BM3803計算機系統(tǒng)調(diào)試技術研究

張憶　張宏財

摘要：BM3803是國產(chǎn)32位空間處理器，其應用于航天工程的嵌入式計算機系統(tǒng)中。為了使BM3803計算機系統(tǒng)滿足航天工程的嚴格要求，應用于此系統(tǒng)的調(diào)試技術就占據(jù)著極其重要的位置。根據(jù)BM3803計算機系統(tǒng)的特點，給出了一種基于GRMON和GDB的調(diào)試技術。此技術在實際應用中取得了很好的效果。

關鍵詞：BM3803；調(diào)試支持單元；GRMON；GDB；片上系統(tǒng)

中圖分類號：TP399 文獻標識碼 A 文章編號：1009-3044（2015）08-0226-02

Abstract： BM3803 is a homebred 32 bits spaceflight processor， which is applied in embedded computer system of spaceflight engineering. for meeting strict demand of spaceflight engineering， debugging technique used by BM3803 computer system plays an very important part.A debugging technique is provided，which based on GRMON and GDB and according with BM3803 computer system. The debugging technique has practicability.

Key words： BM3803； DSU； GRMON； GDB； SOC

1 引言

在現(xiàn)代高科技代表的航天工程中，計算機系統(tǒng)的重要性日益凸顯，對計算機技術的依賴性越來越大。而處理器是計算機系統(tǒng)的核心，它的功能和性能直接關系到整個系統(tǒng)的開發(fā)難度和進度，對于航天項目的成敗至關重要。BM3803是基于SPARC V8架構的國產(chǎn)32位空間處理器，其功能和性能能夠滿足各種航天應用的要求。它與存儲器等外圍設備連接即可構成完整的嵌入式實時計算機系統(tǒng)。因此，在BM3803計算機系統(tǒng)的航天應用中，為了保證系統(tǒng)的可靠性，降低系統(tǒng)的開發(fā)難度，縮短系統(tǒng)的開發(fā)時間，就需要一種高效的調(diào)試技術，對BM3803計算機系統(tǒng)進行調(diào)試。而GRMON是調(diào)試SPARC V8處理器的一款匯編級調(diào)試工具。它支持對系統(tǒng)寄存器和內(nèi)存的讀寫訪問，下載和執(zhí)行LEON應用，斷點和觀察點管理，也可以向上為GDB調(diào)試工具提供底層網(wǎng)絡鏈接，以屏蔽底層硬件差異。

本文從BM3803計算機系統(tǒng)調(diào)試環(huán)境的創(chuàng)建、GRMON調(diào)試、GDB調(diào)試等方面，詳細地介紹了使用GRMON調(diào)試BM3803計算機系統(tǒng)的技術。

2 32位空間處理器BM3803

BM3803是國產(chǎn)32位空間處理器。它是基于SPARC V8架構的抗輻射加固微處理器，其功能和性能能夠滿足各種航天應用的要求，可用于嵌入式實時計算機系統(tǒng)，與存儲器及相關的外圍設備連接即可構成完整的計算機系統(tǒng)。BM3803包含整數(shù)處理單元IU、浮點處理單元FPU、中斷控制器、硬件調(diào)試單元DSU、定時器、GPIO、看門狗和串口，支持PROM、SRAM、SDRAM和I/O映射空間訪問的存儲器控制器，具有PCI主橋和從橋功能的PCI控制器。處理器采用三模冗余、EDAC編解碼以及奇偶校驗等抗單粒子翻轉(zhuǎn)效應的容錯設計。

BM3803具有硬件調(diào)試單元，包括調(diào)試支持單元DSU和調(diào)試通信單元DCL兩個模塊。DSU用于控制跟蹤緩沖區(qū)和處理器，它作為主設備在內(nèi)部總線上占有一個地址空間，通過這個地址空間，其他主設備都可以訪問處理器的寄存器和跟蹤緩沖區(qū)內(nèi)容。調(diào)試通信單元DCL使用標準的異步串口通訊并實現(xiàn)了一個簡單的讀寫協(xié)議，該串口在內(nèi)部總線上作為一個主設備，可以對內(nèi)部總線上任何地址進行讀寫操作。

3 GRMON

GRMON是用于LEON處理器片上系統(tǒng)的調(diào)試工具。其功能包括：對于系統(tǒng)寄存器和內(nèi)存的讀寫訪問；下載和執(zhí)行LEON應用；斷點和觀察點管理；對GDB的遠程連接等。GRMON能夠工作于命令行和GDB兩種模式。在命令行模式下，GRMON可以通過終端輸入調(diào)試命令，從而進行目標系統(tǒng)的調(diào)試；在GDB模式下，GRMON連接到GDB上，作為GDB的網(wǎng)關并將GDB協(xié)議翻譯為目標系統(tǒng)的調(diào)試命令。

GRMON本身提供了多種調(diào)試接口，包括JTAG、RS232、PCI和以太網(wǎng)。對于目標系統(tǒng)，所有調(diào)試接口都是作為AHB主設備工作。

4 調(diào)試環(huán)境的創(chuàng)建

在BM3803計算機系統(tǒng)中，具有調(diào)試支持單元DSU和調(diào)試通信單元DCL，因此在GRMON調(diào)試計算機中使用串口作為調(diào)試接口。將PC機的串口與BM3803計算機系統(tǒng)的DSU串口連接，調(diào)試系統(tǒng)的架構如圖1所示：

然后將GRMON程序所在路徑加入系統(tǒng)的工作路徑path，在path變量值中添加grmon.exe的存放路徑，啟動cmd控制臺，即可使用GRMON調(diào)試。

5 GRMON調(diào)試技術

首先，連接GRMON和BM3803計算機系統(tǒng)。在cmd控制臺中輸入“grmon –leon2”，即可使用pc機的串口連接BM3083計算機系統(tǒng)的DCL。串口的默認波特率為115200，數(shù)據(jù)位為8，停止位為1，無校驗位和流控制。當串口的波特率不是115200時，需要在cmd控制臺中輸入如下命令改變串口波特率：

grmon –leon2 –baut 38400（將波特率改為38400）。

如果連接DCL的不是PC機的com1，則需要在GRMON的命令行參數(shù)中使用如下命令改變PC機的串口：

grmon –leon2 –uart com2（使用com2）。

串口連接成功后，cmd控制臺會出現(xiàn)GRMON提示符“grmon>”。在提示符后可鍵入GRMON命令進行調(diào)試。部分GRMON命令如表1所示：

通常情況下，使用GRMON連接上BM3083計算機系統(tǒng)后，使用“l(fā)o”命令加載程序，然后使用“run”命令運行程序，即可開始調(diào)試。但是有些情況下，GRMON連接上計算機系統(tǒng)后會對BM3083處理器的一些控制寄存器進行初始化，此時可能發(fā)生初始化錯誤或者與BM3803計算機系統(tǒng)有差別，這時需要手工配置控制寄存器。配置成功后，重新使用“l(fā)o”命令加載程序，但不能使用“run”命令運行程序，而需要使用“go”命令來運行。

在GRMON運行時鍵入“ctrl+c”則：在處理器處于運行模式時退出，切換到調(diào)試模式；在處理器處于調(diào)試模式時退出GRMON程序。

6 GDB調(diào)試技術

GDB（GNU symbolic debugger）是一個功能強大的調(diào)試工具，它可以調(diào)試多種語言，包括C、C++等。在調(diào)試BM3803計算機系統(tǒng)時，可以通過GRMON連接GDB進行調(diào)試。

如上所述，在成功連接GRMON和BM3803計算機系統(tǒng)后，在提示符“grmon>”后輸入“gdb”，即可在新窗口中啟動GDB連接，默認情況下，GRMON使用端口2222進行連接。

連接成功后，可以使用GDB命令“l(fā)oad”加載程序，使用“run”命令運行程序，然后使用GDB調(diào)試命令進行BM3803計算機系統(tǒng)的調(diào)試。

此時，也可以使用GDB的“monitor”命令執(zhí)行GRMON調(diào)試命令，如下：

7 結論

本文根據(jù)國產(chǎn)32位空間處理器BM3803計算機系統(tǒng)的特點，從調(diào)試環(huán)境的創(chuàng)建，GRMON調(diào)試技術和GDB調(diào)試技術等方面，詳細介紹了一種使用GRMON進行高效系統(tǒng)調(diào)試的技術。在航天應用中，此調(diào)試技術大大降低了BM3803計算機系統(tǒng)的開發(fā)難度，縮短了開發(fā)周期，顯著提高了系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性。

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