结构示意图；

图5为本发明的片上系统芯片跟踪调试的系统的另一种结构示意图；

图6为本发明的片上系统芯片中跟踪调试数据接口模块输出的跟踪调试数据与时钟、有效指示的关系示意图；

图7为本发明的片上系统芯片跟踪调试的方法流程图。

具体实施方式

本发明通过改进片上系统芯片的结构，提高片上系统芯片输出跟踪调试数据的速度，同时也提高了片上系统芯片跟踪调试的速度。

下面结合附图对本发明的片上系统芯片、片上系统芯片的跟踪调试系统及方法做进一步说明。

如图3所示，本发明的片上系统芯片包括中央处理器、片内总线、功能模块，以及跟踪调试数据接口模块。上述的功能模块可以为存储介质、多个协处理器、以及JTAG接口模块。

上述存储介质、多个协处理器、跟踪调试数据接口模块分别连接于片上系统芯片的片内总线上。其中，存储介质用于储存片上系统芯片的运行数据。例如，中央处理器内软件运行过程中产生的中间结果和最后结果，中央处理器内寄存器状态信息，以及功能模块运行过程中产生的中间结果和最后结果。

所述中央处理器用于处理片上系统芯片的运行数据。

所述跟踪调试数据接口模块用于根据输出的时钟信号及有效指示信号，输出有效的跟踪调试数据。跟踪调试数据的内容包括中央处理器内软件运行过程中产生的中间结果和最后结果，中央处理器内寄存器状态信息，以及功能模块运行过程中产生的中间结果和最后结果。跟踪调试数据接口模块可实时输出跟踪调试数据，或根据片上系统芯片内部存储介质的容量，在存储介质存储的数据容量满时输出跟踪调试数据，又或根据中央处理器的指令输出存储介质内存储的跟踪调试数据。

上述的时钟信号由片上系统芯片内部的时钟产生模块产生，跟踪调试数据接口模块输出该时钟信号时，可以保持时钟信号频率不变，也可以改变时钟信号的频率。片上系统芯片外部相应的接收跟踪调试数据的模块可以根据此同步时钟信号同步接收跟踪调试数据。在实际输出跟踪调试数据的过程中，中央处理器可以确定输出跟踪调试数据的时钟时刻，故在没有跟踪调试数据输出时，跟踪调试数据接口模块也可以停止输出时钟信号。

上述的有效指示信号用于指示跟踪调试数据接口模块输出跟踪调试数据的有效性。片上系统芯片的运行数据信息中，有些是反映片上系统芯片的运行状态，需要对数据进行跟踪调试的，因此，需要有效指示信号来指示哪些运行数据信息是有效的片上系统芯片的跟踪调试数据。有效指示信号可以通过高电平或低电平来指示跟踪调试数据接口模块输出的跟踪调试数据的有效性。例如，当有效指示信号为高电平时，跟踪调试数据接口模块输出的跟踪调试数据为有效。有效指示信号指示有效性的高电平或低电平取决于中央处理器的指示信息，当片上系统芯片输出跟踪调试数据时，中央处理器的指示信息就包含了片上系统芯片输出的跟踪调试数据为有效的信息，于是，有效指示信号就可以通过高电平或低电平来指示跟踪调试数据接口模块输出跟踪调试数据的有效性。

本发明中，跟踪调试数据接口模块通过信号线输出时钟信号、有效指示信号、以及跟踪调试数据。所述的信号线的数量可以为一根以上的任意根，由所有的信号线同时输出上述数据信息。在实际应用中，信号线的数量通常为128根以下的任意根，例如，信号线为64根信号线，此时，信号线上可同时输出64比特的数据信息，较现有技术中的JTAG接口模块同时输出的数据量大大增加，因此，提高了输出片上系统芯片跟踪调试数据的速度。

为更好理解本发明所述的片上系统芯片输出跟踪调试数据与同步时钟信号及有效指示信号之间的关系，下面结合图6进行说明。

如图6所示，在对应的同步时钟T2、T3、T4，以及T7、T8、T9时刻，有效指示信号为高电平，那么，跟踪调试数据接口模块输出有效的跟踪调试数据d1、d2、d3和d4、d5、d6。对于接收片上系统芯片跟踪调试数据的外部分析模块来说，也可以通过同步时钟信号和有效指示信号得知，对应的同步时钟T2、T3、T4，以及T7、T8、T9时刻，接收的数据为有效的跟踪调试数据。在图6中的T11时刻以后，就没有时钟信号输出了，相应的，也就没有跟踪调试数据输出。

相对于现有技术，本发明中在片上系统芯片上设置了专用于输出片上系统芯片跟踪调试数据的跟踪调试数据接口模块，简化了片上系统芯片输出跟踪调试数据的接口协议，使片上系统芯片输出跟踪调试的速率得以加快；而且，片上系统芯片在输出跟踪调试数据时，同时采用多根信号线，也使得片上系统芯片输出跟踪调试数据的速度加快。

本发明还提供了一种片上系统芯片的跟踪调试系统。如图4所示，所述片上系统芯片的跟踪调试系统包括片上系统芯片、跟踪调试数据接口转换模块、跟踪调试数据分析模块，还可以包括片上系统芯片外部的其他外围器件。

上述片上系统芯片用于输出跟踪调试数据。片上系统芯片输出的跟踪调试数据的结构可以包含信息头和信息体两部分。在信息头中包含了跟踪调试数据的标识信息，如片上系统芯片中产生跟踪调试数据的硬件标识、软件标识等信息。在信息头中还可以进一步包含指示跟踪调试数据长度的信息。在信息体中包含了跟踪调试数据的内容信息，例如片上系统芯片内软件运行过程中产生的中间结果和最后结果，中央处理器内寄存器状态信息，以及功能模块运行过程中产生的中间结果和最后结果。

所述的外围器件可以为应用片上系统芯片的硬件中的其他器件，如硬件内部的存储模块或接插件。

所述的跟踪调试数据接口转换模块用于提供片上系统芯片输出跟踪调试数据的接口与跟踪调试数据分析模块接收跟踪调试数据的接口之间的转换。本发明中，片上系统芯片输出跟踪调试数据的接口与跟踪调试数据分析模块的数据接收接口不同，因此，需要在二者之间进行接口的转换。

所述跟踪调试数据分析模块用于分析接收到的跟踪调试数据。该模块可以为计算机或其他具有数据处理能力的设备。根据上述片上系统芯片输出的跟踪调试数据包含了数据标识、数据内容信息，或者进一步还包含了数据长度信息，跟踪调试数据分析模块接收到片上系统芯片的跟踪调试数据后，根据数据的标识信息可以确定欲进行分析的数据内容具体属于片上系统芯片的哪个部分，并可根据数据长度信息接收片上系统芯片的数据内容信息，然后对接收到的跟踪调试数据进行分析，得出对片上系统芯片运行状态的分析结果。

上述片上系统芯片的跟踪调试系统适用于片上系统芯片输出跟踪调试数据的速率低于跟踪调试数据分析模块分析跟踪调试数据的速率的情况。当片上系统芯片输出跟踪调试数据的速率高于跟踪调试数据分析模块分析跟踪调试数据的速率时，跟踪调试数据分析模块就不能实时的对接收到的数据进行分析了，这时，需要增加一个能够存储跟踪调试数据的存储装置。

如图5所示，为增加跟踪调试数据存储装置的片上系统芯片的跟踪调试系统示意图。图5中，在跟踪调试数据接口转换模块连接有跟踪调试数据缓存模块，该缓存模块用于缓存片上系统芯片输出的跟踪调试数据。上述跟踪调试数据缓存模块可以为具有存储功能的任何存储介质。

在图5所示的片上系统芯片的跟踪调试系统中，片上系统芯片的中央处理器将跟踪调试数据缓存到跟踪调试数据缓存模块中。而跟踪调试数据分析模块可通过向跟踪调试数据缓存模块发出读取数据的命令，由跟踪调试数据接口转换模块将片上系统芯片的跟踪调试数据输出至跟踪调试数据分析模块。当然，片上系统芯片的中央处理器也可以下发指令，将跟踪调试数据缓存模块中缓存的数据通过跟踪调试数据接口转换模块转换后输出至跟踪调试数据分析模块。

本发明中，片上系统芯片实时输出跟踪调试数据，或根据内部存储介质的容量，在存储介质存储的数据容量满时输出跟踪调试数据，或由中央处理器下发指令来输出内部存储介质中的跟踪调试数据，再由跟踪调试数据分析模块接收并进行分析，改变了现有技术中需要跟踪调试数据分析模块先向片上系统芯片发送获取跟踪调试数据的指令，由片上系统芯片响应指令输出其跟踪调试数据，再由跟踪调试分析模块对接收到的数据进行分析的信息交互过程，节省了获取片上系统芯片跟踪调试数据的时间，提高了对片上系统芯片进行跟踪调试的速度。

本发明还提供了一种片上系统芯片的跟踪调试方法。如图7所示，包括如下步骤：

步骤101，片上系统芯片输出跟踪调试数据。

该步骤中，片上系统芯片通过其跟踪调试数据接口模块输出跟踪调试数据。

片上系统芯片的跟踪调试数据接口模块可以实时输出跟踪调试数据，或根据片上系统芯片内部存储介质的容量，在存储介质存储的数据容量满时输出跟踪调试数据，又或根据中央处理器的指令输出存储介质内存储的跟踪调试数据。

片上系统芯片输出的跟踪调试数据的结构可以包含信息头和信息体两部分。在信息头中包含了跟踪调试数据的标识信息，如片上系统芯片中产生跟踪调试数据的硬件标识、软件标识等信息。在信息头中还可以进一步包含指示跟踪调试数据长度的信息。在信息体中包含了跟踪调试数据的内容信息，例如片上系统芯片内软件运行过程中产生的中间结果和最后结果，中央处理器内寄存器状态信息，以及功能模块运行过程中产生的中间结果和最后结果。

步骤102，传送上述跟踪调试数据至跟踪调试数据分析模块。

本步骤中，可采用中间设备将片上系统芯片的跟踪调试数据传送至跟踪调试数据分析模块。由于片上系统芯片的数据输出接口与跟踪调试数据分析模块的数据输入接口不同，因此，需要由上述中间设备提供片上系统芯片输出跟踪调试数据的接口与跟踪调试数据分析模块接收跟踪调试数据的接口之间的转换。于是，本步骤还进一步包括：转换片上系统芯片的跟踪调试数据输出接口为与跟踪调试数据分析模块的数据输入接口相对应的类型。

步骤103，跟踪调试数据分析模块分析接收到的跟踪调试数据。

跟踪调试数据分析模块接收到片上系统芯片的跟踪调试数据后，根据数据的标识信息可以确定欲进行分析的数据内容具体属于片上系统芯片的哪个部分，并可根据数据长度信息接收片上系统芯片的数据内容信息，然后对接收到的跟踪调试数据进行分析，得出对片上系统芯片运行状态的分析结果。

在片上系统芯片输出跟踪调试数据的速率低于跟踪调试数据分析模块分析跟踪调试数据的速率时，跟踪调试数据分析模块可以实时的对接收到的数据进行分析。但当片上系统芯片输出跟踪调试数据的速率高于跟踪调试数据分析模块分析跟踪调试数据的速率时，跟踪调试数据分析模块就不能实时的对接收到的数据进行跟踪调试了，这时，需要将片上系统芯片输出的跟踪调试数据进行缓存。

基于以上原因，本发明所述的片上系统芯片的跟踪调试方法的步骤101中还进一步包括：缓存片上系统芯片输出的跟踪调试数据。

根据上述方法，片上系统芯片主动的输出跟踪调试数据，即实时输出跟踪调试数据，或根据片上系统芯片内部存储介质的容量，在存储介质存储的数据容量满时输出跟踪调试数据，又或根据中央处理器的指令输出存储介质内存储的跟踪调试数据，由跟踪调试数据分析模块接收并进行分析，改变了现有技术中需要跟踪调试数据分析模块先向片上系统芯片发送获取跟踪调试数据的指令，由片上系统芯片响应指令输出其跟踪调试数据，再由跟踪调试分析模块对接收到的数据进行分析的信息交互过程，节省了获取片上系统芯片跟踪调试数据的时间，提高了对片上系统芯片进行跟踪调试的速度。

尽管本发明的实施方案已公开如上，但其并不仅仅限于说明书和实施方式中所列运用，它完全可以被适用于各种适合本发明的领域，对于熟悉本领域的人员而言，可容易地实现另外的修改，因此在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念下，本发明并不限于特定的细节和这里示出与描述的图例。

Claims (23)

1.一种片上系统芯片，包括中央处理器、片内总线、以及功能模块，其特征在于，还包括跟踪调试数据接口模块，

所述跟踪调试数据接口模块用于根据输出的时钟信号及有效指示信号，输出有效的跟踪调试数据。

2.如权利要求1所述的片上系统芯片，其特征在于，所述跟踪调试数据包括中央处理器内软件运行过程中产生的中间结果和最后结果，中央处理器内寄存器状态信息，以及功能模块运行过程中产生的中间结果和最后结果。

3.如权利要求1或2所述的片上系统芯片，其特征在于，所述有效指示信号通过高电平或低电平指示输出的跟踪调试数据的有效性。

4.如权利要求1或2所述的片上系统芯片，其特征在于，所述跟踪调试数据接口模块实时输出跟踪调试数据。

5.如权利要求1或2所述的片上系统芯片，其特征在于，所述跟踪调试数据接口模块在存储介质存储的数据容量满时输出跟踪调试数据。

6.如权利要求1或2所述的片上系统芯片，其特征在于，所述跟踪调试数据接口模块根据中央处理器的指令输出存储介质内存储的跟踪调试数据。

7.如权利要求1所述的片上系统芯片，其特征在于，所述跟踪调试数据接口模块包括1至128根信号线。

8.一种片上系统芯片的跟踪调试系统，包括输出跟踪调试数据的片上系统芯片，其特征在于，还包括跟踪调试数据接口转换模块和跟踪调试数据分析模块，

所述跟踪调试数据接口转换模块用于提供片上系统芯片输出跟踪调试数据的接口与跟踪调试数据分析模块接收跟踪调试数据的接口之间的转换；

所述跟踪调试数据分析模块用于分析接收到的跟踪调试数据。

9.如权利要求8所述的片上系统芯片的跟踪调试系统，其特征在于，所述系统进一步包括用于缓存片上系统芯片输出跟踪调试数据的跟踪调试数据缓存模块，该模块与跟踪调试数据接口转换模块相连接。

10.如权利要求8或9所述的片上系统芯片的跟踪调试系统，其特征在于，所述片上系统芯片的跟踪调试数据包括信息头和信息体。

11.如权利要求10所述的片上系统芯片的跟踪调试系统，其特征在于，所述信息头包含跟踪调试数据的标识信息。

12.如权利要求11所述的片上系统芯片的跟踪调试系统，其特征在于，所述信息头包含跟踪调试数据长度信息。

13.如权利要求10所述的片上系统芯片的跟踪调试系统，其特征在于，所述信息体包含跟踪调试数据的内容信息。

14.一种片上系统芯片的跟踪调试方法，其特征在于，步骤包括：

步骤一，片上系统芯片输出跟踪调试数据；

步骤二，传送上述跟踪调试数据至跟踪调试数据分析模块；

步骤三，跟踪调试数据分析模块分析接收到的跟踪调试数据。

15.如权利要求14所述的片上系统芯片的跟踪调试方法，其特征在于，所述步骤一中，片上系统芯片实时输出跟踪调试数据。

16.如权利要求14所述的片上系统芯片的跟踪调试方法，其特征在于，所述步骤一中，片上系统芯片在存储介质存储的数据容量满时输出跟踪调试数据。

17.如权利要求14所述的片上系统芯片的跟踪调试方法，其特征在于，所述步骤一中，片上系统芯片根据中央处理器的指令输出存储介质内存储的跟踪调试数据。

18.如权利要求14所述的片上系统芯片的跟踪调试方法，其特征在于，所述步骤一进一步包括，缓存片上系统芯片输出的跟踪调试数据。

19.如权利要求14所述的片上系统芯片的跟踪调试方法，其特征在于，所述跟踪调试数据包括信息头和信息体。

20.如权利要求19所述的片上系统芯片的跟踪调试方法，其特征在于，所述信息头包含跟踪调试数据的标识信息。

21.如权利要求20所述的片上系统芯片的跟踪调试方法，其特征在于，所述信息头包含跟踪调试数据长度信息。

22.如权利要求19所述的片上系统芯片的跟踪调试方法，其特征在于，所述信息体包含跟踪调试数据的内容信息。

23.如权利要求14所述的片上系统芯片的跟踪调试方法，其特征在于，所述步骤二中进一步包括，转换片上系统芯片的跟踪调试数据输出接口为与跟踪调试数据分析模块的数据输入接口相对应的类型。

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