DS5支持多芯片平台开发调试的利器-DTSL（入门篇）

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1 简介以前的处理器芯片只有一个CPU核，通过JTAG调试相对比较简单，但是随着SOC系统越来越复杂，在一个芯片中集成多个CPU核，甚至是不同架构的多个Cluster。开发工具需要更为灵活的配置和足够的扩展性来适配不同的SOC，DTSL（Debug and Trace Service Layer）应运而生，提供了灵活的，强大的调试和跟踪功能。
DTSL是DS5底层调试协议软件，实现的功能包括调试平台的创建和配置，目标板的访问和调试控制，以及trace数据的控制和获取等。DTSL是基于Jython的描述语言，非常容易理解和修改实现所需要的配置和功能。比如可以支持不同SoC中CoreSight可以非常灵活配置；在设计阶段 FPGA上进行仿真时，不一定能够实现所有模块的功能，可以通过配置DTSL脚本来灵活配置。SoC的设计开发者还可以增加私有的调试模块，也可以通过DTSL的修改来进行控制。
本文将对ARM CoreSignt原理，DS5常用工具创建调试平台，调试和跟踪需要的文件以及常见问题和解决方法进行介绍，后续的文章中会介绍更多DTSL的细节以及更多的功能进行阐述。
2 Cortex和Coresight的debug和trace模块CoreSight提供了SoC调试和跟踪的方案，从芯片设计来看，包括可配置的模块单元和相关的配置工具。主要是两大系列，分别是用于Debug和Trace，具体的可以参考CoreSight的相关文档，这里主要从创建和配置调试工具角度进行简要介绍。
CoreSight的每个模块和Cortex的每个核都可以用仿真器通过配置寄存器来进行控制和管理，这些寄存器是内存映射的，可以通过标准的memory操作的方式进行读写操作。每个CoreSight和Cortex的模块都有一个4KB的连续空间，基地址是非常重要的信息进行调试和跟踪相关的访问操作。
每个Cortex，都有对应的CSSoC的模块，分别对应Cortex的不同核的调试部分，这部分的文档和资料请参考ARM的架构手册（ARM Architecture Manual）。
CoreSight中用于debug的主要模块包括：

• DAP – Debug Access Port，调试访问接口，DAP对外提供了标准的JTAG接口或者串行访问接口（SWD），SoC内部连接芯片内部的Debug总线APB和系统总线AHB/AXI，通过Trace总线可以访问Trace模块。
• ECT – Embedded Cross Trigger，主要包括CSCTI和CSCTM。每个CTI有8个trigger输入和8个tigger输出，还包括4个双向channel和CTM互联，用于整个系统的互联；CTM是透明的通道互联模块，每个CTM包括4组channel接口，通过级联和广播的方式把Tigger系统级互通。

CoreSight中用于Trace功能的模块主要包括：

• Trace源 – 主要包括CSETM，CSPTM，CSITM，CSSTM以及CSHTM。

ETM和PTM有同样的功能，产生压缩的指令执行信息，一般来说每个Cortex的核都有一个对应的ETM或者PTM。ETMv3（比如Cortex-A7）会获取CPU核的所有执行执行信息；PTM（Cortex-A15）和ETMv4只是获取执行执行路径，比如跳转指令，来提高trace的效率。
CSITM和CSSTM获取一些事件信息，ITM用于软件事件，比如其他模块可以操作ITM的寄存器来产生事件；STM用于捕获硬件事件。
CSHTM获取AHB的交换数据，很少使用，并且在DS5的5.18版本已经取消了对HTM的支持。

• Trace链 – 主要包括Funnel（CSTF）和Replicator（CSREP）。Funnel用于复用多个Trace源的Trace信息，每个Funnel最多有8个输入端口，每个端口需要独立使能，Funnel可以进行级联来支持更多Trace源，一般来说，一个Cluster对应一个Funnel；Replicator是把Trace源进行复制，用于链接不同的Sink端。
• Trace Sinks – Trace信息的接收端，主要包括CSETB，CSTPIU和CSTMC。

ETB提供一个片上缓存，一般比较小，只有4K-16KB，trace信息会被覆盖。
TPIU提供了trace的接口，可以用DSTream来进行外部Trace缓冲，DSTream提供过了4GB的缓冲空间。
TMC包括CSETR和CSETF，ETR类似于ETB，但是不是独享的buffer，可以把Trace信息存到系统中的其他内存空间，比如外部DDR空间；ETF是个FIFO，用于缓冲突发的Trace数据，一般是16KB。
Cortex的调试和CoreSight的模块在每个SoC中是不同的，DTSL的强大就是对所有基于ARM的SoC都可以进行通过几个工具生成配置文件，简单的修改来实现灵活的调试和Trace功能。
3 关键文件和工具在DS5中，针对不同的SoC架构，需要一些配置，主要涉及到如下三个文件：
3.1 SoC配置文件xxx.rvc根据SoC系统的不同，会对应不同的配置RVC文件，主要包括每个debug和trace模块的信息，索引和基地址等，DTSL的脚本会解析rvc文件的内容，然后针对特定的SoC进行底层的访问和控制。
3.2 调试描述文件project_types.xml生成RVC文件以后，可以通过cdbimport或者DS5的图形界面生成调试描述文件，用于DS5的UI界面和底层的交互入口。
3.3 DTSL描述文件dtsl_config_script.py这个文件也是工具生成的，是DTSL的核心，基于Jythong。在生成的过程中，由于rvc只有每个CoreSight的模块的信息，但是没有模块之间怎么链接的信息，由于信息不足的原因，在生成py文件的时候会做出一些假设，根据SoC的拓扑架构不同，功能需求不同，需要手动查看或者修改来适配SoC的实际情况。
4 DS5内嵌工具在DS5中，除了集成开发环境，编译器以外，还提供了几个有用的SoC创建和配置，以及底层访问和控制工具，主要用于芯片的bring up和底层调试。
4.1 DBGHWConfigDbgHWConfig提供了JTAG的自动扫描，通过读取SoC的ROMTable来获取SoC的Debug和Trace模块，并且生成rvc文件。DbgHWConfig也可以根据SoC的拓扑结构和配置信息，进行手动的配置，产生rvc文件。
4.2 Cdbimport生成rvc文件以后，可以通过命令行的cdbimport生成调试平台的配置文件和基本的dtsl_config_script.py模版，如前所述，在生成过程中有些假设条件，需要仔细查看假设的条件是否和SoC的实际情况是否匹配。
5 SoC平台配置步骤5.1 SoC的Debug和Trace信息对每个新的SoC，首先需要了解SoC的内部Debug和Trace的拓扑架构，以及一些基本信息，比如每个模块的基地址，每个端口的配置情况，比如Funnel的那个端口链接到那个Trace源等信息。
5.2 生成rvc文件如果已经有SoC，可以用DbgHWConfig的自动扫描功能，读取SoC的ROMTable来自动生成rvc文件。
启动DS5里面的DBGHWConfig：
连接DSTReam仿真器：


进行自动配置：
在SoC的设计阶段，由于没有硬件平台，也可以在DbgHWConfig工具里面手动配置生成rvc文件。
当手动配置时，需要特别注意CoreSight的模块的顺序，对应Device的Index，因为DTSL进行解析的时候，是根据index进行映射的。一般默认的情况是把Trace Sink放在低端ROMTable地址，也就是index值比较小。当然，也可以简单修改DTSL的映射逻辑进行适配。
在手动配置时，需要注意修改每个模块的基地址。
5.3 生成xml和py文件在命令行下直接执行：
在生成过程中会提示一些假设，需要查看是否和实际芯片一致，并做相应的修改。
5.4 导入DS5中进行测试把生成的配置文件导入到DS5的配置数据库：
在DS5的debugger中就可以看到最新导入的目标平台，可以进行简单测试。

6 常见问题6.1 RVC的错误索引由于DTSL解析RVC文件的时候，是根据RVC文件的每个模块的序列号进行映射的，如果DTSL默认解析的顺序和SoC的实际顺序不一致，对应DS5中的操作也将使用错误的内存映射寄存器进行操作，从而得不到想要的结果。
6.2 Funnel的配置由于cdbimport不清楚SoC系统内部链接方式，会做出一些假设，比如使用的Funnel的端口号，如果有多个Funnel，Funnel的链接方式不能正确映射。
7 小结本文只是对ARM SoC的Debug和Trace做基本的介绍，包括涉及的主要文件，所用的工具，以及新的SoC平台如何创建配置文件，具体DTSL中如何进行映射和操作，在后续的文章中做进一步讨论。
            DS5的最新版本5.19中（2014年7月中发布），对如何常见平台做了很大程度的改进和优化，创建新的平台更为容易和快捷，并避免常发生的配置错误问题。